ملوثات الهواء الناتجة عن احتراق الوقود – المحول الحفاز وإزالة الكبريت من غازات المداخن

ماذا تعرض

لا يطلق احتراق الوقود ثاني أكسيد الكربون والماء فقط. فعندما لا يكفي الأكسجين يكون الاحتراق غير تام، فيعطي أول أكسيد الكربون السام والسخام والهيدروكربونات غير المحترقة. وفي درجات الحرارة العالية داخل المحركات والأفران يتحد نيتروجين الهواء مع أكسجينه مكوّنًا أكاسيد النيتروجين، ويحترق أي كبريت في الوقود إلى ثاني أكسيد الكبريت؛ ويذوب كلاهما في ماء المطر فيكوّن المطر الحمضي. يؤكسد المحول الحفاز الثلاثي CO والهيدروكربونات ويختزل NO، لكنه لا يعمل جيدًا إلا إذا كان الخليط قريبًا من النسبة المتكافئة (λ ≈ 1). ويزيل الوقود منخفض الكبريت وإزالة الكبريت من غازات المداخن بالحجر الجيري معظم SO₂.

طريقة الاستخدام

اختر الوقود، ثم اسحب منزلقي «كمية الأكسجين λ» و«درجة حرارة اللهب (λ = 1)» وراقب المخطط الشريطي للانبعاثات لكل كيلوغرام من الوقود. فعّل «المحول الحفاز» للبنزين أو الديزل، أو «وقود منخفض الكبريت»، أو «إزالة الكبريت من غازات المداخن (FGD)» للفحم، وقارن الأشرطة الباهتة قبل المعالجة بالأشرطة الداكنة. اضغط «تسجيل النتيجة» لبناء جدول للمقارنة، واقرأ بطاقات الآثار والمعادلات الموزونة في الأسفل.

المعاملات القابلة للتغيير

• الوقود البنزين (يُمثَّل بالأوكتان C₈H₁₈), الديزل (يُمثَّل بالدوديكان C₁₂H₂₆), فحم يحتوي على الكبريت (محطة كهرباء)
• كمية الأكسجين λ (نسبةً إلى الكمية اللازمة للاحتراق التام) 0.6–2
• درجة حرارة اللهب عند λ = 1 1000–2400 °C
• استخدام وقود منخفض الكبريت
• تركيب محول حفاز (سيارات البنزين والديزل)
• تشغيل إزالة الكبريت من غازات المداخن FGD (محطة كهرباء تعمل بالفحم)

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا يزيد تقليل كمية الأكسجين من CO والسخام لكنه يقلل NOₓ؟
2. لماذا لا يزيل المحول الحفاز الثلاثي NOₓ إلا عندما تكون λ قريبة جدًا من 1؟
3. كم غرامًا من SO₂ ينتج عن حرق 1 kg من فحم يحتوي على 2.5 % من الكبريت؟