Siarka w paliwie

zaw siarki w weglu s = 0,2 – 11% m

najczesciej jednak s = 0,2 – 3,5% m

siarka wystepuje najczesciej jako piryt FeS2 i w mniejszym udziale w postaci innych mineralow lub organicznych zwiazkow wegla

zawartosc pirytu w strukturze wegla 30-70%

odsiarczanie

odsiarczanie (wzbogacanie paliw)

-flotacja

-separacja elektryczna

-separacja magnetyczna

-biologiczne

w procesie spalania

-w kotlach fluidalnych

-injekcja wapienia do paleniska

odsiarczanie spalin

odsiarczanie przeprowadza sie z wykorzystaniem sorbentow – zwiazkow wapnia:

-kamien wapienny

CaCO3+SO2 -> CaSO3+CO2

-wapno palone

CaO + SO2 -> CaSO3

-wodorotlenek wapnia Ca(OH)2 +SO2 -> CaSO3+H2

-uzupelniajacym procesem do wszystkich wymienionych wyzej sposobow jest reakcja:

CaSO3 + 1/2 O2 -> CaSO4

metody odsiarczania spalin

odpadowe

polodpadowe

bezodpadowe

metody odsiarczania spalin

metoda sucha

metoda polsucha

metoda mokra

metoda wiazki elektronowej

metoda sucha

polega na dozowaniu sorbentu wiazacego SO2 bezposrednio do komory paleniskowej

sorbent moze byc dodawanyt do wegla w mlynie lub wdmuchiwany oddzielnie

w komorze paleniskowej w temp powyzej 750 st C nastepuje jego rozklad i wiazanie tlenku siarki

koniecznosc stosowania nadmiaru sorbentu powoduje pozostawanie w odpadach znacznej ilosci CaO oraz zwiekszenie przez to ilosci odpadow w porownaniu do innych metod odsiarczania

temperatura panujaca w rejonie , do ktorego wprowadza sie sorbent, jest jednym z najwazniejszych parametrow warunkujacych uzyskanie zamierzonego efektu odsiarczania

zbyt wysoka temperatura moze spowodowac spiekanie czastek sorbentu oraz intensywne reakcje CaO z mineralami zawartymi w weglu.

psonadto o efektach odsiarczania ta metoda

decyduja takie czynniki jak

ilosc dozowanego sorbentu

jakosc przemialu sorbentu

czystosc sorbentu (udzial metali alkalicznych

czas kontaktu z sorbentu ze spalinami w komorze paleniskowej

jednorodnosc wymieszania sorbentu ze spalinami

zalety metody suchej

niski koszt inwestycyjny

prosta budowa, a wiec krotki czas realizacji inwestycji

male zapotrzebowanie powierzchni na instalacje pomocnicze

wady metody suchej

duze zuzycie sorbentu w stosunku do efektu

wzrost zapylenia spalin

spr 20-40%

metoda polsucha

polega na rozpyleniu zawiesiny sorbentu w gornej czesci absorbera , przez ktory wspolpradowo przeplywaja gorace spaliny bezposrednio z kotla

podczas przeplywu spalin w dol komory absorpcyjnej zachodzi reakcja pomiedzy SO3 i alkaliami oraz nastepuje odparowanie wody, w wyniku czego powstaja siarczyny i siarczany w postaci suchego produktu poreakcyjnego

czesc tak powstalego materialu opada na dno absorbera natomiast pozostala czesc zostaje skierowana do odpylenia, najczesciej do filtrow workowych.

skutecznosc 80%

koszty wyzsze w porownaniu z metoda sucha (o koszt zraszacza ukladu odprowadzania produktu poprocesowego

eliminuje wiekszosc wad metody suchej, a czesc lagodzi, np:

-w znacznie mniejszym stopniu wplywa na wzrost zapylenia spalin przed elektrofiltrem

-zmniejsza ilosc niewykorzystanego sorbentu

-zwieksza skutecznosc odsiarczania

wady

kosztuje wiecej

kosztowniejsza eksploatacja

(dopr zawiesine i odpr zawiesine)

metoda mokra

polega na bezposrednim kontakcie w absorberze, uprzednio odpylonych spalin, z roztworem sorbentu jakim jest zazwyczaj maczka z kamienia wapiennego

w wyniku reakcji chem powstaje polwodny siarczyn, ktory poddaje sie dalszym zabiegom w celu doprowadzenia do uzyskania odpadu podobnego do naturalnego gipsu.

skutecznosc odsiarczania >90%

skutecznosc procesu zalezy od intensyuwnosci przemywania spalin ciecza

w tym procesie ze spalin usuwane sa rowniez HCl, HF, popiol

wskutek przemywania, spaliny sa schladzane do ok 50 st C, a wiec nalezy je przed skierowaniem do komina ponownie podgrzac

niskie zuzycie sorbentu

mozliwosc zagospodarowania produktu odpadowego – gipsu

90% swiatowych instalacji pracuje wg tej metody

wady

wysoki koszt instalacji

2 godzina

rodzaje wypelnien wymiennikow pierscien raschiga(najpop.), pierscien lessinga, siodelko berla, siodelko intalox, rozeta tellerette, pierscien palla

oczyszczanie gazow spalinowych z SO2 i NOx , przy uzyciu wiazki elektronow

proces polega na ekspozycji wysokoenergetycznymi elektronami mieszaniny gazowej, powstajacej w wyniku nawilzenia gazow spalinowych i dodaniu do niej gazowego amoniaku

zapoczatkowane oddzialywaniem wiazki elektronow reakcje radiochemiczne prowadza do powstania stalego produktu, ktory stanowi mieszanine siarczanu amonu i azotanu amonu

produkt odbierany w technologicznym zespole filtracyjnym moze byc bezposrednio wykorzystany w rolnictwie jako pelnowartosciowy nawoz sztuczny

prezentowana metoda ma wiele zalet, najwazniejsze:

usuniecie SO2 i NOx

instalacja zajmuje malo miejsca

pracuje w systemie pelnej automatyzacji

bardzo duza sprawnosc

ograniczenie emisji NOx

zasadniczymi czynnikami majacymi wplyw na powst NOx sa

temp spalania

stosunek ilosci powietrza do paliwa w strefie spalania

stopien wymieszania paliwa, powietrza i produktow spalania

szybkosc przenoszenia ciepla

rodzaj paliwa

metody obnizania temperatury plomienia:

stosowanie malego nadmiaru powietrza

injekcja wody/pary do strefy spalania

recyrkulacja spalin

spalanie dwustopniowe

(przy duzej temp mamy wiecej NOx )

spalanie dwustopniowe

w etapie pierwszym spalanie zachodzi tylko w czesci stechiometrycznej do ilosci powietrza

pozostala ilosc powietrza jest podawana ponad strefe spalania palnikow, gdzie nastepuje dopalenie paliwa

metoda jest prosta i malo kosztowna, lecz kontrola procesu spalania jest trudna i malo przydatna do spalania wegla.

inne metody zmniejszania emisji NOx

modyfikacja palnikow i procesu spalania paliw stalych w paleniskach fluidyzacyjnych w zakresie 1k-1,3k [K]

kotly fluidyzacyjne atmosferyczne przy nadmiarze powietrza 20% wytwarzaja 250-450 ppm NOx, czyli 0,13 – 0,26 g NOx / MJ

istnieje mozliwosc zmniejszania zawartosci NOx w spalinach o 20-60%

03.04.2014 r

zasadniczymi czynnikami majacymi wplyw na powstawanie NOx sa:

temperatura spalania

stosunek ilosci powietrza do paliwa w strefie spalania

stopien wymieszania paliwa, poiwietrza i produktow spalania

szybkosc przenoszenia ciepla

rodzaj paliwa

metody obnizania temperatury plomienia

stosowanie malego nadmiaru powietrza

injekcja wody/pary do strefy spalania

recyrkulacja spalin

spalanie dwustopniowe

spalanie dwustopniowe

w etapie pierwszym spalanie zachodzi tylko w czesci stechiometrycznej ilosci powietrza

pozostala ilosc powietrza jest podawana ponad strefe spalania palnikow, gdzie nastepuje dopalenie paliwa

metoda jest prosta i malo kosztowa, lecz kontrola proc spalania jest trudna i malo przydatna dla wegla WUNGLA

inne metody zmniejszania emisji NOx

modyfikacja palnikow i procesu spalania paliw stalych w paleniskach fluidyzacyjnych w zakresie 1000-1300 K

kotly fluidyzacyjne atmosferyczne przy nadmiarze powietrza 20% wytwarzaja 250-450 ppm NOx, czyli 0,13-0,26 g NOx/MJ

istnieje mozliwosc zmniejszenia zawartosci NOx w spalinach o 20-60%

injekcja NH3 do komory spalania (doidatek H2 poprawia sprawnosc oczyszczania), co prowadzi do obnizenia emisji o 40-60%

injekcja sproszkowanego wapna i mocznika do kotla w t 850-1100 st C

injekcja sproszkowanego wapna i mocznika oraz sody do kotla w t 850-1100 st C

dopalanie katalityczne

usuwanie NOx ze spalin

jednoczesne oczyszczanie spalin z NOx oraz SO2:

procesy suche

procesy mokre

Oczyszczanie spalin z NOX metodami suchymi

procesy suche:

selektywna redukcja katalityczna NOx za pomoca NH3 i adsorpcji SO2 na weglu aktywowanym

selektywna redukcja katalityczna NOx za pomoca NH3 i reakcji SO2 z CuO

adsorpcja NOx i SO2 na sorbentach stalych lub cieklych

jonizacji zanieczyszczonego NOx i SO2 strumienia spalin w obecnosci NH3

zalety procesu suchego

niski koszt ogolny

sprawnosc usuwania NOx > 90%

braki odpadow cieklych

wady

koniecznosc uprzedniego, dokladnego odpylania gazow

wysoki koszt NH3

mozliwosc emisji do atmosfery NH3 siarczynow

wysokie temperatury procesow

metody mokre oczyszczania NOx

polegaja na:

absorpcji NOx i SO2 i redukcji w fazie cieklej NOx do N2 za pomoca SO3 2-

absorpcji NOx i SO2 i utlenianiu do NO3 -, SO4 2-

utlenianiu NO do NO2 ; w fazie gazowej i absorpcji

NO2 do NO3-

zalety

niewrazliwosc na zapylenie gazow

wysoki stopien odsiarczania i usuniecie NOx do ok 90%

wady

wysoki koszt ogolny

skomplikowana aparatura procesowa

obecnosc azotanow i innych produktow ubocznych w sciekach

koniecznosc podgrzewania oczyszczonych gazow

ograniczone zastosowanie przy duzym stosunku SO2 / NOx

przeglad technologii odsiarczania spalin, w ktorych produktem odpadowym jest siarczan amonu (NH4)2SO4

odsiarczanie spalin – inne metody (metoda magnezytowa, dwualkaliczna, radiacyjna, amoniakalna, wellmana-lorda, absorpcji SO2 na weglu aktywnym, plazmy niskotemperaturowej) , metody wapniowe (metody mokre, polsuche, suche)

metody wapniowe – 75%

metoda amoniakalna

opracowana przez firme walther polega na usuwaniu SO2 i nox w oddzielnych absorberach, powiazanych we wspolny system skladajacy sie z trzech kolejnych etapow absorpcji oraz etapu przerobu roztworow poabsorpcjyjnych

substratami sa amoniak i ozon, natomiast produktem mieszanina siarczanu i azotanu amonu

jednoczesne usuwanie SO2 i NO2 umozliwia wytwarzanie mieszanego nawozu z

praktyczne zastosowanie

1974-walther

1977-pomyslny sprawdzian w instalacji pilotowej

1984 –

metoda amoniakalna technologia firmy marsulex (wazne)

metoda amoniakalna

SO2 + 2NH3 + H2O -> (NH4)2SO3

(NH4)2SO3+1/2O2 -> (NH4)2SO4

1 kg usuwanego SO2 -> 0,5 kg NH3 -> 2 kg (NH4)2SO4

1 t NH3 -> 4 t (NH4)2SO4

ekonomiczne przelozenie produkt / amoniak zuzywany w procesie wynosi 4:1

produkt uboczny (NH4)2SO4 siarczan amonu

stopien czystosci – 99% ++

zawartosc azotu 21-21,1%

siarka 24,0-24,2%

zawartosc substancji nierozpuszczalnych w wodzie <0,1%

kolor – od bialego do bezowego

zawartosc metali ciezki <10 ppm

ma lepsze wlasnosci niz standardy dla nawozow

wielkosc czastek

1mm-3,5 mm

240-275 SGN

wskaznik jednorodnosci – 45-50

latwy w pakowaniu

twardosc

sprawdzona w technologii zageszczania

specjalizacja w technologii hartowania wyrobow

1-3% w przemyslowym tescie scierania

latwy do transportu, bezpylowy

zawartosc wilgoci resztkowej

-po wieloetapowym suszeniu

mniej niz 1% wilgoci calkowitej

czastki pokryte srodkiem przeciwzbrylajacym

latwosc magazynowania i dystrybucji

metoda wellmana-lorda

oczyszczane gazy musza byc dokladnie odpylone: sorbentem jest wodny roztwor Na2SO3 – siarczyn sodowy

Na2SO3+ SO2 + H2O = 2 NaHSO3

Regeneracja polega na termicznym rozkladzie w wyparkach:

2 NaHSO3 = Na2SO3+SO2+H2O (w roztworze wodnym)

uzyskany w procesie oczyszczania produkt uboczny SO2 wyk sie np do produkcji H2SO4.

zastosowanie instalacji wellmana-lorda

metoda w-l zostala wyk w ponad 40 instalacjach oczyszczania spalin w japonii, usa i niemczech z

wady i zalety

zalety

metoda regeneracyjna

produktem jest SO2, ktory moze byc wykorzystany do produkcji kwasu siarkowego

sprawnosc metody oczyszczania spalin z SO2 wynosi 95-98%

metoda nie wymaga stosowania duzej ilosci sorbentu

ilosc stalych odpadow jest niewielka

wady

duze naklady inwestycyjne

koszty eksploatacyjne mniejsze porownywalne z kosztami metody wapniakowej

duze zuzycie energii

powstaje produkt uboczny NaSO3 – ograniczone mozliwosci wykorzystania

powstaja znaczne ilosci sciekow

skomplikowana metoda

technika plazmy niskotemperaturowej

plazma jest gazem zjonizowanym zawierajacym rozniimienne ladunki o calkowitym ladunku rownym zero, w ktorym odleglosc rozdzielenia ladunkow d jest znacznie mniejsza od jego rozmiarow d << r.

niskotermiczna plazma generowana wyladowaniami elektrycznymi zastosowana moze byc do oczyszczania gazow spalinowych. energia plazmy wykorzystywana jest na dysocjacje, wywolana zderzeniami z elektronami i jonizacje gazu w celu wyprodukowania wolnych rodnikow, ktore rozkladaja czasteczki zanieczyszczen gazowych

SO2 -> reakcje termiczne (H2 O, NH3, itd, produkt (Nh4)2 SO3 ; 20%) , homogeniczne reakcje rodnikow ( OH,O,HO2, H2O, NH3, etc produkt (NH4)2SO4 30% ) ; heterogeniczne reakcje rodnikow (OH, O, HO2, (H2O)n , NH3, etc , produkt (NH4)2SO4 50%)

mozna tez usuwac ta metoda inne substancje.

przebieg: wyladowanie plazmowe, wytworzenie elek o odpowiedniej energii i wydz jest energia prom >>> dzieki elektronom + en aktywacji tworza sie rodniki (O,OH,RO2,O3) >>> rodniki reaguja ze wszystkimi zanieczyszczeniami w spalinach (SO2,NO , itd) >>> neutralizacja i tw soli ; reakcja katalityczna.

10.04.2014r

zanieczyszczenia motoryzacyjne

benzyna

benzyna bazowa + dodatki uszlachetniajace

dodatki uszlachetniajace do benzyny

substancje dodawane w celu poprawy wl eksploat benzyn

wymagania i wlasciwosci paliw do silnikow ZI

- magazynowanie, dystrybucja i zasilanie silnika – gestosc, stabilnosc chemiczna, sklonnosc do korozji, zawartosc zanieczyszczen ,m parametry niskotemperaturowe, sklonnosc do elektryzacji, zagrozenie pozarowe

-tworzenie mieszanki paliiwowo-powietrznej – sklad chem, sklad frakcyjny, preznosc par, cieplo parowania, wlasciwosci dyspergujaco-myjace , gestosc, lepkosc

-optymalne spalanie – sklad chem, frakcyjny, odpornosc na spalanie stukowe , wartosc opalowa

-oddzialywanie na srodowisko – bezposrednie ( toksyczne

i posrednie - ?

oleje silnikowe, przekladniowe

olej bazowy – mineralny, syntetyczny , polsyntetyczny + dodatki uszlachetniajace = olej smarowy

zanieczyszczenia zewnetrzneL powietrze, paliwo, olej swiezy

wewnetrzne : zan montazowe, prod zuzycia, prod utleniania oleju, prod spalania paliwa, ciekle paliwo, ciecz chlodnicza

z wewn. wydzielaja sie spaliny, mamy filtr oleju

wewnetrzne + pow + paliwo + osobno olej swiezy = olej smarowy i do spustu oleju przepracowanego

schemat zanieczyszczenia oleju w silniku spalinowym

zagrozenia

odblaskowa tablica ostrzegawcza umieszczana na cysternie samochodowej przewozacej benzyne silnikowa , zgodnie z ADR

33- numer rozpoznawczy niebezpieczenstwa

1203 – nnumer rozpoznawczy materialu

olej wylany do wody szybko rozposciera sie na jej pow w postaci bardzo cienkiej warstwy, a czesc welowodorow odparowuje

obecne w ropie naftowej kwasy i sole nieorg ulegaja rozpuszczenie, a pozostala czesc oleju zemulgowaniu

mozliwe jest wytworzenie

-

-

szacuje sie, ze wystarczy 1m^3 paliwa, by zanieczyscic 200-300 metrow biezacej plazy

spalanie paliwa – skladniki spalin – N2 , CO2+H2O, O2, CO, aldehydy, HC, PM, NOx, SOx, PbO

aldehydy to niezupelne i CO i HC

HC i PM to niezupelne

NOx to utl azotu z powietrza

SOx i PbO spalanie zanieczyszczen – S i dodatkow Pb

w silnikach zs szkodliwe skladniki spalin to

-czastki stale PM, bedace produktem niecalkowitego spalania oleju napedowego (ciezsze weglowodory niz w benzynach)

-NOx

-Niespalone weglowodory HC oraz aldehydy

znacznie mniejszy udzial niz w silnikach ZI CO

obnizenie emisji szkodliwych skladnikow spalin uzyskuje sie w termicznych lub katalitycznych reaktorach umieszczonych w ukladzie wylotowym silnika

ze wzgledu na nowe normy ochrony srod i wymagania konkurencyjen stawiane nowoczesnym rozwiazaniom technicznym konieczne sa:

redukcja emisji gazow spalinowych

podwyzszenie ekonomiki silnikow napedzanych olejem napedowym

zwiekszzenie mocy (wyzsza liczba cetanowa)

ograniczenie czarnych dymow

lepsza ochrona silnika

utrzymywanie silnika w czystosci

ochrona antykorozyjna silnika

reaktory termiczne wymagaja wyzszej temp, niz wynosi temp spalin, lepsze z tego punktu widzenia sa reaktory katalitycznem tzw „katalizatory”

wyroznia sie:

-katalizatory utleniajace HC i CO do CO2 i H2O

-katalizatory redukujace NOx do N2

-trojfunkcyjne katalizatory do HC, CO i NOx

skutecznosc katalizatora przejawia sie tym, ze okolo 90% szkodliwych substancji (CO,CH,NO) moze byc unieszkodliwione przed wprowadzeniem systemu regulacji skladu mieszanki

bezposrednio po rozruchu zimnego silniak przy zimnym katalizatorze, powstaje najwieksza ilosc szkodliwych subst. aby osiagnac pelna sprawnosc katalizator potrzebuje okreslonego czasu, az do momentu uzyskania normalnej temperatury pracy.

katalizatory utleniajace HC i CO, do CO2 i H2O

wymagaja atmosfery utleniajacej (tlenu zawartego w spalinach lub dodatkowego powietrza pompowanego do ukladu wylotowego)

katalizator jest efektywny dla t=250-350 st C

obecnosc Pb w spalinach zatruwa katalizator i obniza jego efektywnosc

silniki wyposazone w katalizator powinny byc zasilane wylacznie benzyna bezolowiowa (zawartosc Pb zredukowano do poziomu 0,013 g / dm^3)

podobne zatruwajace katalizatory dzialanie wykazuja rowniez:

fosfor, wchodzacy w sklad dodatkow uszlachetniajacych oleje smarowe (rozwniez ze wzgl na trwalosc katalizatora ogranicza sie zawartosc fosforu w olejach silnikowych)

siarka , bedaca zanieczyszczeniem paliw naftowych

katalizatory redukujace NOx do N2

niezbedna jest atmosfera redukujaca, zawierajaca CO, weglowodory i H2.

Taki sklad spalin mozna uzyskac tylko w przypadku spalania mieszanek bogatych (lambda<l) mozliwe sa nast reakcje redukcji:

NO+CO -> 1/2 N2 + CO2

2 NO + 5 CO + 3 H2O -> 2 NH3 + 5CO2

NO + H2 -> 1/2 N2 + H2O

2 NO + 5 H2 -> 2 NH3 + 2 H2O

katalizator trojfunkcyjny:

zmniejsza zawartosc w spalinach NO, CO i HC jednoczesnie

ze wzgledu na redukcje NO, w spalinach nie moze byc tlenu

wystarczajaca do utlenienia CO i HC ilosc tlenu pochodzi z redukcji NO

prawie staly (zmienny w poblizu skladu stechimetrycznego) sklad mieszanki mozna utrzymac przy zastosowaniu ukladu ze sprzezeniem zwrotnym z sonda lambda.

uklad wtryskowy lub gaznik + pow i paliwo -> silnik --- kolektor spalin ---- dopalacz katalityczny

sonda lambda

^^^^ VVV

<<< urzadzenie sterujace

katalizatory (reaktory katalityczne)

sa wbudowane w uklad wylotowy spalin

platyna,rod lub pallad naniesione sa na porowaty metalowy lub ceramiczny nosnik (np uklad plaster miodu, granulki) i umieszczony w komorze

trwalosc dopalacza katalitycznego nie powinna byc mniejsza niz 100 tys km przebiegu samochodu

silniki z zaplonem zs

lapacz czastek stalych

katalizator utleniajacy CO i HC

dodatkowo wyposaza sie w uklad recyrkulacji spalin (zaleznie od obciazenia , redukuje sie ilosc nox ale kosztem wiekszego zuzycia paliwa i zwiekszonej emisji HC)

przyszlosc:

pewne rezerwy kryja sie jeszcze w skroceniu czasu nagrzania katalizatora do efektywnej pracy, co uzyskac mozna przez:

umieszczenie reaktora katalitycznego wzglednie blisko silnika

zastosowanie oplywu spalin wokol katalizatora

ogrzewa sie katalizator elektrycznie do zadanej temp

katalizatory zeolitowe t = 450 st C, redukcja o 85% NOx ale slabo redukuja HC i CO, wiec trzeba stosowac katalizator utleniajacy lub trojfunkcyjny szeregowo polaczony katalizator zeolitowy

poprawa jakosci spalania

generalnie sadzi sie, ze w silniku ZI zmniejszenie emisji skladnikow toksycznych uzyska sie opracowujac systemy spalania mieszanki ubogiej ze wspolczynnikiem nadmiaru powietrza 1,2-1,4

poszukiwania rozwiazan wiaza sie ze spalaniem:

mieszanek homogenicznych

uaktywnionych chemicznie

lub

mieszanek uwarstwionych, uzyskiwanych przez bezposredni wtrysk paliwa

24.04.2014r

ograniczenie zanieczyszczenia srodowiska spow skladowaniem paliw i odpadow energetycznych

wegiel kamienny, brunatny, naweglanie, biomasa skladowisko

VVVVVVVV

kociol spalania

VVVVVVVVVV

spaliny popiol, zuzel

naweglanie

dostawa wegla do elektrowni

kontrola jakosci i ilosci dostarczanego wegla

skladowisko

transport wegla ze skladowiska do urzadzen przygotowujacych paliwo (mlynow)

skladowisko paliwa

twarde,zdrenowane podloze,umozliwiajace odwodnienie wegla

otoczenie skladowisk dolnym murem (do1 m) w celu utrudnienia doplywu powietrza do dolnych warstw wegla i jego odgazowanie

instalacja gasnicza-hydranty do gaszenia ognisk samozaplonu

co robic z haldami?

mechaniczne ubijanie warstw wegla

ksztaltowanie pryzm

pomiar temperatury

wentylacja haldy

nie nalezy mieszac kilku typow wegla

nie skladowa go zbyt dlugo

samozaplon biopaliwa jest wynikiem przede wszystkim reakcji utleniania wegla pierwiastkowego:

samozaplon biomasy daje C+)2 = CO2 + deltaH = -400 kJ/mol

szybkosc reakcji wzrasta dwukrotnie na kazde delta t = 10 K

na ilosc ciepla wydz w pryzmie biopaliwo i jego odprowadzenie wplywaja nastepujace czynniki:

sklad chem biopaliwa

zawartosc wilgoci

rozmiar czastek

gestosc materialu w warstwie

opady

wiatr i zwiazany z tym dostep utleniacza

mieszanina pylowo-powietrzna o stezeniu wybuchowym poze powstac w wyniku:

zassania do ukladu powietrza

zmniejszenia strumienia paliwa

wzrostu rozdrobnienia

metody skladowania odpadow energetycznych

bezposrednia przyczyna pylenia popiolow zdeponowanych na skladowiskach jest wysoki stopien ich rozdrobnienia – wiekszosc masy popiolow ma srednice mniejsza ziaren niz 60 mikro m

ponadto w wielu po

metody przeciwdzialania pyleniu na skladowiskach

likwidujace przyczyny pylenia

ograniczajace pylenie popiolow zdeponowanych na skladowiskach

likwidacje przyczyn pylenia mozna osiagnac poprzez:

zmiane struktury oddzielonych popiolow przez zmiane warunkow spalania oraz przejscia z kotlow pylowych na kotly cyklonowe, z ktorych odpadem jest glownie zuzel topiony. w tym przypadku problemem jest emitowanie znacznych il tlenkow azotu

granulowanie popiolow z woda, sciekami lub wiazacymi substancjami odpadowymi, polegajace na upakowaniu drobnych ziaren popiolow w granulki o srednicy do kilku centymetrow, powiazanych warstwa wody i ew spoiwem

granulowanie

stosounkowo najporstsza technologia przystosowania odpadow do bezposredniego ich skladowania i rozszerzenia mozliwosci ich surowcowego wykorzystania

zeskalenie

doprowadzenie popiolow do takiej formy, by w warunkach skladowania ulegly stopniowemu lub gwaltownemu zeskaleniu. proces taki nast przy skladowaniu popiolow z dodatkiem spoiw

tworzenie gestej pulpy

w postaci emulgatu (mieszanina popiolu z woda)

wydzielaniu z popiolow mikrosfer

(wykorzystywanie zjawiska plywania na pow czynnych kwater) i odprowadzaniu ich wraz z woda nad osadowa,poprzez osadniki popiolu, do specjalnych zbiornikow, gdzie nastepuje ich odsaczanie

daje to mozliwosc ograniczenia pylenia ze skladowisk oraz wyk tej frakcji popiolow jako cennego surowca termoizolac

ograniczenie pylenia popiolow zdeponowanych na skladowiskach

utrzymywanie masy skladowych popiolow w stanie wilgotnym

rekultywacja biologiczna skladowisk odpadow energetycznych

od metod transportu odpadow paleniskowych i formowania skladowisk w duzym stopniu zaleza ich wlasciwosci fizyczno-chemiczne

nieodpowiednie warunki powietrzno-wilgotnosciowe i termiczne, silnie alkaliczny odczyn, niedobor lub brak podstawowych skladnikow odzywczych , brak aktywnosci mikrobiologicznej itp stwarzaja wybitnie niekorzystne warunki wzrostu i rozwoju wprowadzanej roslinnosci

rekultwacje biologiczna prowadzi sie na wysypiskach czesciowo wylaczonych z eksploatacji lub takich, gdzie eksploatacje juz zakonczono

obecnie stosuje sie nastepujace sposoby rekultywacji skladowisk

bezposredni obsiew popiolow mieszankami nasion wraz z uzupelniajacym nawozeniem mineralnym

wprowadzenie na podloze popiolowe nawozow organicznych, torfu, osadow sciekowych z oczyszczalni sciekow oraz wysiew mieszanek nasion

wysiew nasion na powierzchni popiolow z humusem lub bez, z rownoczesnym pokryciem terenow skladowisk srodkami blonotworczymi

w ostatnich latach szczegolnego znaczenia nabieraja polimery metakrylowe – superabsorbenty

sa to zywice wodo-rozpuszczalne, zdolne juz przy niewielkich stezeniach do tworzenia aglomeratow czastek stalych, a przy wielkich stezeniach do tworzenia hydrofilnych; elastycznych warstw, mocno zwiazanych z podlozem

sa calkowicie nietoksyczne, odporne na uv i dzialania mikroorg, poprawiaja porowatosc i przepuszczalnosc gleb, dzieki czemu przyspieszaja wzrost roslinnosci

zmniejszaja ponadto szybkosc parowania wody i ograniczaja jej migracje do glebszych warstw gruntu, co umozliwia roslinom przetrwanie nawet dlzuszych okresow suszy oraz pozwala na ograniczenie nawadniania.

czynniki wplywajace na rozprzestrzenianie sie zanieczyszczen

warunki emisji

warunki terenowe

warunki meteorologiczne

wlasciwosci zanieczyszczenia

laser – scanning terenu

skanowanie i tworzenie map terenu

zbieranie danych klimatycznych

okreslanie grubosci warstw geologicznych, pokladow mulu, itp

parametry meteorologiczne wplywajace na stan zaniecz atmosfery

predkosc wiatru

kierunek wiatru

temp powietrza

wilgotnosc powietrza

stratyfikacja termiczna dolnej warstwy atmosfery

predkosc wiatru

intensywnosc przewietrzania miast

poczatkowy stopien rozciecznenia emitowanych do powietrza zanieczyszczen

intensywnosc turbulencji w warstwie tarciowej atmosfery

czas pozostawania zanieczyszczen w poblizu zrodel emisji

czas transportu

kierunek wiatru itd

rozprzestrzenianie sie zanieczyszczen w powietrzu

czynniki warunkujace charak rozprzestrzeniania sie zanieczyszczen

pionowy gradient temperatury

predkosc wiatru

kierunek wiatru i jego odchylenia

rozmiary wyniesienia smugi zanieczyszczen ponad poziom wylotu emitorow

08.05.2014r

obliczanie emitorow (cos co emituje zanieczyszczenie)

oblczanie emisjo s02 , nox, co itd

ksztalty smug

smuga stozkowa, stan obojetny

smuga zanieczyszczajaca

smuga wentylacyjna, rownowaga stala

smuga petlowa, rownowaga chwiejna

smuga wznoszaca

15.05.2014r

Obliczyc wysokosc komina eLEKTROWNI E002 spalajacej B = 300 t / h wegla kamiennego o sredniej zaw siarki s = 3,5% , popiolu p = 22% , c = 69%. palenisko z rusztem mechanicznym ( lambda = 1,6) unos pylu do paleniska up = 25% , wyposazone w baterie cyklonow o sredniej skutecznosci odpylania eta = 95%. srednia szorstkosc terenu w okolicach kotlowni z0= 0,5 m. podobno wzory trzeba umiec

obliczyc: emisje zanieczyszczen z elektrowni, wskazac najbardziej uciazliwe zanieczyszczenie, natezenie przeplywu spalin, srednice komina, parametr emitora K (zgodnie z wytycznymi)

najwyzsze ze stezen maksymalnych substancji zanieczyszczajacej w powietrzu, niezbedna wysokosc komina, wskaznik uciazliwosci emitora

II obliczenia

20.05.2014

1. Obliczenia emisji poszczegolnych zanieczyszczen z emitora:

- Emisja SO2

strESO2 = str B * 2 * s * (100 – sigma ) / 10 000,

jesli wegiel spalany jest na ruszcie mechanicznym, to stopien zwiazania siarki w zuzlu wynosi sigma = 20%, wobec tego:

strESO2 = 300 * 10^3 * 2 * 3,5 * (100 – 20 ) / 10^4 = 16800 kg / h

- Emisja NOx

strENox = strB * Qi * Eb * Q1 / 19000

wskaznik emisji NOx przy spalaniu wegla o wartosci opalowej (zakladamy) Qi = 27 000 kj/ kg na ruszcie mechanicznym Eb = 145 g / GJ

strENOx = strB * Qi * Eb * Qi / 19 000 = 300 * 10^3 * 27000 * 145 * 0,001 / 10^6 * 27000 / 19000 = 1669,0263 kg / h

- Emisja pyłu

strEpył = str B * A * u * (100 – eta) / 10^6

strEpył = str B * A * u * (100 – eta) / 10^6 = 300* 10^3 * 22 * 25 * (100-95) / (4 * 10^6) = 825 kg/h

- Emisja CO

strECO = strB * WCO

wskaznik emisji CO przy spalaniu wegla na ruszcie mechanicznym WCO = 3 kg / Mg = 3x 10^(-3) kg/kg

Tn 273,15 K ; Ts 453,15 K Pn [MPa] 0,1 ps MPa 0,1 ws 20 m /s

zakladamy Ts – bezwzgledna temp spalin, K

ps – cisnienie spalin, Pa

ws – predkosc przeplywu spalin, m/s

Obliczamy objętość własciwa spalin vns

v ns = 7 * lambda * (c + 0,265 * s) – 1,865 * (1-c)

vns = 7 *16 * (0,68 + 0,265 * 0,035) – 1,865 * (1 – 0,68) = 7,12 um^3/ kg

ze wzoru redukcyjnego obliczamy obj wlasciwa spalin, przy Ts i ps

pn vns / Tns = ps vs / Ts

vs = pn vsn*Ts / ps / Tn = 0,1 * 7,12 * 453,15 / (0,1 *273,15) = 11,82 um^3 / kg

obliczamy str obj spalin

strVs = str B * vs

str Vs = 300 * 10^3 * 11,82 = 3545111 um^3 / h

z rownania ciaglosci strugi

str ms = A * ro s * w s

str Vs = A * ws

A = pp poprzecznego komina

d – srednica komina

str Vs = pi / 4 * d^2 * ws

d = pierw (4 * str Vs / ws / pi) = pierw ( 4 * 3545111 / (20 * pi ) ) = 62,7 m

vsn – obj wl spalin w war normalnych m^3/ kg

ws – pr spalin

Str Vs = str obj spalin m^3/h

Ts – temp spalin

4. obliczanie strumienia ciepla spalin

str Q = str Vs * cps * (Ts – T N)

str Q = 3545111 * 1,3 * (453,15 – 273,15) = 829556009,1 kJ/h = 230432 , 2247 kJ/s

cps – cieplo wlasciwe gazow – przyjeto 1,3 kJ / m ^3 K

5 obl parametru emitora K :

K = 1451,5 = 1,126 * Q^0,58 wzor concawe

okresla warunki wyrzutu gazu do atmosfery

6. obl maks stezenia Smm danego zanieczyszczenia

Dla wzoru concawe

Smm = 7,22 * str E i * z0^0,1 * h ^ (-0,4) * K ^ (-1,4)

7obl wielkosci zasiegu najw oddzialywania emitora

xmm = 14 * h * z0^(-0,3)

Poniewaz najwiekszym zanieczyszczeniem jest SO2, to na wstepie obl beda dot tylko tego skladnika spalin

>>jakas duza tabelka z zestawieniem danych i Eso2 smm , xmm , z0 , K , h , K/h , )

na podstawie obliczen wykres Smm SO2 = f (h)

8. okr wysokosci komina

D30 – dopuszczalne stezenia zaniecz

R30 – tez

I klasa uciazliwosci Sum <= 0,2 * D30

II Sum <= 0,8 * D30 – R30

KOMIN JEST ZA SZEROKI, WIEC SOBIE ROBIMY 4 JEDNAKOWE KOMINY I POWTARZAMY OBLICZENIA

dodatkowo: w obl przyjmujemy odl pomiedzy kominami, a granica strefy ochronnej G = 1200 m

Wi = ( Smm / D30i ) ^2 * Xmm / ( G * (1 – R30 i / D30 i))

W so2 = ( SmmSO2 / D30SO2) ^2 * XmmSO2/ ( G * 1 – R30SO2 / D30SO2 )

W = Wso2 + W nox + W pyl + W co = ~ 5,8 > 1

W – wskaznik uciazliwosci elektrocieplowni

obliczyc niezbedna wysokosc komina elektrocieplowni E001 spalajacej sigma = 400 000 mg / rok wegla kamiennego o sredniej zaw siarki s = 0,8% , popiolu p = 22%, c = 70%. palenisko pylowe (lambda = 1,4) , unos pylu dla paleniska pylowego up = 90%, wyposazone w baterie cyklonow o sredniej skutecznosci odpylania eta = 90%. srednia szorstkosc terenu w okolicach kotlowni z0 = 2m.

obliczyc:

emisje zanieczyszczen z elektrocieplowni

wskazac najbardziej uciazliwe zanieczyszczenie

natezenie przeplywu spalin

sr komina

parametr emitora K

najwyzsze ze stezen maksymalnych substancji zaniecz w powietrzu

niezbedna wysokosc komina

wskaznik uciazliwosci emitora

1. emisje zaniecz z elektrocieplowni

emisja SO2

ESO2 = strB * 2 s / 100 kg / h

ESO2= 45662,1 * 2 * 0,008/100 = 730,6 kg / h

Emisja NOx

ENOx = 0,3 * E SO2 kg/h

ENOx = 0,3 * 730,6 = 219,2 kg/ h

Emisja CO

ECO = 0,015 strB * 11 / 3 c kg/h

ECO = 0,015 * 45662,1 * 11/3 * 0,7 = 1758 kg / h

Emisja pyłu

Epyl = strB * p * u * (100 – eta ) / 10^6 kg / h

p – zaw popiolu w %

u – unos pylu do paleniska %

eta – skutecznosc odpylania %

Epyl = 45662,1 * 22 * 90 * (100-90) / 10^6 = 904,1 kg/h

Emisja pylu o frakcji < 10 mikrometrow

E10 = 0,8 * E pyl

E10 = 723 , 3 kg/h

2. Najbardziej uciazliwe zanieczyszczenie

X= E / (D30 – R30) mg / m^3

D30 – dopuszczalne stezenie 30 – minutowe

R30 – tlo zanieczyszczen

na tej podstawie

SO2 = 1353 mg/m^3

Nox = 730 , 6 mg / m^3

CO = 586 mg / m^3

pyl = 1808,2 mg/m^3

Najbardziej uciazliwym zanieczyszczeniem jest pyl

Natezenie przeplywu spalin

Na podstawie rownania clapeyrona wyliczamy natezenie przeplywu V

strVspalin = Ts * p n * str Vn / ps / Tn

w powyzszym wzorze przyjmujemy pot = pn = ps = 0,1 MPa

Tn = 273,15 K

Ts = 400 K (zakladamy)

natomiast str Vn nalezy wyznaczyc na podstawie ponizszego wzoru:

strVn = strB Vn

w ktorym

Vn = 7 * lambda ( c+ 0,265) – 1,865 (1 – c) m^3 / kg

gdzie:

Vn = obj spalin w war norm

Vn = 8,9 m^3 / kg

strVn = 406279 m^3 / h

ostatecznie

str Vs = 594953 m^3 / h

Srednica komina

na podstawie wzoru na natezenie przeplywu str Vs = A ws =

d = pierw ( 4 * 594953 / ( pi * 10 * 3600 ) ) = 5 m

predkosc zakladamy ws 10 m /s

5. Wysokosc emitora

H = h + delta h

Liczymy parametr emitora charakteryzujacego techniczne warunki wyrzutu gazu z komina

K = 1,5 * ws * d + 0,00974 strQ

str Q = pi d^2/4 * ws * cp * ps * Tn / pn / Ts (Ts – T0) KJ / s

cp – cw spalin

strQ = 18224 kJ / s

T0 = 275,65

K = 246,5

Liczymy rzecz wys komina:

I klasa Smm <= 0,2 D30

II klasa S mm <= 0,8 D30 – R30

Dalsze obliczenia wykonac nalezy dla pylu (jako najbardziej uciazliwego):

I klasa 0,1 II klasa 0,15

h = ( (10 E * z0 ^0,08) / Smm / K) ^ (1 / 0,9) [m]

alfa = 1

wh – przecietna predkosc wiatru w strefie wyrzutu

E – emisja pylu [kg/h]

Smm – max ze stezen sub, jakie powoduje emitor w strefie przebywania ludzi

h = 479,11 [m]

delta h = K * wh ^-alfa = 24,65 m

H = 503,76 m

6. Wskazniki uciazliwosci emitora

Xmm = 6 h ( k /h) ^ 0,2 * z0 ^ -0,3 [m]

Xmm – wielkosc zasiegu najwiekszego dzialania emitora

z0 – srednia szorstkosc terenu

h – wysokosc komina

K – par emitora

G – odleglosc komina od granic dzialki

G = 1850

Xmm = 1808 m

wskaznik uciazliwosci – milion , chuj z tym