ZAKRES EGZAMINU
DYPLOMOWEGO

Zagadnienia konstrukcyjno –
technologiczna
(Zakres 2.9 – 2.10)

2.9 Techniki redukcji zanieczyszczeń

pyłowych i gazowych w spalinach

emitowanych do atmosfery

•

2.9.1 – Odpylanie gazów

•

2.9.2 – Urządzenia odpylające

•

2.9.2.1 – Odpylacze mechaniczne

•

2.9.2.2 – Odpylające filtracyjne

•

2.9.2.3 – Odpylające elektrostatyczne

•

2.9.2.4 – Podsumowanie

•

2.9.3 – Odsiarczanie

•

2.9.3.1 – Metody

•

2.9.3.2 – Podsumowanie

•

2.9.4 – Odazotowanie spalin

2.9.1 Odpylanie gazów

Odpylanie – proces rozdziału fazy stałej od gazowej w polu siły zewnętrznych
Typy odpylaczy:

•

1) Odpylacze mechaniczne

•

Wykorzystanie różnicy masy ziarna pyłu i molekuł gazu oraz sił zewnętrznych

•

- grawitacyjne, inercyjne i odśrodkowe

•

2) Odpylacze filtracyjne (tkaninowe)

•

Wykorzystanie efektu różnicy wielkości ziaren pyłu i molekuł gazu oraz przekrojów
przepływowych gazu w labiryntowej strukturze filtracyjnej.

•

3) Odpylacze elektrostatyczne

•

Wykorzystanie efektu uprzedniego naładowania ziaren pyłu przez elektrodę o przeciwnej
biegunowości (jonizacja gazu).

Skuteczność odpylania

= = =

Z – masa pyłu zatrzymanego w urządzeniu
E – masa pyłu wyemitowanego w spalinach do atmosfery
U – masa pyłu zawartego w spalinach tuż przed urządzeniem
Przedziałowa skuteczność odpylania = f()
Efektywność zatrzymania ziaren pyłu przez urządzenia w określonej przedziałowości wielkości
średnicy ziarna
Ziarno graniczne
Średnica ziarna pyłu wyznaczająca skuteczność odpylania = 50%

•

 

2.9.2 Urządzenia odpylające

2.9.2.1 Odpylacze mechaniczne

1) Grawitacyjne
Komory osadcze (półki, żaluzje wlotowe)
wykorzystujące oddziaływanie siły grawitacyjnej.
W czasie spowolnionego przepływu gazu
zapylonego. Cięższe ziarna pyłku pod wpływem
działania siły ciężkości opadają na dno urządzenia
do leja pyłowego.
2) Inercyjne – koncentratory (żaluzje, stożki)
Zastosowanie efektu odpadania ziaren pyłu od
głównego strumienia przy wykorzystaniu efektu
zderzeń ziaren z odpowiednio profilowanymi
przegrodami kierującymi ziarna pyłu do leja
pyłowego.

3) Odśrodkowe

a)

Cyklony

Gaz zapylony zostaje wprowadzony do stożkowatego
urządzenia i wprawiony w ruch wirowy. Powstałe siły
odśrodkowe odpychają ziarna pyłu w kierunku ścianek.
Ziarna pyłu po zderzeniu ze ściankami tracą część
energiikinetycznej i pod wpływem siły ciężkości opadają
w dół do leja pyłowego. Wirujący gaz opada na dno
cyklonu i następnie zmianie kierunek wirowania i unosi się do góry w
kierunku wylotu w pełni oczyszczony.
b) Koncentratory odśrodkowe
Nie jest to urządzenie odpylające. Służy do zwiększenia
stężenie pyłu w gazie celem zwiększenia efektywności
odpylania starszych modeli cyklonów.

c) Przeciwbieżny odpylacz cyklonowy
Urządzenie w kształcie długiej rury
o dwóch otworach z jednej strony oraz
wlocie i wylocie w płaszczyźnie pionowej.
Gaz zapylony zostaje wprowadzony
wlotem w dolnej części jednego z boków
natomiast w górnej części boku jest wlot
gazu pomocniczego. Oba gazy zostają
zwirowane. Różnica dotyczy kierunku wirowania. Gaz zapylony wiruje
ku górze, natomiast gaz pomocniczy ku dołowi. Wykorzystuje się tutaj
identycznej zjawisko jak w cyklonie. Zmiana dotyczy wzmocnienia
efektu działania poprzez wprowadzenie gazu pomocniczego, który
oprócz wzmocnienia siły odśrodkowej, tworzy powłokę gazową
chroniącą ścianki urządzenia i transportuje pył do dołu w kierunku
leja pyłowego jednocześnie uniemożliwiając porwanie pyłu strudze
gazu oczyszczonego.

2.9.2.2 Odpylacze filtracyjne

Filtracja – proces osadzania się rozdrobnionej fazy stałej w medium porowatym, które posiadać
może strukturę: włóknistą, uporządkowaną, włóknistą nieuporządkowaną, ziarnistą i kapilarną.
Zapylony gaz wprowadza się dołem następnie dokonuje się nagłej zmiany kierunku przepływu.
Siły bezwładności wytrącają większe ziarna, a mniejsze zostają zatrzymane podczas
przepływu przez tkaninę dzięki różnicą w wielkości między ziarnami pyłu, molekułami gazu
oraz strukturą tkaniny.
Regeneracja materiału filtracyjnego – usunięcie problemów związanych z wzrostem oporów
przepływów, miejscowego zwiększenia się prędkości przepływu gazy, rozsuwaniem się tkaniny
i nagłego spadku efektywności pracy. Z czasem na strukturze włóknistej osadza się co raz
więcej ziaren pyłu tworząc aglomenty (duże zgrupowania ziaren pyłku w jednym miejscu)
odpowiadające za wszystkie wymienione wyżej problemy. Dokonuje się
tego poprzez usunięcie nagromadzonego pyłu z użyciem urządzeń
mechanicznych lub pneumatycznych.
Rodzaje regeneracji

a)

Mechaniczna

Odkształcenia mechaniczne tkaniny poprzez skręcanie, rozciąganie, zwężanie
i strzepywanie dość mało skuteczne i narażające na zniszczenie tkaniny.
b) Pneumatyczne
Zastosowanie krótkiego, silnego impulsu powietrza z dyszy o przepływie
przeciwnym do kierunku przepływu gazu zapylonego. Dochodzi do zassania
części gazu zapylonego, wzrostu ciśnienia, a w końcu do nagłego odkształcenia tkaniny
i w połączeniu z przedmuchem wytrącenia

większości zanieczyszczeń.

2.9.2.3 Odpylacze elektrostatyczne

1)

Budowa

Urządzenie kształtem przypominające podłużną i cylindryczną
rurę w kształcie ołówka. Składa się z elektrody zbiorczej w
formie podłużnej i cylindrycznej rury, elektrody ulotowej
przypominającej okrągły lub profilowany drut podłączony do
zespołu zasilania i o przeciwnej biegunowości niż elektroda
zbiorcza (ujemna). Uzupełnieniem jest zespół zasilania
urządzenia prądem stałym, zespół oczyszczanie elektrod z
pyłu za pomocą młoteczka, system przepływu gazu zapylonego
i odbioru pyłu.

2) Działanie
Gaz zapylony wpływając do komory zostaje poddanej wstępnej jonizacji.
Elektroda ulotowa emituje swobodne elektrony wyłapywane przez cząsteczki
pyłu. Proces jonizacji trwa aż do momentu zajścia wyładowania łukowego
(iskrowego). Elektroda ulotowa o ujemnej biegunowości przyciąga dodatnie
jony pyłu, natomiast zbiorcza wyłapuje ujemne jony pyłu. Ziarna pyłu po
zetknięciu z ściankami elektrody zbiorczej ulegają rozładowaniu ale krążące w
przestrzeni swobodne elektrony nie przechwycone przez cząstki pyłu
ponownie jonizują ziarna pyłu zgromadzone na powierzchni elektrody
zbiorczej. Powstaje swego rodzaju półka. Oczyszczenie urządzenia odbywa się
na zasadzie uderzania małego młoteczka w elektrodę zbiorczą i poprzez
drgania strzepywania nagromadzonego pyłu.
3) Konstrukcja
a) Kierunek przepływu gazu

-

pionowe, poziome

b) Kształt elektrody zbiorczej

-

rurowe, pyłowe, baterie

c) Liczba pół elektrycznych

-

Jedno lub wielopolowe

d) Liczba sekcji
- Jedno lub wielosekcyjne

2.9.2.4 Podsumowanie odpylaczy

Urządzenie

Ziarno
graniczne
(

Skuteczno
ść (%)

Wady

Zalety

Komora osadcza

30 (przegroda)

100 (półki)

- Bardzo mała

efektywność

- Duże gabaryty

- Mała prędkość

przepływowa gazu

- Mała odporność na

erozję pyłową

- Niskie nakłady inwestycyjno –

eksploatacyjne

- Niskie opory przepływu

Koncentratory

inercyjne

10

50

- Niska skuteczność

- Mała prędkość

przepływowa gazu

- Mała odporność na

erozję pyłową

- Niskie koszty inwestycyjne

- Wspomaganie odpylaczy

cyklonowy

Koncentratory

odśrodkowe

7

- Mała odporność na

erozję pyłową

- Duża wrażliwość na

niedociążenia gazowe

- Średnia skuteczność

- Duża prędkość przepływowa

gazu

Cyklon

5

70 - 95

- Wrażliwe na erozję

pyłową

- Mała odporność na

niedociążenia gazowe
i nieszczelności

- Wysoka skuteczność

- Duża prędkość przepływowa

gazu

- - Niskie koszty

- Mała wrażliwość na zmianę

parametrów zewnętrznych

- Pewność ruchowa

- Możliwość odpylania gazów

niebezpiecznych

Urządzenie

Skuteczno
ść (%)

Wady

Zalety

Komora osadcza

30 (przegroda)
100 (półki)

- Bardzo mała

efektywność

- Duże gabaryty

- Mała prędkość

przepływowa gazu

- Mała odporność na

erozję pyłową

- Niskie nakłady inwestycyjno –

eksploatacyjne

- Niskie opory przepływu

Koncentratory

inercyjne

10

50

- Niska skuteczność

- Mała prędkość

przepływowa gazu

- Mała odporność na

erozję pyłową

- Niskie koszty inwestycyjne

- Wspomaganie odpylaczy

cyklonowy

Koncentratory

odśrodkowe

7

- Mała odporność na

erozję pyłową

- Duża wrażliwość na

niedociążenia gazowe

- Średnia skuteczność

- Duża prędkość przepływowa

gazu

Cyklon

5

70 - 95

- Wrażliwe na erozję

pyłową

- Mała odporność na

niedociążenia gazowe
i nieszczelności

- Wysoka skuteczność

- Duża prędkość przepływowa

gazu

- - Niskie koszty

- Mała wrażliwość na zmianę

parametrów zewnętrznych

- Pewność ruchowa

- Możliwość odpylania gazów

niebezpiecznych

Urządzenie

Ziarno
graniczne
(

Skuteczno
ść
(%0

Wady

Zalety

Odpylacz
przeciwbieżny

1,5

- Dodatkowy

wentylator

- Wysokie koszty

eksploatacji

- Wysoka skuteczność

- Mała wrażliwość na

zmianę parametrów
zewnętrznych

- Mniejsza wrażliwość na

niedociążenia gazowe

Filtr tkaninowy

< 0,1

95 - 99

- Wysokie koszty

- Wrażliwość na

właściwości gazu
odpylanego

- Łatwopalność

- Bardzo wysoka

skuteczność

- Możliwość odpylenia

dowolnej ilości gazu

Elektrofiltr

< 0.1

> 99

- Wrażliwość na

własności gazu
odpylanego

- Duża wrażliwość

na niedociążenia
gazowe

- Wysokie koszty

- Najwyższa skuteczność

wśród odpylaczy

- Dowolna ilość gazu do

odpylania

Urządzenie

Skuteczno
ść
(%0

Wady

Zalety

Odpylacz
przeciwbieżny

1,5

- Dodatkowy

wentylator

- Wysokie koszty

eksploatacji

- Wysoka skuteczność

- Mała wrażliwość na

zmianę parametrów
zewnętrznych

- Mniejsza wrażliwość na

niedociążenia gazowe

Filtr tkaninowy

< 0,1

95 - 99

- Wysokie koszty

- Wrażliwość na

właściwości gazu
odpylanego

- Łatwopalność

- Bardzo wysoka

skuteczność

- Możliwość odpylenia

dowolnej ilości gazu

Elektrofiltr

< 0.1

> 99

- Wrażliwość na

własności gazu
odpylanego

- Duża wrażliwość

na niedociążenia
gazowe

- Wysokie koszty

- Najwyższa skuteczność

wśród odpylaczy

- Dowolna ilość gazu do

odpylania

2.9.3 Odsiarczanie

Podział metod
1) Ze względu na warunki realizacji procesu
a) Metoda sucha
Wdmuchiwanie do komory paleniskowej
alkalicznego sorbentu [Ca - wapno
hydratyzowane, węglan wapnia) do strefy
temperatury 800 – 900 . Sorbet w formie
ciała stałego częściowo rozdrobnionego.
b) Metoda półsucha
Rozpylanie w strumieniu spalin wodnej zawiesiny
alkalicznej wiążącej w wysokiej temperaturze SOx
z sorbentem w połączeniu z odparowaniem wody
i uzyskanie suchego odpadu . Strumień spalin
przepływa przez absorber.

•

 

C) Metoda mokra
Zraszanie wodną zawiesiną alkaliczną strumienia spalin w reaktorze
dochodzi do zaabsorbowania SOx w cieczy i powstanie produktu
odsiarczania. Minusem jest znaczne ochłodzenie spalin,
poniżej temperatury skraplani groźba działań korozyjnych
wymuszającą podgrzewanie spalin. Spalin przepływają w przeciw –
prądzie w reaktorze pozostawiają na dnie uwodniony siarczan
wapnia.
2) Ze względu na produkt procesu odsiarczania
a) Bezodpadowa
Produkt odsiarczania zostaje w pełni zagospodarowany i wykorzystany
gospodarczo.
b) Regeneracyjna
Produkt odsiarczania podlega regeneracji i możliwy jest do wykorzystania w
innym przemyśle.
c) Odpadowa
Produkt odsiarczania jest bezużyteczny i występuje konieczność jego
składowania na wysypisku odpowiednio do tego przeznaczonym.

Metoda sucha

Metoda półsucha

Metoda mokra

Sorbent

– forma mączki
kostnej

, NaOH,

–
mleczko wapniowe

Skuteczność (%)

30 – 40

60 – 80

 90

Zalety

-

Duża pewność
ruchowa

-

Prostota

-

Automatyzacja

-

Niska cena
sorbentu

-

Suchy odpad

-

Mniejsze zużycie
wody

-

Prostota

-

Automatyzacja

-

Brak podgrzewu
spalin

-

Wysoka
sprawność

-

Niskie zużycie
sorbentu

-

Brak odpadu – w
pełni
wykorzystany

-

Wymywanie
związków chloru i
fluoru ze spalin

Wady

-

Brak kontroli i
regulacji
rozprowadzania
sorbentu w
komorze

-

Wzrost unosu
pyłu

-

Zanieczyszczenie
powierzchni
ogrzewalnych

-

Ograniczenia
temperaturowa

-

Droższy sorbent

-

Niska sprawność’

-

Mała przydatność
produktu
odsiarczania

-

Konieczny
podgrzew spalin

-

Duża
powierzchnia
zabudowy

-

Skomplikowana
automatyka

-

Korozja
materiałów
konstrukcyjnych

Metoda sucha

Metoda półsucha

Metoda mokra

Sorbent
Skuteczność (%)

30 – 40

60 – 80

 90

Zalety

-

Duża pewność
ruchowa

-

Prostota

-

Automatyzacja

-

Niska cena
sorbentu

-

Suchy odpad

-

Mniejsze zużycie
wody

-

Prostota

-

Automatyzacja

-

Brak podgrzewu
spalin

-

Wysoka
sprawność

-

Niskie zużycie
sorbentu

-

Brak odpadu – w
pełni
wykorzystany

-

Wymywanie
związków chloru i
fluoru ze spalin

Wady

-

Brak kontroli i
regulacji
rozprowadzania
sorbentu w
komorze

-

Wzrost unosu
pyłu

-

Zanieczyszczenie
powierzchni
ogrzewalnych

-

Ograniczenia
temperaturowa

-

Droższy sorbent

-

Niska sprawność’

-

Mała przydatność
produktu
odsiarczania

-

Konieczny
podgrzew spalin

-

Duża
powierzchnia
zabudowy

-

Skomplikowana
automatyka

-

Korozja
materiałów
konstrukcyjnych

2.9.4 Odazotowanie

Stosowane metody ograniczenia emisji tlenków NOx w spalinach:
1) Recyrkulacja spalin
Zawrócenie części spali wylotowych i po wymieszaniu z
powietrzem skierowanie ponownie do komory spalania
celem obniżenia temperatury spalania.
2) Obniżenie nadmiaru powietrza
Zmniejszenie dopływu powietrza do komory paleniskowej w
celu zmniejszenie emisji tlenków paliwowych (paleniska pyłowe).
Skutkami ubocznymi są: niedopał, szlakowanie i korozja.
3) Stopniowanie powietrza
15 – 25% powietrza podawanego do komory jest
Wykorzystywane jako wtórne i dodatkowymi dyszami
wprowadzane nad palniki pyłowe. Niedomiar powietrza
na początku pozwala na obniżenie temperatury w komorze
paleniskowej.

4) Reburding – stopniowanie paliwa
Spalanie trójstopniowe paliwa . W I etapie spala się paliwo
podstawowe w nadmiarze powietrza. W II produkty z
I etapu poddawane są następnej reakcji w połączeniu
z dostarczeniem paliwo pomocniczego w niedomiarze
powietrza. W III etapie produkty z II są ponownie spalane przy
doprowadzeniu powietrza w nadmiarze powietrza.
5) SCNR – selektywna redukcja niekatalityczna
Wprowadzenie do komory paleniskowej w obszar
Temperaturowy 900 – 1000 amoniaku lub mocznika.
Rozbicie tlenków azotu na azot, dwutlenek węgla i wodę.
6) SCR – selektywna reedukacja katalityczna
Konwersja tlenków azotu do azotu gazowego z
Wykorzystaniem amoniaku jako gaz redukujący w obecności
Katalizatora. Skuteczność metody wynosi > 90%.

•

 

2.10 System elektroenergetyczny i jego

elementy składowe

•

2.10.1 – Wielkości charakteryzujące system elektroenergetyczny

•

2.10.2 – KSE

•

2.10.3 - Klasyfikacja sieci elektroenergetycznych

•

2.10.4 – Pozostałe pojęcia

•

2.10.5 – Podział sieci

2.10.1 Wielkości charakteryzujące system
elektroenergetyczny

System elektroenergetyczny – system połączonych ze sobą urządzeń
do wytwarzania, przetwarzania, tranzytu, przesyłania i rozdzielania
energii elektrycznej wraz z jej odbiorcami. Obejmuje określony obszar
działania sterowany centralnie z kontrolowanymi przepływami mocy
w połączeniach z innymi systemami,
Wielkości charakteryzujące system:

2.10.2 - KSE

KSE – krajowy system elektroenergetyczny
Zbór urządzeń do rozdziału, przesyłu i wytwarzania energii elektrycznej,
połączonych w system umożliwiający dostarczanie energii elektrycznych w sposób
ciągły i nieprzerwalny.
Podział KSE:
1) KDM – krajowa dyspozycja mocy
Kierowanie sieciami przesyłowymi 750, 400 i 220 kV oraz regionalnymi 110kV o
znaczeniu systemowym
2) ODM – obszar dyspozycji mocy
Kieruje pracą sieci regionalnej, nadzoruje sieci lokalne i kieruje operacjami
łączeniowymi w sieci podstawowej
3) ZDM – zakład dyspozycji mocy
Kieruje pracą w sieci lokalnej (obszar sieci danego rejonu głównie 110 i 220 kV)
znajdującej się w danym obszarze i transformatorami w głównych punktach
zasilania zakładu energetycznego
4) RDM – rejonowa dyspozycja mocy
Kieruje pracą wydzielonych fragmentów sieci lokalne linii 110 kV, liniami i trasami
kablowymi SN, trasami kablowymi i liniami niskiego napięcia na obszarze rejonu
nalężącego do danego zakładu energetycznego

2.10.3 – Klasyfikacja sieci
elektroenergetycznych

•

2.10.4 – Pozostałe pojęcia

2.10.5 – Podział sieci

1) Ze względu na położenie
a) Sieci napowietrzne
Dominujący typ sieci w Polsce. Przewody są umieszczone nad powierzchnią gruntu na słupach w
określonej odległości od siebie. Wyposażone w wszystkie niezbędne urządzenia i systemy do
sprawnego i ciągłego przesyłania energii elektrycznej.
b) Linie kablowe
Uformowane w postaci kabla umieszonego pod powierzchnią gruntu i służące do zaopatrzenia w
energii elektryczną w miejscach niekorzystnych dla sieci napowietrznych, tereny gęsto zabudowane i
przemysłowe.
2) Ze względu na napięcia
a) nn – niskiego napięcia
Sieci o napięciu fazowym < 1kV służące do zaopatrzenia w energię elektryczną odbiorcę końcowego.
Zazwyczaj występują sieci o napięciu fazowym 230 V i 400 V.
b) SN – średniego napięcia
Sieci o napięciu fazowym 1 – 60 kV. Najczęściej spotykane są: 3, 5,6 , 10, 15, 20, 30, 40 i 60 kV.
Cztery pierwsze napięcia zalicza się do sieci miejskiej, a 30 i więcej to sieci terenowe. Najczęściej
stosowane są sieci 15 kV, a ostatnio także 20 kV.
c) WN – wysokiego napięcia
Główne sieci przesyłowe służące do transportu energii elektrycznej na duże odległości. Zalicza się
tutaj sieci 60 – 220 kV. Najczęściej spotykane są sieci o napięciu fazowym 110 i 220 kV.
d) NN – najwyższego napięcia
Sieci o napięciu fazowym powyżej 200 kV. Transport bardzo dużych ilości energii elektrycznej na duże
odległości. W Polsce najczęściej są to sieci o napięciu fazowym 400 kV, a na granicy z Ukrainą 750 kV.