TECHNIKI OCZYSZCZANIA

SPALIN

Wydział Mechaniczno-Energetyczny

Maria Mazur

Wrocław 2010

1

2

Konspekt wykładu

1. PROCESY ENERGETYCZNEGO SPALANIA PALIW JAKO

Ź

RÓDŁO EMISJI PYŁÓW I

GAZÓW DO POWIETRZA ATMOSFERYCZNEGO:

struktura zu

ż

ycia no

ś

ników energii

pierwotnej i emisja zanieczyszcze

ń

z terenu Polski, destrukcyjne oddziaływanie energetyki na

ś

rodowisko, szacowanie unosu pyłu, SO

2

, NO

x

i CO

2

w spalinach kotłowych

2. ODPYLANIE SPALIN

2.1. POJ

Ę

CIA PODSTAWOWE

:

gaz zapylony, st

ęż

enie pyłu w gazie, skład ziarnowy pyłu,

systematyka odpylaczy, całkowita i przedziałowa skuteczno

ść

odpylania, odpylanie

wielostopniowe, koszty odpylania

2.2. ODPYLACZE MECHANICZNE

2.2.1.

Odpylacze grawitacyjne (komory osadcze):

zasada działania, rozwi

ą

zania

konstrukcyjne, charakterystyka eksploatacyjna

2.2.2.

Koncentratory inercyjne:

zasada działania, rozwi

ą

zania konstrukcyjne,

charakterystyka eksploatacyjna

2.2.3

. Cyklony:

zasada działania, czynniki decyduj

ą

ce o skuteczno

ś

ci odpylania (siła

od

ś

rodkowa, czas przebywania gazu w komorze roboczej, wyprowadzenie gazu

odpylonego, szczelno

ść

zamkni

ę

cia pyłowego), rozwi

ą

zania konstrukcyjne cyklonów

bateryjnych i multicyklonów, charakterystyka eksploatacyjna

3

Konspekt wykładu

2.2.4.

Koncentratory od

ś

rodkowe

:

zasada działania, rozwi

ą

zania konstrukcyjne,

charakterystyka eksploatacyjna

2.2.5

. Przeciwbie

ż

ny odpylacz cyklonowy

:

budowa i zasada działania, rola gazu

pomocniczego, recyrkulacja, zdolno

ś

ci separacyjne, charakterystyka eksploatacyjna

2.3. ODPYLACZE FILTRACYJNE – FILTRY WORKOWE

:

proces filtracji, zasada budowy i

działania, zdolno

ś

ci separacyjne filtra workowego, własno

ś

ci struktur filtracyjnych, zasady

doboru powierzchni filtracyjnej, metody regeneracji struktur filtracyjnych, filtry pulsacyjne,
diagnozowanie i problemy eksploatacyjne, zalety, wady i zakres stosowania

2.4. ODPYLACZE ELEKTROSTATYCZNE – ELEKTROFILTRY

:

podstawowe zespoły

elektrofiltru, proces elektrostatycznego odpylania gazów (ulot ujemnej biegunowo

ś

ci,

jonizacja gazu, ładowanie ziaren pyłu, osadzanie ziaren pyłu na elektrodzie zbiorczej),
systematyka elektrofiltrów (elektrofiltry wielostrefowe i wielosekcyjne), rozwi

ą

zania

konstrukcyjne (komora robocza, elektrody emisyjne i elektrody osadcze, systemy
strzepywania elektrod, zespoły zasilania elektrofiltrów i ich funkcje, układy odprowadzania
wytr

ą

conego pyłu, problemy eksploatacyjne (wła

ś

ciwo

ś

ci gazu, st

ęż

enie pyłu, rezystywno

ść

pyłu i metody jej obni

ż

ania), metody podwy

ż

szania skuteczno

ś

ci odpylania, zalety, wady i

zakres stosowania

4

Konspekt wykładu

3. ODSIARCZANIE SPALIN

3.1. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PROCESU, SYSTEMATYKA METOD: technologie odpadowe,

bezodpadowe, regeneracyjne, proces suchy, półsuchy i mokry

3.2. METODA SUCHA

:

schemat instalacji, reakcje procesowe, rodzaj sorbentu i typ paleniska a

skuteczno

ść

odsiarczania

3.3. METODA SUCHA Z NAWIL

ś

ANIEM (HYBRYDOWA

):

schemat instalacji, reakcje procesowe,

porównanie kosztów i skuteczno

ś

ci odpylania dla ró

ż

nych wariantów metody hybrydowej

3.4. METODA PÓŁSUCHA: schemat instalacji, reakcje procesowe

3.5. METODA MOKRA: schemat instalacji, reakcje procesowe, aspekty ekologiczne odsiarczania

spalin metod

ą

mokr

ą

wapienn

ą

4. ODAZOTOWANIE SPALIN:

pochodzenie tlenków azotu w spalinach (tlenki termiczne, tlenki

paliwowe), systematyka metod (organizacja procesu spalania, konwersja tlenków azotu do
dwutlenku azotu w palenisku i poza nim), techniki ograniczania emisji tlenków azotu (zmniejszenie
nadmiaru powietrza, recyrkulacja spalin, stopniowanie powietrza, reburning, SNCR, SCR), analiza
porównawcza ró

ż

nych metod, koszty odazotowania

5. SEKWESTRACJA DWUTLENKU W

Ę

GLA

:

etapy sekwestracji, separacja CO

2

ze strumienia

spalin, trwałe zdeponowanie lub unieszkodliwienie CO

2

(deponowanie w morzach i oceanach,

mineralizacja CO

2

, sekwestracja geologiczna ), monitoring – minimalizacja ryzyka sekwestracji

geologicznej

1.1. Struktura zu

ż

ycia no

ś

ników energii pierwotnej w Polsce

1.2. Destrukcyjne oddziaływanie procesów energetycznego

spalania paliw na

ś

rodowisko

1.3. Poziom emisji zanieczyszcze

ń

z terenu Polski (w mln Mg/rok)

1.4. Struktura emisji SO

2

i NO

x

z terenu Polski

1.5. Szacowanie unosu pyłu i SO

2

1.6. Wska

ź

niki unosu NO

x

oraz CO

2

5

1. PROCESY ENERGETYCZNEGO

SPALANIA PALIW JAKO

Ź

RÓDŁO EMISJI

PYŁÓW I GAZÓW DO ATMOSFERY

6

1.1. Struktura zu

ż

ycia no

ś

ników energii

pierwotnej w Polsce (2007 rok)

WĘGIEL

ROPA NAFTOWA

GAZ

HYDROENERGIA

INNE ODNAWIALNE

60%

5%

13%

23%

Zu

ż

ycie ogółem

Zu

ż

ycie do produkcji energii elektrycznej

96%

depozycja zanieczyszcze

ń

pyłowych (popiół lotny) i gazowych

(SO

2

, NOx, CO

2

) w atmosferze,

7

1.2. Destrukcyjne oddziaływanie procesów
energetycznego spalania paliw na

ś

rodowisko

EMISJA

TECHNOLOGIE

REDUKCJI

ZANIECZYSZCZE

Ń

UNOS

depozycja odpadu paleniskowego (popiół,

ż

u

ż

el) i nadkładu (górnictwo

odkrywkowe) w litosferze,

degradacja jako

ś

ci wód powierzchniowych (wprowadzanie zasolonych wód

kopalnianych),

obni

ż

anie poziomu wód gruntowych (wydobywanie w

ę

gla).

8

1.3.

Poziom emisji zanieczyszcze

ń

z terenu

Polski (w mln Mg/rok)

0

1

2

3

4

1

9

9

0

1

9

9

2

1

9

9

4

1

9

9

6

1

9

9

8

2

0

0

0

2

0

0

2

2

0

0

4

2

0

0

6

2

0

0

8

2

0

1

0

SO

2

pył

NO

x

0

100

200

300

400

1

9

9

0

1

9

9

2

1

9

9

4

1

9

9

6

1

9

9

8

2

0

0

0

2

0

0

2

2

0

0

4

2

0

0

6

2

0

0

8

2

0

1

0

CO

2

9

1.4. Struktura emisji SO

2

i NO

X

z terenu

Polski

2007 rok

SO

2

energetyka

66,8 %

transport

inne
procesy

NO

2

energetyka

39,5 %

transport

39,4 %

inne
procesy

1990 rok

SO

2

energetyka

64,5 %

transport

inne
procesy

NO

2

energetyka

39,1 %

transport

37,5 %

inne
procesy

10

1.5.

Szacowanie unosu pyłu i SO

2

Strumie

ń

masy popiołu lotnego unoszonego w spalinach

paliwa płynne - 0,4 - 0,5 kg/t paliwa

paliwa gazowe ~ 7 kg/106m3u paliwa
paliwa stałe U = 0,01 B A

r

a

u

, kg/s

gdzie: B – zu

ż

ycie paliwa, kg/s

A

r

- zawarto

ść

popiołu w paliwie,%

a

u

- współczynnik unosu popiołu (a

u

= 0,05 – 0,80

Strumie

ń

masy SO

2

unoszonego w spalinach

U = 0,02 k B S

r

,kg/s

gdzie: B – zu

ż

ycie paliwa, kg/s

S

r

- zawarto

ść

siarki w paliwie w stanie roboczym,%

k = 0,80 dla palenisk rusztowych
k = 0,95 dla palenisk pyłowych
k = 1,00 dla palenisk na paliwa płynne i gazowe

11

1.6. Wska

ź

niki unosu NO

x

oraz CO

2

80 - 100

ruszt

odpady
drewna

150

spalanie na ruszcie

115

spalanie w warstwie fluidalnej

60

pal. niskoem.+ reduk. katalit.

140

palniki niskoemisyjne

450

palniki wirowe

w

ę

giel

50 - 70

ma

ł

y kocio

ł

olej
opa

ł

owy

30 - 50

ma

ł

y kocio

ł

50 - 100

ciep

ł

ownia

260

si

ł

ownia kondensacyjna

300

turbina gazowa

gaz
ziemny

Unos NO

x

w mg/ MJ

0,20

Gaz ziemny

0,26

Olej opa

ł

owy lekki

0,30

Olej opa

ł

owy ci

ęż

ki

0,35

W

ę

giel kamienny

0,40

W

ę

giel brunatny

Unos CO

2

w kg/kWh