經濟實惠的設備使家用爐更清潔、安全與持久耐用
天然氣爐不僅為你的家庭供暖,而且還產生大量的污染。即使是現代高效冷凝爐也會產生大量的腐蝕性酸性冷凝物和不健康的氮氧化物、一氧化碳、碳氫化合物和甲烷。這些排放物通常被排放到大氣中,最終污染了我們的土壤、水和空氣。
現在,能源部橡樹嶺國家實驗室(ORNL)的科學家們已經開發出一種負擔得起的附加技術,可以去除99.9%以上的酸性氣體和其他排放物,從而產生一種超淨的天然氣爐。這種酸性氣體減排,或AGR,這一技術也可以添加到其他天然氣驅動的設備,如熱水器、商業鍋爐和工業爐。
“正如催化轉換器幫助減少全球數十億車輛的排放一樣,新的AGR技術可以從根本上消除今天新的和現有的住宅天然氣爐產生的有問題的溫室氣體和酸性冷凝物,”ORNL能源科學和技術局的工作人員研究員高志明說。”一種生態友好的冷凝物消除了對爐子熱交換器使用抗腐蝕不銹鋼材料的需要,從而降低了製造成本。”
為了證明酸性氣體在爐子中的還原效果,研究人員製作了一個AGR催化劑,將其封閉在一個金屬外殼中,並將該裝置安裝在一個標準的市售高效冷凝爐上。經過400小時的可靠性和耐久性測試,結果顯示AGR幾乎完全清除了煙氣中的有害排放物,並產生了具有中性pH值的非酸性冷凝物。
為了檢查測試後的AGR的內部狀況和煙塵分佈,同時又不損壞設備的氣體流道,科學家們在ORNL的高通量同位素反應堆(或HFIR)使用了中子計算機斷層掃描。與X射線不同,中子可以穿透金屬外殼來記錄圖像,然後用來產生所用裝置的二維和三維表示。
“這種觀察方法將使AGR裝置設計得到改進,以獲得更均勻和自清潔的氣體流動模式,”高說。”這也將有助於緩解過多的煙塵積累,以提高支持AGR的爐子性能。”
通常由於碳氫化合物的不完全燃燒而形成的煙塵顆粒,含有大量的氫氣,中子特別擅長檢測和繪製氫和其他輕元素。
“AGR測試後的中子成像和繪圖提供了關於菸氣如何流經AGR的細節,這揭示了煙塵顆粒在催化劑中間的嚴重積聚,”ORNL的HFIR的中子儀器科學家張宇軒說。
AGR技術將允許熔爐製造商使用比大多數熱交換器中使用的不銹鋼更實惠的材料。這種可負擔性的提高可以使爐子製造商銷售更多的高效爐子,以滿足加州提議的住宅和商業爐子排放新標準。
目前,支持AGR的爐子在正常使用條件下大約每三年需要離線再生一次設備,GR裝置可以由房主或技術人員拆除,並運到再生和回收地點。這將類似於消費者將其戶外烤架的空天然氣罐帶到經銷商處換成滿罐。