1. SMOG

Zanieczyszczenie powietrza powstające z połączenia dymu i mgły.

Rodzaje: smog londyński, smog fotochemiczny typu Los Angeles

• Podczas inwersji temperatury znajdująca się w powietrzu para wodna może osiągnąć temperaturę niższą od punktu kondensacji (rosy) i pojawia się mgła, która może na skutek rozpuszczania szkodliwych gazów zawierać wszystkie zanieczyszczające atmosferę substancje.

• Smog jest nieprzenikalny dla światła, co przedłuża stan inwersji.

SMOG LONDYŃSKI

• Spowodowany głównie zanieczyszczeniami pochodzącymi ze spalania paliw

• Zawiera przede wszystkim dymy, sadze, tlenki siarki, tlenki węgla, pyły, ma odczyn kwaśny

• Działa na organizm parząco, wywołuje choroby serca, płuc, masowe zachorowania i nagłe zgony

SMOG FOTOCHEMICZNY TYPU LOS ANGELES

• Powstaje w słoneczne dni, przy dużym ruchu ulicznym

• Źródłem są spaliny samochodowe zawierające nienasycone węglowodory, NOx, CO, które pod wpływem promieniowania słonecznego reagują ze sobą tworząc silnie utleniające związki z dużym udziałem ozonu

• Głównym składnikiem smogu fotochemicznego jest azotan nadtlenku acetylu (PAN)

• Tworzy się też azotan nadpropionylu (PPN) oraz azotan nadbenzoilu (PBN), są to substancje bardziej toksyczne od PAN

• Smog zawiera również ozon troposferyczny

• Formaldehyd, ketony

Smog atakuje drogi oddechowe, podrażnia oczy, uszkadza rośliny itp.

1. ELEKTROFILTRY

Działanie elektrofiltrów polega na ładowaniu elektrostatycznym cząstek oraz wydzielaniu naładowanych cząstek z pola elektrycznego.

Wyładowanie koronowe

Wyładowanie przy ciśnieniu atmosferycznym występujące w obszarze silnie niejednorodnego pola elektrycznego o dużym natężeniu przejawia się słabym świeceniem dookoła przewodnika, gdy natężenie pola elektrycznego wokół niego przekracza określoną wartość.

ZASADA DZIAŁANIA : Mamy elektrodę emisyjną - katodę, oraz elektrodę osadczą - anodę, a także cząstki zanieczyszczeń, gazu oraz pyłu. Elektroda emisyjna emituje elektron, który trafia na obojętną cząsteczkę gazu i jonizuje ją (ładunek ujemny). Ta cząsteczka zaczyna “wyłapywać” wszystkie naładowane elektrycznie cząstki aerozolowe i ten twór (elektroda, cząstka gazu i wyłapane cząstki pyłu) wędruje w kierunku elektrody osadczej. Ponieważ ona jest uziemiona, następuje osadzanie się tych cząstek, a więc wydzielenie pyłu - cząstki pyłu opadają ze ścianki elektrody osadczej do dolnej części elektrofiltru.

ZALETY ELEKTROFILTRÓW

• Siły działające na cząstki aerozolowe zależą od ładunku elektrycznego uzyskanego przez cząstki oraz od potencjału pola

• Przy odpowiednio dużym gradiencie pola, rzędu kilku kV/cm, możliwe jest wydzielanie cząstek submikronowych

• Siły pola elektrycznego działają bezpośrednio na cząstki, dlatego też elektrolity charakteryzują się dużą efektywnością wykorzystania energii przy małym spadku ciśnienia gazu, 50-200 Pa

• Istnieje możliwość odpylania bardzo dużych strumieni gazu w wysokich temperaturach

WADY ELEKTROFILTRÓW

• Czułość na zmiany właściwości fizykochemicznych gazu cząstek oraz na zmianę objętości strumienia gazu

• Możliwość blokowania ich wnętrza wydzielanym pyłem

• Możliwość wyładowania łukowego

• Korozję wnętrza odpylacza

• Mimo prostych zasad działania odpylanie w elektrofiltrach jest jednak skomplikowane, gdyż zależy od wielu parametrów, m.in. od aparatury i technologii procesów przemysłowych będących źródłem emisji zanieczyszczeń

1. CYKLONY – zasada działania, czynniki wpływające na sprawność odpylania

Odpylanie gazów - usuwanie z nich cząstek aerozolowych, cząstki te mogą być stałe lub ciekłe.

Proces odpylania gazu - usuwania cząstek stałych, prowadzony jest w odpylaczach, natomiast proces usuwania kropel cząstek ciekłych prowadzony jest w odkraplaczu.

Odpylacz - zespół urządzeń oraz części służących do odpylania spalin, znajdujących się pomiędzy początkiem króćca wlotowego odpylacza i końcem króćca wylotowego spalin oraz króćcami wylotowymi lejów zbiorczych pyłu.

W odpylaczach odśrodkowych - cyklonach wykorzystuje się bardziej efektywny mechanizm rozdzielania, polegający na oddziaływaniu sił odśrodkowych na cząstki aerozolu.

Odpylacze charakteryzują się:

• Prostą, zwartą budową

• Brakiem części ruchomych

• Możliwością pracy w wysokich temperaturach i przy dużych ciśnieniach

• Niskimi kosztami wykonania

• Nieskomplikowaną obsługą

Zasadniczą wadą cyklonów jest duży spadek ciśnienia, niezbędny do efektywnego odpylania, znaczne opory przepływu, zużywanie się w wyniku erozji

Sprawność odpylania cyklonów wzrasta przede wszystkim wraz ze:

• Zwiększeniem średnicy i gęstości cząstek

• Zmniejszaniem średnicy cyklonu przy zachowaniu odpowiednich proporcji pozostałych wymiarów

• Zwiększaniem prędkości gazu do u<<up

• Wzrostem przyczepności cząstek do ścian cyklonu

Spadek ciśnienia gazu Δp występujący podczas przepływu gazu przez cyklon, tj. Pomiędzy przewodem wlotowym i rurą odlotową, związany jest z mocą, jaką należy dostarczyć do układu odpylania:

N=V*Δp

2 wada to problem rownego rozdzialu powietrza w baterii

Spadek ciśnienia gazu w cyklonie następuje w wyniku:

• Oporów tarcia na wlocie do cyklonu

• Strat energii gazu podczas rozprężania się gazu po przedostaniu się do wnętrza cyklonu i przechodzenia w ruch obrotowy

• Oporów tarcia o ściany wnętrza cyklonu

• Strat energii wskutek turbulencji w cyklonie

• Strat energii wskutek sprężania gazu na wylocie z cyklonu

Spadek ciśnienia wyrazić można jako sumę spadku ciśnień (wzór)

1. ODSIARCZANIE SPALIN

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

Metody odsiarczania spalin

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.

ponadto 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

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

1. SPOSOBY EMISJI NOx i SOx NA ETAPIE PROCESU SPALANIA PALIW

dla nox i sox – stosowanie malego nadmiaru powietrza, injekcja wody / pary do strefy spalania, recyrkulacja spalin, spalanie dwustopniowe. spalanie dwustopniowe – w pierwszym eatpie spalanie zachodzi tylko w czesci stechiometrycznej do ilosc powietrza, pozostala ilosc jest podawana ponad strefe spalania palnikow, gdzie nastepuje dopalenie paliwa, inne metody to modyfikacja palnikow i nadmiar pow 20 % w kotlach fluidyzacyjnych. injekcja NH3 do komory spalania , injekcja sproszkowanego wapna i mocznika do kotla w temp 850 – 1100 st C, injekcja sproszkowanego wapna i mocznika oraz sody do kotla w t 850 – 1100 st C, dopalanie katalityczne

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%

• 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

1. ZASADA I KORZYŚCI PŁYNĄCE Z JEDNOCZESNEGO USUWANIA SOx i NOx ZE SPALIN PRZY ZASTOSOWANIU WYSOKOENERGETYCZNEJ WIĄZKI ELEKTRONÓW

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