1. Konsekwencje dla środowiska emisji zanieczyszczeń o charakterze kwaśnym
Zanieczyszczenia kwaśne to CO2, NOx, SO2, chlorowodór, siarkowodór, fluorowodów.
Konsekwencje:
-kwaśne deszcze (wnikanie do wód i gleb). Następstwem jest uruchomienie metali ciężkich, zmiana odczynu, wpływ na organizmy w glebach i wodzie. Deszcze powodują uszkodzenie liści, koron drzew iglastych, uszkodzenie korzeni, korozje materiałów
-kwaśny smog (kwaśny deszcz+ pył)
-niekorzystne wpływ na drogi oddechowe
-efekt cieplarniany
2.Konsekwencje dla środowiska emisji zanieczyszczeń o charakterze organicznym.
-są prekursorami zanieczyszczeń wtórnych
-są prekursorami ozonu w przyziemnych warstwach atmosfery
-smog fotochemiczny niszczy materie organiczne i przyczynia się do starzenia się materiałów
-efekt cieplarniany
3.Konsekwencje emisji pyłów
-smog, efekt cieplarniany
4.Zasada działania cyklonu i elektrofiltry.
-odpylacze odśrodkowe- cyklony (wykorzystywana jest siła odśrodkowa. Strumień gazu wpływając stycznie do ściany urządzenia ulega zawirowaniu i spływa spiralnie w dół. Pod wpływem działania powstającej siły odśrodkowej cząstki pyłu uzyskują określona prędkość i poruszają się w kierunku ściany cyklonu a następnie spływają grawitacyjnie w dół. Strumień gazu uderzając o przeszkodę jaką jest warstwa pyłu albo dno cyklonu zmienia kierunek i płynie do rury odlotowej. O sprawności działania decyduje wielkość usuwanych cząstek pyłu oraz ilość modułów działających w multicyklonie. W przypadku multicyklonów możemy uzyskać sprawność odpylania cząstek nawet 80%. Zaletą cyklonów jest prosta konstrukcja, brak części ruchomych, możliwość pracy w warunkach wysokich temp, możliwość oczyszczania dużych strumieni gazów, prosta obsługa. Wadą jest znaczny spadek ciśnienia gazów, który jest niezbędny do efektywnego odpylania, wtórne porywanie pyłów)
-elektrofiltry- wady, zalety, działanie:
Są to takie urządzenia odpylające, w których do usuwania pyłu używane jest pole elektromagnetyczne. Zasada działania elektrofiltru polega na ładowaniu elektrostatycznym cząstek pyłu, wydzielenie naładowanych cząstek z pola elektrostatycznego, usuwaniu pyłu z powierzchni wydzielania. Elektrofiltry dzielimy na JEDNOSTOPNIOWE (ta sama para elektrod pełni funkcję ładowania i wydzielania) DWUSTOPNIOWE (jeden układ elektrod służy do ładowania cząstek a drugi do wydzielania) cylindryczne, płytowe.
ZASADA DZIAŁANIA ELEKTROFILTRU:
Oczyszczony gaz przemieszcza się między anodą i katodą. Przy ostatecznej różnicy potencjałów między elektrodami (20-100kW zwykle 40-50kW) wokół katody pojawia się WYŁADOWANIE KORONOWE w efekcie ma miejsce emisja elektronów, które wywołują jonizację gazów. Zjonizowane cząsteczki gazów wędrując w kierunku anody zderzają się z cząsteczkami pyłu w wyniku działania sił indukcyjnych. Cząstki aerozolu wraz ze zjonizowanym gazem tworzą aglomeraty poruszające się w kierunku anody. Aglomeraty te zderzając się z powierzchnią anody tracą ładunek a wydzielone cząstki pyłu spływają grawitacyjnie w dół lub są okresowo usuwane. Oczyszczony gaz opuszcza elektrody. Jeżeli napięcie jest zbyt duże następuje wyładowanie łukowe, które niszczy pole elektrostatyczne a tym samym proces odpylania gazu. Skład gazów ma decydujący wpływ na stabilny przekrój w ładunku w elektrofiltrze, obecność w strumieniu oczyszczonych gazów tlenu, chloru, wody działają stabilizująco. Im wyższa temp oczyszczonych gazów tym skuteczność odpylania mniejsza.
Wady i zalety elektrofiltrów:
Wady: czasochłonność na zmiany fizykochemiczne gazów i cząstek usuwanych z objętości strumienia, możliwość wyładowania koronowego, pył jest wydzielany na elektrodzie, co przekłada się na korozję instalacji, stabilna wartość prądu koronowego, a tym samym skuteczność odpylania zależy od: powinowactwa elektronowego jak i wydzielonych cząstek. Obecność takich gazów jak tlen, chlor, SO2, HF, HCl wykazujących dużą zdolność do jonizacji, działa stabilizująco i zwiększa skuteczność odpylania. Pylenie wtórne-porywanie pyłu z elektrody osadczej.
Zalety: efektywne wykorzystanie energii, wysoka skuteczność, możliwość wydzielania najdrobniejszych frakcji pyłu (usuwają 99 % pyłu).
5.Urządzenia do usuwania na mokro uderzeniowo-inercyjne
ODPYLACZE MOKRE
Strumień zapylonego gazu jest oczyszczany ma skutek kontaktu z cieczą. Zwilżony pył łączy się w większe aglomeraty i razem z cieczą zwilżającą tworzy zawiesinę, która jest rozdzielana w separatorze. Drobiny cieczy i zawiesiny porywane strumieniem gazu są wychwytywane w odkraplaczu i kierowane do separatora. W odpylaczach mokrych równocześnie 3 procesy:
-odpylenie
-wychłodzenie gazu (na skutek kontaktu z wodą)
-usuwanie części zanieczyszczeń gazowych
Im większa jest prędkość strumienia cieczy i gazu tym bardziej burzliwy efekt ich kontaktu i większa skutecznośc odpylenia.
Zastosowanie odpylaczy mokrych zaleca się gdy:
-wydzielane cząstki pyłu lub gaz stanowią zagrożenie pożarowe lub eksplozyjne
-gdy konieczne jest schłodzenie gazu
-gdy konieczne jest równoczesne usuwanie pyłów i zanieczyszczeń gazowych
-brak przeciwwskazań do kontaktu z wodą
-wtedy gdy istnieje uzasadnienie środowiskowe i ekonomiczne
Mechanizmy wykorzystywane w wydzielaniu cząstek pyłu w odpylaczach mokrych:
-wydzielanie na kroplach cieczy
-wydzielanie na warstwach cieczy spływającej lub przepływającej przez powierzchnię
-wydzielanie z pęcherzyków gazu poruszających się w cieczy
-wydzielanie ze strumieni gazu uderzających o powierzchnię cieczy
ODPYLACZE UDERZENIOWO-INERCYJNE
Polega na bezpośrednim uderzeniu oczyszczonego gazu o powierzchnię cieczy w wyniku czego tworzą się krople a jednocześnie następuje zmiana kierunku przepływającego gazu (działa siła bezwładności). Szczególnym przypadkiem odpylaczy uderzeniowo-inercyjnych są skrubery zderzeniowe. W urządzeniach tych wykorzystuje się zjawisko bezpośredniego czołowego zderzenia dwu strumieni gazów zawierających zarówno usuwany pył jak i krople wody. W ODPYLACZACH ZDERZENIOWYCH gaz kierowany do oczyszczenia jest dzielony na dwa strumienie. W strumienie ta wprowadzana jest woda. Cząstki pyłu są wydzielane na kroplach przyspieszanych do kierunku zderzenia obu strumieni gazu. W centrum zderzenia krople cieczy na skutek działania siły bezwładności poruszają się w kierunku przeciwnym do strumienia gazu z dużą prędkością co sprzyja ich rozdrobnieniu a tym samym generowania dużej powierzchni kontaktu cieczy i pyłu. Daje to możliwość wydzielenia cząstek pyłu poniżej 0,5μm.
6.Wyjaśnij mechanizm usuwania zanieczyszczeń pyłowych z wykorzystaniem metody filtrów tkaninowych:
Filtry tkaninowe- wykonane z włókien syntetycznych (włókna szklane, sztuczne). Obecnie sprawność działania filtrów tkaninowych osiąga wartość 99.9% dla cząstek od 0,01-0,5um Filtry warstwowe w których wykorzystuje się luźne cząstki lub włókna np. piasek, żwir, koks, włókna metalowe i mineralne.
Zasada działania oparta jest na przepływie strumienia zapylonego gazu przez porowaty materiał. W wyniku działania sił inercyjnych, elektrostatycznych, dyfuzji oraz „efektu zaczepiania” cząstki aerozolu zatrzymują się na powierzchni materiału filtracyjnego a z biegiem czasu na uprzednio wydzielonych cząstkach. Powoli zaczynają się przylepiać, nagromadzać i tworzy się rzeczywista warstwa filtracyjna do momentu zatkania całkowitego i wtedy należy filtr oczyścić. Jednak nie całkowicie, żeby nie wyeliminować pierwszego etapu tworzenia się sklepień pyłu. Ostatnia warstwa stanowi właściwy materiał filtracyjny. Stanowią też dodatkowe urządzenia w odpylaczach odśrodkowych.
7.Podać mechanizm odsiarczania spalin metodą wapienno-wapniową.
Jest zaliczana do metod mokrych- nieregeneracyjnych (tzn czynnik który służy do regenerowania nie jest regenerowany i podawany ponownie do układu lecz przechodzi w odpad). Oparta jest na absorpcji i reakcji chemicznej SO w zawiesinie wapnia lub kamienia wapiennego. Powstające w wyniku reakcji CaSO i CaSO w postaci szlamu lub wilgotnego ciała stałego w większości przypadków stanowią odpady. Podczas absorpcji SO w zawiesinie wodnej zachodzą procesy:
SO2(gaz)=SO2(ciecz)
SO2(ciecz)+H2O=H2SO3=H++HSO3-
HSO3-=H++SO2-3
Ca(OH)2=Ca2++2OH-
Ca2++ HSO3-+H2O=CaSO4*2H2O+H+
H++OH-=H2O
SO2-3+1/2O2= SO2-4
Ca2++ SO2-4+2H20=CaSO4*2H2O
Lub H++CaCO3= Ca2++HCO3-
Ca2++ HSO3-+H2O=CaSO3*2H2O+H+
H++ HCO3-=H2CO3=H2O+CO2
8. Ograniczenie emisji NOx do atmosfery:
8-1.Obniżenie temperatury spalania poprzez: konstruowanie większych komór spalania, konstruowaniu palenisk fluidalnych, stosowaniu recyrkulacji spalin, wtrysku wody do komory spalania, rezygnacji ze wstępnego podgrzewania powietrza.
Dwustopniowe spalanie paliwa, - w pierwszym etapie dostarcza się tyle powietrza by reakcja przebiegała stechiometrycznie. W drugim etapie dostarcza się większej ilości jest to tzw dopalanie związków, które zostały po pierwszym etapie Obniżenie temperatury powietrza doprowadzonego do paleniska powoduje zmniejszenie współczynnika nadmiaru powietrza. Przy zwiększeniu współczynnika nadmiaru powietrza tworzy się więcej tlenków azotu natomiast gdy λ<1 następuje korozja instalacji.
8-2. Oczyszczanie gazów odlotowych z instalacji:
-usuwanie tlenków azotu metodą utleniania
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO+Q
Dla NO2/NO>1 sorpcja prowadzona jest w roztworach NaOH, Ca(OH)2, CaCO3, Mg(OH)2.
NO+O2=NO2+Q
2NO=N2O2
N2O2+O2=N2O4=2NO2
Efektywny przebieg reakcji wymaga niskich temp i obecności tlenu w gazach odlotowych.
8-3.Metoda kropli nasyconej tlenem
Metoda oparta na rozpyleniu roztworu uprzednio nasyconego tlenem w gazach zawierających tlenki azotu. W mikrosferze wokół kropli następuje szybkie utlenianie NO do NO2, który następnie jest absorbowany w kropli bogatej w tlen. Tlenek azotu, który nie przereaguje z tlenem w mikrosferze gazowej znajduje dobre warunki do utlenienia wewnątrz kropli.
8-4.Selektywna redukcja katalityczna SCR
Redukcja tlenków azotu za pomoca NH3 w obecności katalizatorów (Pt, Rd, pallat). Obecny w gazach tlen przyspiesza proces redukcji NOx i bierze udział w pośrednich jego etapach
2NH3+2NO+1/2O2=2N2+3H2O
2NH3+NO2+1/2O2=3/2N2+3H2O
Skuteczność SCR dochodzi do 85%, metoda ta jest jednak najdroższa inwestycyjnie i eksploatacyjnie
8-5.Selektywna redukcja niekatalityczna SNCR
Jako środki redukcyjne stosowane sa głównie NH3 i mocznik. Tlenki azotu- przy wykorzystaniu NH3- redukowane są do azotu i wody, natomiast w przypadku wykorzystania mocznika otrzymuje się azot, wodę i dwutlenek węgla
CO(NH2)2+NO+1/2O2=2N2+CO2+2H2O