19. Scharakteryzować porównawczo metody SNCR i SCR.

SCR

NSCR

Selektywna katalityczna redukcja Skuteczność 80-95% (przy spalaniu węgli energetycznych) Czynnik redukcyjny: amoniak Zachodzi w reaktorze przy zastosowaniu katalizatora np. V2O5 , Pt, Rh Kontrola procesu niemożliwa w 100% Iniekcja w strefę temperatur 300-400 ̊C Zarówno na wejściu jak i na wyjściu z instalacji mamy N2 i H2O – najlepsza opcja Duże koszty eksploatacyjne i inwestycyjne

Selektywna niekatalityczna redukcja Skuteczność 30-50% (przy spalaniu węgli energetycznych) Czynniki redukcyjny: amoniak, mocznik Zachodzi w komorze paleniskowej Proces w pełni utrzymywany pod kontrolą Iniekcja w strefę temperatur: - amoniaku 970 ±50 ̊C - mocznika 1000±50 ̊C (w temp. niższych powstaje amoniak, natomiast wyższych powstaje więcej tlenków azotu niż bez zastosowania tej metody) Dodanie wodoru przesuwa tzw. wymagane okno termiczne w granice niższych temperatur (wymaga to jednak systemu regulacji i kontroli) Występowanie korozji amoniakalnej Wymaga utrzymywania zakresu temperatury tzw. okna termicznego Bezpieczeństwo pracy – trujący amoniak można zastąpić bezpiecznym mocznikiem

20. Podać zasadę działania elektrofiltru na przykładzie elektrofiltru rurowego (omówić kolejne fazy procesu odpylania).

Budowa elektrofiltru rurowego

1 - komora elektrofiltru, przez którą przepływa zapylony gaz

2 - elektroda emisyjna, wykonana z drutu metalowego okrągłego bądź profilowanego, o biegunowości ujemnej

3 - elektroda osadcza wykonana z gładkich bądź profilowanych blach (lub rury jak na schemacie) o dużej powierzchni, o biegunowości dodatniej

4 - transformatorowo-prostownikowy zespół zasilania elektrody emisyjnej prądem stałym o wysokim napięciu (30-80 kV, obecnie nawet >100 kV)

5 - system oczyszczania elektrod (emisyjnej i osadczej) z pyłu

Fazy procesu odpylania

• Do komory elektrofiltru wpływa zapylony gaz

• Na skutek przyłożonego wysokiego napięcia elektroda emisyjna emituje swobodne elektrony, których obecność w przestrzeni roboczej elektrofiltru inicjuje jonizację gazu prowadzącą do pojawienia się pola elektrycznego

• W pobliżu elektrody emisyjnej panuje większe natężenia pola niż przy elektrodzie osadczej, dodatnie jony gazu są silnie przyciągane przez elektrodę emisyjną - w wyniku zetknięcia z jej powierzchnią neutralizują się, a nadmiar energii oddają w postaci kwantów promieniowania – występuje charakterystyczne świecenie gazu

• W przeważającej części komory elektrofiltru występują głównie ładunki ujemne (z uwagi na neutralizację dodatnich), ziarna pyłu zbierając je na swojej powierzchni są przyciągane przez elektrodę osadczą (ma ona dodatnią biegunowość), a ich ruch zachodzi pod wpływem siły elektrycznej

• Tworzenie się spolaryzowanej warstwy pyłu na elektrodach (głównie osadczych) i usuwanie z nich pyłu na skutek drgań wywołanych w elektrodach udarami mechanicznymi

• Odprowadzenie odseparowanego pyłu i wylot odpylonego gazu z komory elektrofiltru

21. Czynniki decydujące o skuteczności metody suchego odsiarczania spalin.

• Ilość podawanego sorbentu – określana jest stosunkiem Ca/S, im więcej dostarczanego sorbentu tym większa skuteczność odsiarczania

• Rozdrobnienie sorbentu – im drobniejsze ziarna sorbentu tym ich powierzchnia aktywna jest większa, co wpływa na zwiększenie skuteczności odsiarczania (zmielenie sorbentu do ziaren o śr. rzędu kilku μm wymaga jednak bardzo dużych nakładów energetycznych)

• Rodzaj sorbentu – bardziej reaktywnym sorbentem w stosunku do kamienia wapiennego jest Ca(OH)₂ ze względu na bardziej rozwiniętą powierzchnię (jest on jednak droższy)

• Rodzaj paleniska – znacznie lepsze wskaźniki dla metody suchej uzyskuje się dla palenisk fluidalnych w porównaniu z paleniskami pyłowymi

22. Wyjaśnić celowość stosowania metod hybrydowych.

Metoda hybrydowa jest to sucha metoda odsiarczania z nawilżaniem spalin. Metodę tą stosuje się w celu zwiększenia skuteczności odsiarczania poprzez zwiększenie powierzchni aktywnej ziaren sorbentu CaO. Osiąga się to poprzez hydratację wodną lub parową. Reaktor (skruber) wyposażony jest w dysze wodne. Wprowadzenie wody inicjuje dwa procesy:

• Rozdrobnienie nie przereagowanego CaO – wzrost ich powierzchni aktywnej, zwiększenie reaktywności ziaren sorbentu

• Powstawanie aktywnego Ca(OH)₂

Reakcje procesowe zachodzące w skruberze

CaO + SO₂ → CaSO₃

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Ca(OH)₂ + SO₂ → CaSO₃ + H₂O

Ca(OH)₂ + SO₂ + ½ O2 → CaSO₄ + 2 H₂O

Należy dostarczyć sprężone powietrze aby jako produkt końcowy otrzymać gips.

Stosowana woda pochodzi z procesu odżużlania, ma ona charakter zasadowy.

23. Pojęcie jednostkowej powierzchni osadczej oraz jej wpływ na skuteczność działania elektrofiltru.

$$\mathbf{f =}\frac{\mathbf{H \bullet L}}{\mathbf{q}_{\mathbf{v}}}\mathbf{\ \ \ \ \ \ \ ,\ }\frac{\mathbf{s}}{\mathbf{m}}$$

Jednostkowa powierzchnia osadcza jest to iloczyn wysokości H i długości elektrody osadczej L odniesiony do strumienia objętości gazu q_v przepływającego przekrojem h*H, gdzie h jest odległością pomiędzy elektrodą emisyjną i osadczą. Elektrody osadcze powinny mieć dużą powierzchnię czynną o dużej wytrzymałości zmęczeniowej (udary), również przekrój komory musi być na tyle duży, aby prędkość przepływającego gazu była dostatecznie niska – dłuższy czas przebywania zapylonego gazu w komorze przekłada się na możliwość przyciągnięcia większej ilości pyłu przez elektrodę osadczą, co skutkuje wzrostem skuteczności odpylania. Podsumowując, im większa jednostkowa powierzchnia osadcza tym wyższa skuteczność działania elektrofiltru.

24. Usystematyzować stosowane w energetyce urządzenia odpylające od najmniej sprawnych do wysokosprawnych i podać, dla jakich palenisk mają zastosowanie.

Odpylacze mechaniczne

• Odpylacze grawitacyjne (komory osadcze)

niska skuteczność odpylania (zatrzymywane są ziarna δ > 100 μm, w komorach

z półkami i przegrodami δ >30 μm); zastosowanie: piece obrotowe, suszarnie obrotowe

• Koncentratory inercyjne

niska skuteczność odpylania (δgr~ 10 μm); stosowanie w kotłach rusztowych

• Cyklony bateryjne

dobra skuteczność odpylania; dla starszych kotłów z rusztem mechanicznym

• Koncentratory odśrodkowe

δgr=7μm; stosowane kotłach z paleniskami narzutowymi

• Przeciwbieżny odpylacz cyklonowy

bardzo dobra skuteczność odpylania δgr=1,5μm, zastosowanie: suszarnie, kotły rusztowe

Odpylacze filtracyjne – filtry workowe

krytyczny obszar filtracji w zakresie średnic pyłu 0,1 – 1 μm; możliwość osiągnięcia bardzo wysokich skuteczności odpylania (> 99 %, w dobrze pracującym filtrze tkaninowym, w pyle emitowanym do atmosfery nie występują frakcje pyłu większe od 5 μm); zastosowane: kotły pyłowe

Odpylacze elektrostatyczne – elektrofiltry

możliwość osiągnięcia bardzo wysokich skuteczności odpylania, powyżej 99%, ograniczona wyłącznie względami ekonomicznymi; zastosowanie: kotły pyłowe, fluidalne