Urządzenia do oczyszczania powietrza z pyłów i gazów
Izabela Furmańczyk, grupa 1, IE rok 5
Powietrze atmosferyczne
Powietrze jest mieszaniną różnych gazów. Przede wszystkim azotu i tlenu. Azot stanowi w tej
mieszaninie niecałe 4/5 (78%), a tlen 1/5 objętości (21%). Poza tym powietrze zawiera niewielkie ilości
innych gazów, takich jak dwutlenek węgla, para wodna i gazy szlachetne. Dobre powietrze jest:
- bogate w tlen,
- dostatecznie wilgotne,
- wolne od pyłów i sadzy,
- wolne od trujących składników.
Nie zawsze można od razu zauważyć czy oddycha się  dobrym czy  złym powietrzem. Dym, pył
i sadzę najczęściej można zauważyć lub wyczuć. W wielu jednak przypadkach substancje szkodliwe dają
się wykryć dopiero przy pomocy technicznych przyrządów pomiarowych.
Powłoka, jaką tworzy powietrze atmosferyczne wokół Ziemi nazywana jest atmosferą. Ochrania
ona Ziemię przed nadmiernym ochłodzeniem lub przegrzaniem. W dolnych warstwach atmosfery
gromadzą się zanieczyszczenia pochodzące z Ziemi. W najniższej warstwie tworzą się chmury, powstają
opady, wieją wiatry, zachodzą prawie wszystkie zjawiska pogodowe. Wraz ze wzrostem wysokości spada
temperatura, średnio 0,5 oC na każde 100 metrów. Na wysokości od 25 do 50 km nad Ziemią rozciąga się
ozonosfera. Jest to warstwa bogata w ozon, gazu, który posiada zdolność pochłaniania promieniowania
ultrafioletowego (UV) pochodzącego ze światła słonecznego.1
Zanieczyszczenie powietrza
Zanieczyszczenia powietrza to gazy, ciecze i ciała stałe obecne w powietrzu, nie będące jego
naturalnymi składnikami, lub też substancje występujące w ilościach wyraz
nie zwiększonych w
porównaniu z naturalnym składem powietrza; do zanieczyszczeń powietrza należą:
- gazy i pary związków chemicznych, np. tlenki węgla (CO i CO2), siarki (SO2 i SO3) i azotu
(NOx), amoniak (NH3), fluor, węglowodory (łańcuchowe i aromatyczne), a także ich chlorowe
pochodne, fenole;
- cząstki stałe nieorganiczne i organiczne (pyły), np. popiół lotny, sadza, pyły z produkcji cementu,
pyły metalurgiczne, związki ołowiu, miedzi, chromu, kadmu i innych metali ciężkich;
- mikroorganizmy - wirusy, bakterie i grzyby, których rodzaj lub ilość odbiega od składu naturalnej
mikroflory powietrza;
- kropelki cieczy, np. kwasów, zasad, rozpuszczalników.
Zanieczyszczenia powietrza mogą ujemnie wpływać na zdrowie człowieka, przyrodę ożywioną,
klimat, glebę, wodę lub powodować inne szkody w środowisku, np. korozję budowli; lotne
zanieczyszczenia powietrza będące substancjami zapachowymi mogą być dodatkowo uciążliwe dla
otoczenia.
Zanieczyszczenia powodujące zmaiany składu powietrza atmosferycznego mogą pochodzić ze
z
ródeł naturalnych (wybuchy wulkanów, procesy biologoczne, burze pyłowe, pożary, opady pyłu
kosmicznego lub powstawanie aerozolu wody morskiej) i sztucznych. y
ródła antropogeniczne (powstające
w wyniku działalności człowieka) można podzielić na 4 grupy:
1
http://www.wolebyc.pl/zanieczitransp/powietrze_1.html, Towarzystwo Ekologiczno-Społeczne Wolę Być, 20 kwiecień 2005
1
1) energetyczne - spalanie paliw,
2) przemysłowe - procesy technologiczne w zakładach chemicznych, rafineriach, hutach, kopalniach,
cementowniach,
3) komunikacyjne, głównie transport samochodowy, ale także kolejowy, wodny i lotniczy,
4) komunalne - gospodarstwa domowe oraz gromadzenie i utylizacja odpadów i ścieków (np. wysypiska,
oczyszczalnie ścieków).
Emisja pyłów ze z
ródeł naturalnych to około 3 700 mln ton rocznie, a zanieczyszczeń gazowych (SO2,
Nox, CO, NH3, lotne związki organiczne bez gazów cieplarnianych) 1 900 mln ton gazów. y
ródła sztuczne
zaś w ciągu roku "wyrzucają" do atmosfery około 200 mln ton pyłów i ponad 1 900 mln ton gazów. Choć
emisja ze z
ródeł sztucznych jest mniejsza, to jednak one zanieczyszczając atmosferę SO2 czy CO2 w
największym stopniu. Emitowane są bowiem także substancje, które w warunkach naturalnych nie
wystepują. Ze względu ma kocentrajcę ludzkiej działalności na pewnych obszarach, zanieczyszczenie
atmosfery może lokalnie pochodzić wyłącznie ze z
ródeł antropogenicznych. Część zanieczyszczeń
pochodzenia naturalnego ma antropogeniczną genezę (człowiek doprowadził do powstania milionów
hektarów pustyń, wiele pyłów i gazów pochodzenia naturalnego dostaje się do atmosfery wskutek pożarów
roślinności wywołanych przez człowieka). Zanieczyszcznie powietrza stało się obecnie najpoważniejszą
przyczyną lokalnych, regionalnych i globalnych zmian środowiska. Konsekwencje:
- ocieplanie klimatu i zmniejszenie stratosferycznej warstwy ozonu (majÄ… globalny charakter. Efekt
cieplarniany istnieje na Ziemi od zawsze. Do atmosfery bezustannie dopływa energia słoneczna.
Część jej odbijają chmury, a resztę pochłania Ziemia, co powoduje jej ogrzewanie. Ogrzana Ziemia
oddaje ciepło w postaci promieniowania podczerwonego. W atmosferze są gazy (CO2, metan, para
wodna, ozon), które pochłaniają to promieniowanie, nie pozwalając ulotnić się ciepłu w przestrzeń
kosmiczną. Ich naturalna obecność w atmosferze powoduje, że średnia temperatura na Ziemi
wynosi 15 oC, a gdyby tych gazów nie było, wyniosłaby -18 oC),
- skażenie toksycznymi substancjami łańcuchów pokarmowych,
- wzrost kwasowości wód powierzchniowych i zamieranie lasów wskutek oddziaływania kwaśnych
deszczy i dwutlenku siarki.2
y
ródła emisji zanieczyszczeń mogą być punktowe (np. komin), liniowe (np. szlak komunikacyjne) i
powierzchniowe (np. otwarty zbiornik z lotnÄ… substancjÄ…).
Zanieczyszczenia powietrza można podzielić na zanieczyszczenia pierwotne, które występują w powietrzu
w takiej postaci, w jakiej zostały uwolnione do atmosfery, i zanieczyszczenia wtórne, będące produktami
przemian fizycznych i reakcji chemicznych, zachodzących między składnikami atmosfery i jej
zanieczyszczeniem (produkty tych reakcji są niekiedy bardziej szkodliwe od zanieczyszczeń pierwotnych)
oraz pyłami uniesionymi ponownie do atmosfery po wcześniejszym osadzeniu na powierzchni ziemi.
Zanieczyszczenia powietrza ulegają rozprzestrzenianiu, którego intensywność zależy m.in. od warunków
meteorologicznych i terenowych. Następnie zachodzi proces samooczyszczania w wyniku osadzania się
zanieczyszczeń lub ich wymywania przez wody atmosferyczne. Cząstki zanieczyszczeń, których średnica
nie przekracza 200 mm, utrzymują się w powietrzu dość długo w postaci aerozoli, po czym cząstki o
średnicach mniejszych niż 20 mm są usuwane głównie wskutek wymywania, większe opadają na
powierzchnię ziemi pod wpływem siły ciężkości. Wszystkie składniki powietrza w wyniku nieustannego
ruchu ulegają ciągłemu mieszaniu; przy niekorzystnym ukształtowaniu terenu i bezwietrznej pogodzie, na
niewielkiej przestrzeni (miasta, okręgi przemysłowe) gromadzi się duża ilość zanieczyszczeń - wzrost ich
stężenia powoduje niekiedy powstanie gęstej mgły zwanej smogiem.
Zanieczyszczenia powietrza są wchłaniane przez ludzi głównie w trakcie oddychania. Przyczyniają się do
powstawania schorzeń układu oddechowego (dychawica oskrzelowa, rozedma płuc, zapalenie oskrzeli), a
także zaburzeń reprodukcji i alergii. W środowisku kulturowym człowieka zanieczyszczenia powietrza
powodują korozję metali i materiałów budowlanych. Działają niekorzystnie również na świat roślinny,
2
Ochrona Środowiska Przyrodniczego, pod red. G. Dobrzańskiego str. 43-44
2
zaburzając procesy fotosyntezy, transpiracji i oddychania. Wtórnie skażają wody i gleby. W skali globalnej
mają wpływ na zmiany klimatyczne (dziura ozonowa - znaczny spadek zawartości ozonu (do 90%) dziura
ozonowa rozszerzając się, zwiększa ilość szkodliwego dla organizmów żywych promieniowania
ultrafioletowego docierajÄ…cego do powierzchni Ziemi w ozonosferze; efekt cieplarniany - powodujÄ… go
występujące w atmosferze gazy absorbujące promieniowanie podczerwone odbite od powierzchni Ziemi -
para wodna, dwutlenek węgla, metan, podtlenek azotu oraz freony; kwaśne deszcze - opady atmosferyczne,
najczęściej deszcze, o odczynie kwaśnym, zawierają kwasy wytworzone w reakcji wody z pochłoniętymi z
powietrza gazami, jak: dwutlenek siarki, tlenki azotu, dwutlenek węgla, siarkowodór, chlorowodór,
wyemitowanymi do atmosfery w procesach spalania paliw oraz przemysłowej produkcji chemikaliów).
Niektóre szkodliwe substancje
Tlenek węgla
Powstaje przy spalaniu. Znajduje się więc w spalinach pojazdów mechanicznych i spalinach urządzeń
grzewczych. Jest silnie trującym gazem. Wdychany przedostaje się poprzez płuca do krwi i odbiera jej
zdolność przenoszenia tlenu. A bez tlenu nie możemy żyć. Ponieważ tlenek węgla jest bezbarwny i
bezwonny nie zauważa się go w powietrzu, którym oddychamy. Pierwszymi oznakami zatrucia są:
zmęczenie, bóle głowy, zaburzenia widzenia i nudności. Tlenek węgla jest szczególnie niebezpieczny dla
małych dzieci i starszych ludzi. Poza tym jest jedną z trucizn, które są w dymie tytoniowym.
Dwutlenek siarki
Jest szkodliwą substancją gazową, która drażni układ oddechowy. Powstaje on przede wszystkim podczas
spalania zanieczyszczonego siarką węgla lub oleju grzewczego czy gazu. Jeżeli powietrze jest wilgotne to
dwutlenek siarki reaguje z wodą zawartą w powietrzu i może zmienić się w szczególnie niebezpieczny
kwas siarkowy, który opada na ziemię w postaci kwaśnych deszczy. W kontakcie z drobinami pyłów,
dwutlenek siarki i kwas siarkowy drażnią spojówki oczu i drogi oddechowe tak, że mogą wywołać stany
zapalne. Ludzie, którzy narażeni są na stałe wdychanie powietrza z zawartością dwutlenku siarki chorują
na przewlekły nieżyt oskrzeli tzw. bronchit lub astmę, cierpią na kaszel, bóle w klatce piersiowej oraz
duszności. Rośliny też mogą chorować na skutek działania dwutlenku siarki lub kwasu siarkowego.
Wówczas rosną wolniej i łatwiej ulegają szkodnikom. Szczególnie wrażliwe są tu drzewa szpilkowe.
Obumieranie drzew szpilkowych w pobliżu okręgów przemysłowych i wielkich miast spowodowane jest
przeważnie oddziaływaniem dwutlenku siarki. Prądy powietrza mogą przenosić chmury dwutlenku siarki
nawet na odległość tysięcy kilometrów. Spadają one póz
niej na ziemię w postaci tzw. kwaśnych deszczów.
Dwutlenek siarki i kwas siarkowy powodują także wielkie spustoszenia w budowlach i zabytkach.
Pomniki, budowle z kamienia  złuszczają się warstwa po warstwie, zmieniając się w bezkształtne bryły.
Figury z brązu dużo szybciej korodują, ulegają zniszczeniu. Tracą blask wspaniałe witraże.
Pyły
W obrębie wielkich miast i obszarów przemysłowych, co roku emituje się do powietrza tysiące ton pyłów i
sadzy. Większość cząsteczek pyłu jest tak lekka i tak drobna, że długo pozostaje w powietrzu. Pyły łatwo
przenoszą się na duże odległości i wysokości. Tworzy się warstwa powietrza, przez którą z trudem mogą
przebić się promienie słoneczne (a zwłaszcza promienie ultrafioletowe). Powstaje rodzaj  czapy smogu.
Wdychane z powietrzem pyły drażnią drogi oddechowe, są często przyczyną ich schorzeń. Szczególnie
szkodliwymi substancjami zawartymi często w pyłach są, wspomniane wcześniej, metale ciężkie.
Pyły w zależności od stopnia zagrożenia dla istot żywych dzielimy na: toksyczne, zawierające metale
ciężkie (rtęć, ołów, kadm arsen, cynk), silnie trujące substancje chemiczne i radioaktywne  powodujące
zatrucia, szkodliwe  wywołujące uczulenia i niektóre choroby, np. pylicę płuc oraz naturalne, o działaniu
co najwyżej drażniącym.
Podstawowe wielkości charakteryzujące urządzenia oczyszczające:
Skuteczność oczyszczania:
m0 - masa zanieczyszczeń wprowadzanych w gazie do urządzenia oczyszczającego
3
mz - masa zanieczyszczeń zatrzymanych w urządzeniu oczyszczającym
m0
· =
mz
Opory przepływu: całkowita strata ciśnienia przy przepływie oczyszczanego gazu przez urządzenie
[Pa]
Wskaz
niki eksploatacyjne:
- wskaz
nik zapotrzebowania mocy [kW/1000 norm.m3 oczyszczanego gazu]
- wskaz
nik zapotrzebowania energii [kWh/1000 norm.m3 oczyszczanego gazu]
- wskaz
nik zużycia środka oczyszczającego i czynników energetycznych (woda, sorbenty, para do
absorpcji) [kg/1000 norm.m3 oczyszczanego gazu]
- koszty oczyszczania (inwestycyjne + eksploatacyjne), częste kryterium wyboru danej metody
oczyszczania [PLN/1000 norm.m3 oczyszczanego gazu]
Konieczność stosowania urządzeń do oczyszczania gazów odlotowych wynika z:
- z potrzeby ochrony atmosfery przed zanieczyszczeniami
- chęci odzyskania substancji
Obecny stopień zanieczyszczenia środowiska skłania do zmian w procesach technologicznych i
tworzenia technologii bezodpadowych (nic nie jest emitowane do atmosfery) oraz technologii
półodpadowych (emisja zanieczyszczeń nie przekraczająca norm). Hermetyzacja, automatyzacja i
robotyzacja zapobiega bezpośredniemu kontaktowi człowieka z zanieczyszczeniami.
Urządzenia oczyszczające gazy odlotowe dzielą się na odpylacze i urządzenia do redukcji zanieczyszczeń
gazowych3.
UrzÄ…dzenia odpylajÄ…ce:
- komory osadcze,
- koncentratory ośrodkowe i cyklony,
- koncentratory inercyjne (przy zmianie kierunku przepływu gazów drobiny pyłów, wskutek
bezwładności, oddzielają się od głównego strumienia gazów),
- odpylacze mokre,
- odpylacze filtracyjne,
- odpylacze elektrostatyczne.
Komory osadcze
- służą do wstępnego oczyszczania, są najprostszym rodzajem odpylaczy,
- działanie ich polega na zmniejszeniu prędkości przepływu gazów odlotowych, a tym samym
wypadaniu ziaren pyłu pod wpływem siły ciężkości. Warunkiem oddzielenia w komorze
wszystkich ziaren o prÄ™dkoÅ›ci opadania µ w oczyszczanym gazie wiÄ™kszej od prÄ™dkoÅ›ci µgr
opadania ziaren o granicznych wymiarach, jest takie dobranie prędkości gazu vg, długości komory l
oraz wysokości, żeby był spełniony warunek:
h Å" vg
µgr e"
l
Warunkiem dobrego odpylania jest laminarny przepływ gazu przez komorę, dlatego vg musi być
mniejsze niż 0,5[m/s], wyjątkowo maksymalnie 1-2[m/s]. Komory osadnicze działają tylko
skutecznie wówczas gdy prÄ™dkość opadania ziaren jest wiÄ™ksza niż 0,5[m/s] (powyżej 100[µm]).
Urządzenia te służą do wstępnego oczyszczania gazu: z ziaren o prędkości opadania powyżej
0,5[m/s] (prędkość przepływu gazu poniżej 0,5[m/s]). Stosuje się je w wieloetapowych układach
3
Ochrona Środowiska Przyrodniczego, pod red. G. Dobrzańskiego str. 251-252
4
odpylania gazu, np.: w metalurgii żelaza, metali kolorowych, cementowniach, zakładach przeróbki
surowców mineralnych. Ich zaletami są: niskie koszty wykonania, małe opory przepływu (20-
50[Pa]), niewielkie zapotrzebowanie mocy (0,05-0,3[kW/(norm.m3·s)]), możliwość odpylania
gazów gorących bez ich ochładzania. Do ich wad należą: niski stopień skuteczności odpylania, brak
w kraju stałego producenta.
Cyklony
- urzÄ…dzenia te sÄ… najbardziej rozpowszechnionym rodzajem odpylaczy.
- wykorzystują działanie siły odśrodkowej. Wprowadzenie gazów odlotowych w ruch spiralny lub
wirowy powoduje, że cięższe ciała stałe odrzucane są w kierunku ścian cylindra, przez który
przepływają gazy. Tam opadają na dno zbiornika, lub są odciągane z częścią gazów. Wielkość
ziaren oddzielanych zależy od parametrów konstrukcyjnych cyklonu i własności odpylanego gazu.
Do małych ziaren potrzeba małych cyklonów.
L Å" µ
dmin = 3Å"
n2 Å" (r1 + r2 )2 Å" "3 Å"hc Å" Á
dmin - średnica zastępcza minimalnego ziarna
L - natężenie przepływu gazu w cyklonie [m3/s]
n - częstotliwość obrotów gazu w cyklonie
r1 - promień rury wewnętrznej
r2 - promień części cylindrycznej cyklonu
hc - wysokość części cylindrycznej
µ - lepkość dynamiczna gazu [kg/s]
Á - gÄ™stość pyÅ‚u
Ziarno graniczne to ziarno, które jest odpylane w 50%. Ze wzoru wynika, że do odpylania małych
ziaren potrzeba małych cyklonów. Stosowane prędkości wlotowe są w granicach 14-20[m/s].
Cyklony mogą działać pojedynczo lub mogą być łączone w baterie. Baterie cyklonów i
multicyklony stosuje się w celu podniesienia skuteczności odpylania (zwłaszcza w zakresie ziaren
małych i średnich), przy jednoczesnym oczyszczaniu znacznych ilości gazu. Baterie cyklonów
pracują w układzie równoległym przy natężeniach przepływu 50-100tyś[m3/h] i średnicach od
250[mm] do 3000[mm]. Baterie cyklonów złożone są z: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16 cyklonów. Są
5
stosowane dla wydajności od 4000[m3/h] dla 2 cyklonów do 165000[m3/h] dla 16 cyklonów. Ich
opory przepływu zmieniają się w zakresie 300-1300[Pa]. Multicyklony to równoległe połączenie
kilkudziesięciu cyklonów o małych średnicach, umieszczonych we wspólnej komorze. Ilość
cyklonów w jednej komorze wynosi 16-240 sztuk. W multicyklonach wykorzystuje się zjawisko
zwiększania skuteczności odpylania przy zmniejszaniu się średnicy aparatu. Cyklony stosowane są
w układach jedno- lub wielostopniowego odpylania. Można w nich skutecznie oddzielać ziarna o
wieloÅ›ci powyżej 20[µm]. Skuteczność odpylania multicyklonów dochodzi do 99,5%.
Skuteczność odpylania cyklonów dla baterii 4 cyklonów o średnicy 4x920[mm]
klasa ziarna [µm] skuteczność [%]
0-10 22
10-20 50
20-30 92,5
30-40 98,5
40-60 99
60-100 99,5
Aktualnie dąży się do maksymalnego przeniesienia średnicy granicznej pyłów w kierunku frakcji
najdrobniejszej. Współczesne sprawne cyklony majÄ… dmin rzÄ™du kilku [µm]. Do zalet cyklonów
należą: prosta budowa, niewielkie gabaryty, niskie koszty inwestycyjne, w Polsce budowane są
pojedyncze cyklony oraz ich baterie. Do wad cyklonów należą: stosunkowo szybkie zużywanie się
w wyniku korozji (bombardowanie Å›cianek przez czÄ…stki), niska skuteczność poniżej 20-10[µm].
6
Odpylanie filtracyjne (tkaninowe)
- metoda ta jest stosowana od ponad 100 lat i należy do metod najbardziej skutecznych,
- pył jest oddzielany podczas przepływu gazów przez materiały porowate: kształtki
ceramiczne, rury porolitowe. Materiały te przepuszczają gaz a nie przepuszczają cząstek stałych.
Oprócz kształtek ceramicznych stosuje się również tkaniny: filce, tkaniny (stylon, orlen, nylon),
bibuły, tkaniny szklane. Filtry tkaninowe należą do najdroższych ponieważ wymagają dużych
powierzchni (duże wymiary aparatów), małych prędkości przepływu (0,8-8)[cm/s]. Obciążenie tych
aparatów wynosi 30-300[norm. m3 zapylonego gazu/h·m2 powierzchni tkaniny]. Filtry te posiadajÄ…
bardzo dużą skuteczność odpylania, z tego względu są budowane na końcu ciągów
technologicznych. Ich skuteczność wynosi 99,9[%] (dla czÄ…stek 0,1[µm]). Opory przepÅ‚ywu tkani
są duże 200-1500[Pa] (w zależności od gęstości upakowania tkaniny oraz jej rodzaju). W przemyśle
chemicznym są stosowane do oczyszczania gazów pochodzących z wapienników. Zaletą filtrów
tkaninowych jest ich duża skuteczność. Do ich wad należy duża powierzchnia a przez to rozmiar
aparatów (duże koszty). Ich domowym odpowiednikiem są odkurzacze.
Odpylacze elektrostatyczne
- należą do grupy odpylaczy suchych. Są one powszechnie stosowane do odpylania gazów z kotłów
energetycznych. Odpylają ogromne ilości pyłów, od 500tyś do 3mln [norm.m3gazu/h]. Mają bardzo
wysoką skuteczność,
- elektrofiltry wykorzystują oddziaływanie pola elektrostatycznego na cząstki ciał stałych i cieczy
zawieszone w gazie. Elektrody ujemne (emisyjne) są w postaci cienkich prętów. Elektrody dodatnie
(zbiorcze, osadcze) stanowią uziemione płyt. Najpowszechniej stosowanym układem jest szereg,
jednakowo oddalonych od siebie, równoległych płyt, między którymi umieszczone są rzędy
cienkich prętów. Elektrody są podłączone do zespołu zasilającego, który składa się z transformatora
wysokiego napięcia oraz prostownika. Elektrody są rozmieszczone w ten sposób, aby powstające
pole elektryczne było możliwie niejednorodne. Przyłożenie wysokiego napięcia do elektrod
powoduje emisję elektronów, które poruszają się w kierunku elektrod zbiorczych. Ich ruch
powoduje wybijanie elektronów z cząsteczek gazu (ujemna jonizacja gazu). Zachodzącym
wyładowaniom koronowym towarzyszą efekty świetlne. Zjonizowane cząsteczki gazu przekazują
ładunek ziarnom pyłu, które w ten sposób są przyciągane do elektrod zbiorczych. Cząsteczki
osadzają się na elektrodach i ulegają rozładowaniu. Elektrody zbiorcze są wprawione w drgania i w
wyniku wytrząsania elektrod zbiorczych pył gromadzi się na dnie zbiornika. Odpylony gaz odpływa
przewodem w górnej części aparatu.
- skuteczność działania filtrów zależy od: natężenia pola elektrostatycznego, napięcia
międzyelektrodowego, napięcia między elektrodami, wymiarów elektrod, właściwości
fizykochemicznych pyłu i transportującego go gazu (optymalna wartość oporności właściwej pyłu
wynosi 1010-1011[&!·cm]), od wielkoÅ›ci ziaren, skÅ‚adu chemicznego ziaren, od temperatury i
wilgotności gazu.
Elektrofiltry charakteryzują się niewielkimi oporami przepływu 30-150[Pa] i stosunkowo niewielkim
zużyciem energii elektrycznej 0,05-0,3[kWh/1000m3 gazu oczyszczanego], wysoką skutecznością
odpylania 99[%] (czÄ…stki 0,1[µm]), dużą wydajnoÅ›ciÄ… 500tyÅ›-3mln[norm.m3gazu/h]. Filtry te
wykorzystywane są głównie do odpylania spalin pochodzących z energetycznych kotłów pyłowych i
fluidalnych w cementowniach, procesach metalurgii żelaza i metali kolorowych, w przemyśle chemicznym
(produkcja H2SO4 metodą kontaktową). Zaletami elektrofiltrów są: wysoka skuteczność nawet dla pyłów
o rozdrobnieniu koloidalnym, możliwość odpylania gazów gorących (do 450[oC]), niewielkie opory
przepływu (do 200[Pa]), niskie zapotrzebowanie na energię elektryczną.
7
Wadami elektrofiltrów są: wysokie koszty inwestycyjne ze względu na duże gabaryty,
niebezpieczeństwo wybuchu pyłów palnych, wrażliwość na zmiany charakterystyki oczyszczanego gazu.
Elektrofiltry buduje się pod charakterystyki konkretnych zakładów. Bierze się pod uwagę rodzaj paliwa
(węgiel brunatny lub kamienny), wielkość bloków energetycznych (360[MW] lub 500[MW]), zawartość
pyłów (popiołów) w gazie (25-50[g/1norm. m3 gazu]. Teoretyczne skuteczność elektrofiltrów wynosi
99[%], jednak w Polsce w praktyce spada ona nawet do 80[%]. Powoduje to trzykrotne przekroczenie
emisji zanieczyszczeń. Dzieje się tak, ponieważ elektrofiltry są budowane dla wartości opałowej węgla
22tyś[kJ/kg], zawartości pyłów w gazie 18[%], zawartości siarki w gazach 0,7-0,8[%], wilgotności
całkowitej 13[%]. Ale elektrownie kupują węgiel tańszy (np. EC2 w A
odzi): wartość opałowa 16900-
19800[kJ/kg], popioły 23-30[%]. Powoduje to spadek wydajności elektrofiltrów do 80[%].
Działanie w celu uzyskania korzystnych warunków do procesu odpylania nazywamy uzdatnianiem
zapylanego gazu. Uzdatniane (kondycjonowanie) gazu może być przeprowadzane różnymi sposobami, po
przez: obniżenie temperatury gazu, podwyższenie wilgotności gazu, podwyższenie zawartości SO3. SO3
decyduje o sprawności odpylania, ponieważ w połączeniu z parą wodną daje H2SO4. Kwas pokrywa
granulki pyłu monowarstwą i tym samym podwyższa przewodnictwo właściwe gazu (oporność właściwa
maleje). Kondycjonowanie spalin polega więc na dodawaniu do nich SO3. Po dodaniu do nich 30[p.p.m]
SO3 wzrost sprawności od 80[%] do 99[%].
Odpylanie mokre
- zasada działania urządzeń do odpylania mokrego polega na tym, że ziarna pyłu są wychwytywane
na kroplach cieczy opadającej w przeciwprądzie do przepływu zapylonego gazu.
- wysokość płuczek waha się od 20 do 40[m]. Płuczki bez wypełnienia służą do odpylania
wstępnego (30-60[%]) przy wydajności 5000-15000[norm.m3gazów/h]. Ich opory przepływu
wynoszą 100-150[Pa], liniowe prędkości przepływu dochodzą do 3[m/s] wody na 1000[norm. m3
gazu]. Do zalet płuczek bez wypełnienia należą: prosta budowa, niewielkie opory przepływu wody.
Do wad płuczek bez wypełnienia należą: niska skuteczność odpylania (30-60[%]), przenoszenie
zanieczyszczenia z gazu do wody. Płuczki z wypełnieniem mają podobne parametry do
poprzednich, również są jednym ze stopni układu wstępnego odpylania. Ich skuteczność jest jednak
wiÄ™ksza i wynosi 80-95[%] (Å›rednica czÄ…stek powyżej 2[µm]). Wydajność odpylania pÅ‚uczek z
wypełnieniem wynosi 5tyś-20tyś[norm.m3/h]. Ich opory przepływu to 100-500[Pa], przepływ wody
wynosi 1-4[m3wody/1000m3oczyszczanego gazu].
W płuczkach pianowych zachodzi dpylanie barbotarzowe (przepływ gazu przez otwory poziomej półki, na
której utrzymuje się stała warstwa cieczy). Gaz przechodząc przez ciecz powoduje intensywne mieszanie
pyÅ‚u z cieczÄ…. PÅ‚uczki pianowe majÄ… wysokÄ… skuteczność odpylania, dla pyłów od 1 do kilku[µm] wynosi
ona 95[%]. Płuczki te charakteryzują się jednak dużymi oporami przepływu nawet 2000[Pa] (gaz tłoczymy
pod ciśnieniem). Zużycie wody jest niewielkie i wynosi 0,1-1[m3/1000m3 odpylanego gazu).
W przypadku płuczek z przepływem gazu przez zamknięcie wodne zapylony gaz przepływa przez
odpowiednio wyprofilowane, labiryntowe zamknięcie wody powodując mieszanie gazu z cieczą. Ziarna
pyłu opadają na dno zbiornika w postaci szlamu i są odprowadzane na zewnątrz. Wydajność płuczek z
przepływem gazu przez zamknięcie wodne wynosi 5tyś-40tyś[m3/h]. Ich skuteczność odpylania wynosi
90[%] dla Å›rednicy ziaren 1[µm]. PÅ‚uczki te majÄ… duże opory przepÅ‚ywu o wartoÅ›ciach 1100-1900[Pa].
Przepływ wody wynosi 0,1- 0,5[m3/1000norm.m3gazu].
Zalety odpylaczy mokrych:
- możliwość odpylania gazów z ich jednoczesnym chłodzeniem
- absorpcja niektórych zanieczyszczeń gazowych
- oddzielanie pyłów nawet o rozdrobnieniu koloidalnym oraz pyłów o właściwościach wybuchowych
Wady:
- trudności związane z gospodarką ściekową (zanieczyszczenia przechodzą z gazu do cieczy)
- duże koszty eksploatacyjne
8
- duże zużycie wody
Metody usuwania zanieczyszczeń gazowych:
- absorbcyjne, wykorzystujące procesy dyfuzyjne zachodzące podczas zetknięcia gazu z cieczą
absorbujÄ…cÄ…,
- adsorpcyjne, polegające na gromadzeniu się gazu na powierzchni ciała stałego (nejczęściej
stosowanym adsorbentem jest węgiel aktywny),
- katalitycznego utleniania i redukcji, prowadzące do przekształcenia substancji toksycznych w
nieszkodliwie lub mniej szkodliwe i łatwiejsze do usunięcia,
- spalania płomieniem bezpośrednim do usuwania palnych składników gazów odlotowych, np. par
węglowodorowych,
- kondensacyjne, w których następuje oziębienie gazów, przy stałym ciśnieniu, do temperatury
kondensacji par substancji zanieczyszczajÄ…cej,
- kompresyjne, polegające na izotermicznym (dzięki doprowadzeniu ciepła) sprężeniu par substancji
zanieczyszczającej aż do kondensacji cieczy.
Metody i urządzenia są stosowane tylko w przemyśle. Oczyszczanie spalin samochodowych i z palenisk
domowych pozostaje nie rozwiÄ…zanym problemem.
Metody usuwania SO2
Emisja SO2 stanowi największy problemem w zanieczyszczeniu atmosfery. A
ączna ilość
emitowanego SO2 przekracza zapotrzebowanie na SO2. Gdyby udało się odzyskać choć 20% siarki
można by zaprzestać wydobywania siarki rodzimej.
Problemy zwiÄ…zane z usuwaniem SO2:
- wysoka temperatura gazów po procesie odpylania,
- duże rozcieńczenie SO2 w gazach spalinowych (2  4 g/m3 spalin),
- ogromne ilości spalin.
Na przełomie lat 50 i 60 zaczęto prowadzić intensywne badania nad nowymi metodami odsiarczania z
użyciem wapna bądz
kamienia wapiennego. W 1967r. opracowano metodÄ™ polegajÄ…cÄ… na dodawaniu
CaCO3 do miału węglowego transportowanego na taśmociągu do paleniska. W wysokiej temperaturze
mieszanina reagowała tworząc CaSO4 i CaSO3.
Metody odsiarczania:
- proste odpadowe: dodawanie CaCO3 w wyniku czego w miale węglowym powstaje CaSO3 i
CaSO4
- półodpadowe: w wyniku np. procesów absorpcji otrzymuje się produkt o właściwościach
użytecznych
- bezodpadowe: prowadzÄ… do otrzymywania czystego SO2, S, lub kwasu siarkowego.
Sposoby odsiarczania:
- absorpcyjne: absorpcja w wodzie i roztworach Ca, Mg, w wodzie amoniakalnej.
- adsorpcyjne: związki siarki (H2S) przepuszcza się przez węgiel aktywny, w wyniku czego
odzyskuje się siarkę, którą następnie rozpuszcza się w wielosiarczku amonu. Wielosiarczek po
podgrzaniu rozkłada się na siarkę i siarczek amonu.
- wiązanie siarki: do spalin dodaje się amoniak, do węgla dodaje się CaCO3. Powstały siarczan
amonowy może być stosowany jako nawóz.
Absorbcja ejst często stosowanym procesem do oczyszczania gazów odlotowych. Proces ten polega
na przenoszeniu masy z fazy gazowej do ciekłej. W wyniku absorpcji substancja rozpuszczana w
wodzie może ulegać rozpuszczeniu w sensie fizycznym lub wchodzić z cieczą w reakcję chemiczną. Do
zalet tej metody należą: bardzo wysoki stopień oczyszczania gazu (praktycznie całkowity), wykorzystanie
9
ciepła oczyszczonego gazu do zatężania H2SO4, łatwość prowadzenia procesu. Wadą tej metody jest małe
stężenie otrzymywanego H2SO4.
METODA MOKRA WAPIENNA
Odsiarczanie spalin metodą mokrą wapienną jest najbardziej powszechną spośród dotychczas znanych
wysoko skutecznych metod usuwania SO2 ze spalin. Skuteczność odsiarczania tą metodą kształtuje się
w granicach 90 - 95%.
Metoda ta polega na przemywaniu spalin wodną zawiesiną wapna lub kamienia wapiennego w wieży
absorbcyjnej, tworzÄ…c w efekcie siarczyn wapnia CaSO3. Dodatkowe natlenienie CaSO3 powoduje jego
konwersję do CaSO4, który po wytrąceniu z roztworu zostaje poddany obróbce (przemywanie oraz
odwodnienie) tworzÄ…c w efekcie gips (CaSO4 x 2H2O). MÄ…czka kamienia wapiennego lub wapna
palonego jest wstępnie przygotowana w formie zawiesiny wodnej w odpowiedniej instalacji. Za pomocą
pomp jest następnie przetłaczana do absorbera. Specjalny układ pomp cyrkulacyjnych, rurociągów
i systemu dysz zapewnia intensywne przemywanie spalin wewnątrz kolumny absorpcyjnej. Skuteczność
procesu zależy w dużym stopniu od intensywności przemywania spalin cieczą (tzw. parametr L/G - ilość
cieczy myjÄ…cej przypadajÄ…cej na 1 m3 spalin).
W procesie odsiarczania spalin metodÄ… mokrÄ… wapiennÄ…, ze spalin sÄ… usuwane dodatkowo takie zwiÄ…zki jak
HCl, HF oraz popiół. Związki chloru i fluoru wchodzą w skład ścieków powstałych w procesie
odwodnienia gipsu. Ścieki te są następnie poddane obróbce chemicznej celem wytrącenia z nich metali
ciężkich.Wskutek przemywania spaliny zostajÄ… schÅ‚odzone do temperatury rzÄ™du 50 °C, co praktycznie
stwarza konieczność ich ponownego podgrzania przed skierowaniem do komina. Możliwe jest jednak
skierowanie ochłodzonych spalin do chłodni kominowej, co eliminuje konieczność podgrzania spalin za
pomocÄ… specjalnego systemu podgrzewu, np. za pomocÄ… regeneracyjnego podgrzewacza spalin GAVO.
Pozwala to na obniżenie kosztów inwestycyjnych instalacji, a przez zmniejszenie oporów przepływu spalin
- zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych związanych ze zużyciem energii niezbędnej do przetłaczania
spalin.
System odprowadzenia spalin z instalacji mokrego wapiennego odsiarczania do chłodni kominowych jest
systemem często stosowanym w energetyce niemieckiej.
Istnieje również możliwość odprowadzenia spalin za pomocą "mokrego komina" zabudowanego
na absorberze.
Problem obróbki spalin za instalacją wymaga każdorazowo analizy z uwzględnieniem warunków lokalnych
dla danego obiektu.
Instalacje odsiarczania spalin pracujące wg mokrej metody wapiennej - z uwagi na wysoką sprawność
i stosunkowo niskie zużycie sorbentu oraz możliwość zagospodarowania produktu odpadowego (gipsu) -
znalazły powszechne zastosowanie w elektrowniach Niemiec, Japonii i USA. Również dla warunków
polskich metoda ta znajduje szerokie zastosowanie.
Aktualnie ponad 90% instalacji odsiarczania spalin eksploatowanych w świecie pracuje w oparciu o tą
technikÄ™.
10
Redukcja zanieczyszczeń gazów odlotowych w Elektrowni w Bełchatowie4
Projekt techniczny budowy elektrowni opracowywany w latach 70-tych nie przewidywał specjalnych
technicznych rozwiązań mających na celu ograniczenie emisji tlenków siarki z tej przyczyny, że w owym
czasie technologie odsiarczania spalin były mało znane i stosowane jedynie w formie eksperymentalnej.
Dlatego też, po osiągnięciu pełnej mocy BOT Elektrownia Bełchatów S.A., będąc największym w kraju
producentem energii elektrycznej, stała się jednocześnie największym z
ródłem emisji tlenków siarki.
Aby to wiodące miejsce w tak niechlubnej statystyce zmienić, w roku 1990 podjęto decyzję o rozpoczęciu
budowy pierwszej w Polsce Instalacji Odsiarczania Spalin (IOS). Po przeprowadzeniu procedury
przetargowej kontrakt na zaprojektowanie, budowÄ™ i uruchomienie 4 instalacji odsiarczania spalin
podpisano z holenderskÄ… firmÄ… Hoogovens Technical Services Energy and Enviromental BV (HTS E&E).
Wybrano szeroko znaną w świecie technologię mokrą wapienno-gipsową. Autorem i pierwotnym
właścicielem technologii zastosowanej w projekcie jest amerykańska General Electric Environmental
Systems Inc. (GEESI). W dniu 30.09.1996 roku odbył się ostateczny odbiór IOS na bloku 12 i tym samym
zamknięty został pierwszy etap budowy instalacji odsiarczania spalin w BOT Elektrowni Bełchatów S.A.
Instalacje te charakteryzują się bardzo wysoką skutecznością odsiarczania (średnia za I półrocze roku 2002
dla 6 instalacji wyniosła 93,76%) i prawie 100% dyspozycyjnością. Wielkość redukcji SO2 w I półroczu
roku 2002 wyniosła ponad 85 000 ton.
W związku z pogarszaniem się jakości węgla dostarczanego przez KWB  Bełchatów SA, niezbędna była
budowa następnych instalacji odsiarczania. W pierwszym kwartale 2000 roku przekazano do eksploatacji
instalacje produkcji RAFAKO na blokach 5 i 6. W tym samym okresie rozstrzygnięty został przetarg na
dostawę kolejnych dwóch instalacji odsiarczania spalin dla bloków 7 i 9, wygrany ponownie przez fabrykę
z Raciborza. Zakończenie tego etapu wyposażania bloków energetycznych w te instalacje pozwoliło
ograniczyć emisję o kolejnych 120-140 tys. ton.
Gips z instalacji odsiarczania spalin - odpad czy produkt?
4
http://www.elb.pl/index2.html, Elektrownia Bełchatów, 20 kwiecień 2005
11
Produktem ubocznym funkcjonowania instalacji odsiarczania spalin metodÄ… mokrÄ… jest gips. Gips z IOS w
BOT Elektrowni Bełchatów S.A. charakteryzuje się bardzo dobrymi parametrami fizykochemicznymi,
które zostały potwierdzone nie tylko pomiarami gwarancyjnymi i ciągłą kontrolą laboratoryjną, lecz
również przez jego głównego odbiorcę  potentata w branży przetwórstwa gipsowego  firmę KNAUF.
Zarząd BOT Elektrowni Bełchatów S.A. zdając sobie sprawę, iż gips syntetyczny jest nowym produktem
na polskim rynku, podejmuje działania mające na celu zapewnienie jego pełnego wykorzystania.
Coraz więcej firm rozpoczyna w Polsce produkcję gipsu budowlanego i różnego rodzaju prefabrykatów
budowlanych właśnie w oparciu o gips syntetyczny z instalacji odsiarczania spalin. Pierwszym i
największym odbiorcą gipsu z BOT Elektrowni Bełchatów S.A. jest niemiecka firma KNAUF, która w
swojej fabryce zlokalizowanej w pobliżu elektrowni produkuje płyty kartonowo  gipsowe. Inne
przedsiębiorstwa, które wykorzystują gips z IOS w BOT Elektrowni Bełchatów S.A. to m.in. Arel Gips 
producent gipsu budowlanego oraz spoiw i tynków gipsowych, EkoGips  producent bloczków gipsowych
oraz polskie cementownie. Niewątpliwym sukcesem jest to, iż od sierpnia 1998 roku całość gipsu
wyprodukowanego w BOT Elektrowni Bełchatów S.A. jest wykorzystywana gospodarczo i nie ma
konieczności składowania nadwyżek.
METODA SUCHA FSI (FURNACE SORBENT INJECTION)
Metoda ta polega na dozowaniu do komory paleniskowej suchych sorbentow takich jak:
- kamień wapienny o zawartości CaCO3 powyżej 90%
- wapno hydratyzowane Ca(OH)2
- wapno palone CaO
- dolomit CaCO3 + MgCO3
Sorbent do kotła może być dozowany na trzy sposoby:
1. Bezpośrednio mieszany z węglem (np. w młynie).
2. Wdmuchiwany do komory paleniskowej wokół płomienia.
3. Wdmuchiwany do komory paleniskowej powyżej płomienia (sposób preferowany).
Metoda suchego odsiarczania (nazywana również metodą bezpośrednią), polega na absorpcji siarki przez
CaO uzyskane ze: zmielonego kamienia wapiennego, wapna hydratyzowanego lub dolomitu.
Sorbent po wprowadzeniu do komory paleniskowej ulega rozkładowi tj. dekarbonizacji lub dehydratyzacji
zgodnie z reakcjami:
CaCO3 + DQ => CaO + CO2
Ca(OH)2 + DQ => CaO + H2O
a następnie wapno reaguje z SO2 wg reakcji:
CaO + SO2 => CaSO3 + DQ
CaO + SO2 + 1/2 O2 => CaSO4 + DQ
Dehydratyzacja wystÄ™puje w temperaturze powyżej 400°C, a dekarbonizacja powyżej 750°C.
Dotychczasowe doświadczenia wykazują, że wprowadzenie mączki kamienia wapiennego do komory
paleniskowej winno siÄ™ odbywać w obszarach temperatur 780 - 1200°C.
Temperatura panująca w rejonie do którego wprowadza się sorbent jest jednym z najważniejszych
parametrów warunkujących uzyskanie zamierzonego efektu odsiarczania. Zbyt wysoka temperatura może
spowodować spiekanie cząstek sorbentu oraz intensywne reakcje CaO z minerałami zawartymi w węglu.
Ponadto o efektach odsiarczania tÄ… metodÄ… decydujÄ… takie czynniki jak:
- ilość dozowanego sorbentu (stosunek molowy Ca/S)
12
 - jakość przemiału dozowanego sorbentu
- udział metali alkalicznych w sorbencie (czystość sorbentu)
- udział metali alkalicznych w popiele paliwowym
- czas przebywania (kontaktu) sorbentu ze spalinami w komorze paleniskowej
- jednorodność wymieszania sorbentu ze spalinami
Optymalizacja tych wszystkich czynników w trakcie eksploatacji jest trudna, co w efekcie powoduje, że
praktycznie osiągana skuteczność odsiarczania w tej metodzie wynosi 20 - 40 % (max 45 %).
Zalety metody FSI:
- niski koszt inwestycyjny
- prosta budowa, a więc krótki termin realizacji inwestycji
- niska cena sorbentu
- małe zapotrzebowanie powierzchni na instalacje pomocnicze
- suchy produkt końcowy
Do wad tej metody zaliczyć należy możliwość zanieczyszczenia powierzchni ogrzewalnych kotła oraz
wzrost zapylenia spalin.
METODA PÓA
SUCHA (FSI + Q)
W metodzie tej proces odsiarczania spalin przebiega w dwóch etapach.
W pierwszym - proces wiązania SO2 przebiega wg mechanizmów podobnych jak w metodzie suchej, tzn.
zmielony sorbent dozowany jest do strefy temperatur optymalnych dla prażenia i wiązania z SO2
w komorze paleniskowej.
Etap drugi odsiarczania spalin realizowany jest w zraszaczu spalin (skruberze) umieszczonym pomiędzy
wylotem spalin z kotła a wlotem do odpylacza.
Spaliny w zraszaczu zawierające ziarna pyłu CaO na powierzchniach, z których utworzył się CaSO4 lub
CaSO3 zraszane są wodą w ilości zapewniającej jej całkowite odparowanie. Temperatura spalin przed
elektrofiltrem zostaje obniżona do wartości bezpiecznych dla powstania kondensacji H2SO4 (powyżej
punktu rosy).
Dzięki zwilżeniu spalin i zawartych w nich pyłach, ziarna CaO pękają tworząc nowe powierzchnie dla
umożliwienia wiązania CaO z SO2. Proces ten w efekcie wpływa na podwyższenie skuteczności
odsiarczania spalin. Dodatkowo - w zraszaczu znaczna część pyłów zostaje wytrącona ze spalin osiadając
w dolnej części, skąd jest usuwana jako produkt odpadowy procesu. Praktycznie osiągana skuteczność
odsiarczania spalin wynosi ok. 70%, co w przypadkach elektrowni spalających węgiel o względnie niskiej
zawartości siarki palnej daje szanse zbliżenia się do dopuszczalnych wartości emisji SO2.
Do ujemnych cech tej metody należą: zwiększenie kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych oraz
większe zapotrzebowanie miejsca pod zabudowę i obsługę zraszacza.
Reasumując - w porównaniu z metodą suchą - koszt zabudowy rekompensowany jest wzrostem
skuteczności odsiarczania o około 20 - 30% oraz zmniejszeniem emisji pyłów do atmosfery dzięki
zmniejszeniu zapylenia spalin przed elektrofiltrem.
Metody usuwania NOx
Unieszkodliwianie i utylizacja tlenków azotu
NOx stanowią jedno z najbardziej szkodliwych zanieczyszczeń powietrza (kwaśne deszcze). Tlenki
te emitowane są przez silniki samochodów, poważnym ich z
ródłem jest też energetyka, ponad to
emitowane są przez zakłady azotowe produkujące nawozy sztuczne. Wysokie temperatury
powodują łączenie się azotu z tlenem. Pierwszym ze sposobów unieszkodliwiania jest dotlenianie
NO do NO2 i utylizacja przez absorpcjÄ™ w roztworach alkalicznych. Innym sposobem jest termiczna lub
katalityczna redukcja NOX do N2. W gazach odlotowych więcej jest NO niż NO2. Jest to niekorzystne
13
ponieważ NO słabo się rozpuszcza i słabo reaguje z alkaliami. Żeby zastosować metodę absorpcji musimy
dotlenić NO do NO2. Wtedy w wyniku absorpcji otrzymamy saletrę. Z punktu ekonomicznego jest to
metoda lepsza niż metody redukcji. Gazy, które mają być poddane utlenieniu kieruje się do instalacji przez
katalizator. Od góry dostarczamy wodne roztwory alkalii, które znajdują się w obiegu zamkniętym. Cieczą
absorbującą może być węglan amonu. Zaletą tej metody jest prostota. Wydajność wynosi 90[%]. Na
katalizatorze utlenia się taką część NO aby spełnić warunek: NO2 > NO
Katalityczna redukcja NOx
Metoda ta jest stosowana w kombinacie w Puławach.
Pozostałe gazy podgrzewane są w wymienniku ciepła za pomocą przegrzanej pary wodnej do temperatury
190[oC]. Podgrzaniu sÄ… mieszane z amoniakiem w mieszalniku statycznym. Reaktor
zawiera centralny kosz katalityczny. Gaz wpływa do reaktora ścianą boczną kosza przez warstwę
katalizatora o grubości 300[mm]. Gazy wylotowe poddaje się analizie. Analizator wykorzystuje
zjawisko chemiluminescencji. Przepływ gazów wylotowych wynosi 92000[m3/h], zawartość
tlenków spada do 700-1700[p.p.m.], stopień utlenienia wynosi 0,35-0,4 a stopień redukcji 93-
96[%].
Ograniczenie emisji tlenków azotu
Na przełomie lat osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych w Elektrowni "Rybnik" poprawiła się
zdecydowanie jakość spalanego węgla. Miało to na celu ograniczenie emisji dwutlenku siarki
i zmniejszenie ilości wytrącanego w procesie spalania popiołu. Ubocznym skutkiem tych proekologicznych
działań był wzrost temperatury spalania w komorze paleniskowej oraz wzrost ilości produkowanych
tlenków azotu. Dlatego też przystąpiono niezwłocznie do długofalowego programu redukcji tlenków azotu
w oparciu o metody pierwotne odazotowania. W pierwszym etapie ograniczania emisji tlenków azotu, w
latach 1990-92, wdrożono metodę strefowania paliwa i powietrza do kotła, co dało efekt w postaci ~20%
redukcji tlenków azotu. W następnym etapie przystąpiono do modernizacji palników i wykorzystania
istniejących, nieeksploatowanych palników pyłowych jako dysz powietrza dopalającego (OFA).
Opracowano unikalnÄ… w skali kraju technologiÄ™ odazotowania z maksymalnym wykorzystaniem istniejÄ…cej
instalacji paleniskowej. Na jeden kocioł zakupione zostały palniki niskoemisyjne firmy ICL (obecnie
ALSTOM), na pozostałych siedmiu kotłach wdrożona została technologia opracowana w Elektrowni
"Rybnik". Istota rozwiązania własnego polega na:
a) wprowadzeniu przez palniki pyłowe zlokalizowane na IV poziomie skrzyni palnikowej tylko powietrza
wtórnego (dopalającego) bez doprowadzenia mieszanki pyłowej,
b) modernizacji palników pyłowych w celu przystosowania ich do spalania mieszanki pyłowo-powietrznej
z ograniczoną ilością powietrza wtórnego.Rozwiązanie pozwala eksploatować kotły bez zmiany
parametrów powietrza, ogranicza do minimum strefę redukcyjną w kotle oraz nie wymaga korekty
powierzchni ogrzewalnych.
W 1992 roku w celu ograniczenia emisji związków azotu wprowadzono w BOT Elektrowni Bełchatów
S.A.metody pierwotne ograniczania emisji NOx polegajÄ…ce na optymalizacji procesu
spalania. Zoptymalizowano nadmiar powietrza na wylocie z komór paleniskowych i ciśnienia w kolektorze
gorącego powietrza kotłów. Zmodernizowano także układy automatycznej regulacji i elementy
wykonawcze urządzeń ciągów technologicznych odpowiedzialnych za realizację zoptymalizowanych
parametrów pracy kotłów. W wyniku wspomnianych działań osiągnięto redukcję NOx o ok. 40%, z 77 tys.
ton/rok w 1991 r. do ok. 40 tys. ton/rok w 1992 roku i mniej więcej taki poziom utrzymywany jest do dnia
dzisiejszego.
Bibliografia:
14
" G. Dobrzański [pod redakcją], Ochrona Środowiska Przyrodniczego, Wydawnictwo Ekonomia i
Åšrodowisko 1997
" http://www.wolebyc.pl/zanieczitransp/powietrze_1.html, Towarzystwo Ekologiczno-Społeczne Wolę
Być, 20 kwiecień 2005
" http://www.retsat1.com.pl/michauer/chemia/inne/ochrona_srodowiska.pdf, Materiały do wykładu z
Ochrony Åšrodowiska na kierunku Chemia na Politechnice A
ódzkiej, 20 kwiecień 2005
" http://www.elsiersza.com.pl/05_03_ochrona_powietrza.htm, Elektrownia Siersza w Trzebini, 20
kwiecień 2005
" http://www.elektrownia.rybnik.pl/pl/index.php?page=29, Elektrownia Rybnik, 20 kwiecień 2005
" http://www.elektrownia.rybnik.pl/pl/index.php?page=28, Elektrownia Rybnik, 20 kwiecień 2005
" http://www.elb.pl/index2.html, Elektrownia Bełchatów, 20 kwiecień 2005
" http://www.rafako.com.pl/i.php?i=23, Fabryka Kotłów RAFAKO S.A., 20 kwiecień 2005
15