Emisja CO2 jest w przybliżeniu stała dla danego paliwa i wynosi przy spalania dla węgla brunatnego 111,1 , kamiennego 91,67, oleju opałowe 72, gazu ziemnego 61,11 . Ze względu na niska zawartość CO2 w gazie ziemnym, emisja CO2 przy jego spalaniu jest niższa niż w przypadku innych paliw.
Emisja i sprawność urządzeń kotłowych :
Jest to stosunek ciepła wykorzystanego do produkcji pary Q do ciepła wprowadzonego z paliwem (B*Qw)
n= Q/(B*Qw)
Po przekształceniu otrzymujemy zależność :
CO2=( CO2wł*Q)/n
Z powyższej zależności wynika ze im niższa sprawność urządzenia kotłowego tym większa emisja CO2 i odwrotnie.
CO Tlenek węgla
Jest produktem nie zupełnego spalania węgla ( przy nie zupełnym utlenieniu substancji) :
C+ ½ O2 CO+ 10300 KJ/Kg:
Starta 70% energii
Emisja CO
Nagromadzenie CO w powietrze jest szczególnie niebezpieczne, ponieważ jest to gaz bez smaku i barwy, zapachu, a wiec zmysły ludzkie nie ostrzegają o zagrożeniu. Działanie toksyczne polega na wiązaniu Co z hemoglobiną w hemoglobinę tlenkowowęglową. Co wykazuje od 250 do 300 razy większą powinowactwo do hemoglobiny .Powstała hemoglobinę tlenkowowęglowa jest trwalsza i dziesięciokrotnie wolniej hydrolizuje od oksyhemoglobiny tworzącej się podczas normalnego procesu oddychania.
Tlenek węgla jest usuwany z atmosfery na skutek procesów samooczyszczania się atmosfery , istota tego procesu jest utlenianie CO do CO2
2CO+C—hv 2CO2
A także przez procesy asymilacji grzybów glebowych.
Dwutlenek siarki
Dwutlenek siarki (Tlenek siarki IV) powstaje głownie w wyniku spalania paliw zanieczyszczonych siarka oraz procesach hutniczych i stanowi około 90% mieszani tlenków siarki, 10% to tlenek siarki VI SO3 który z parą wodną tworzy kwas siarkowy. W powietrzu SO2 ulega utlenianiu katalitycznemu lub fotochemicznemu do SO3 który z parą wodną tworzy kwas siarkowy (VI).
SO2+ ½ O2 kat. fot SO3 H2SO4
SO2 utleniają tez wolne rodniki:
SO2+RO* SO3+R
SO2+NO2SO3+NO
Powstający w atmosferze kwas siarkowy jest bardzo agresywny, niszczy materiały oraz powoduje korozje budowli :
+ H2SO4 Ca SO4*H2O+CO2
Powstający w tym procesie gips ma większa objętość od CaCO3 co jest bezpośrednia przyczyną destrukcji budowli gdyż po pewnym czasie powleka się warstwą patyny
SO2 to bezbarwny duszący gaz który w stężeniu od 1-2 ppm jest szkodliwy dla wszystkich organizmów żywych. Najbardziej narażone są rośliny i osoby starsze cierpiące na choroby układu oddechowego i krążenia. Najmniejsze stężenie wykrywane powonieniem wynosi od 3 do 5 ppm. Rośliny również reagują nawet na niewielkie ilości SO2 w powietrzu zamianami na liściach i zmniejszeniem plonów. Powoduje również:
Opady na glebę i w wyniku tego ich zakwaszenie:
Oraz kwaśne deszcze o pH < 4,5
Działa szkodliwie również na materiały, a wiec powoduje zwiększenie korozji cynku i stali , niszczy skórę i papier, powoduje osłabienie włókien roślinnych.
Wśród technologii odsiarczania spalin wyróżnia się :
Mokre
Suche
Półsuche
Regeneracyjne
Najbardziej rozpowszechnione na świecie są instalacje mokrego odsiarczania spalin , które chociaż są najdroższe charakteryzują się największa skutecznością >90%.
Ponad 80% instalacji do odsiarczania spalin opiera się na metodzie mokrej.
Metoda mokrego odsiarczania opiera się na procesie , w którym absorbentem SO2 jest wodna zawiesina wapniowa tzw. metoda wapniowa lub kamienna, a produktem końcowym jest siarczan wapnia. Skuteczność metody zależy od stosunku stechiometrycznego Ca/S .
Zastosowanie dodatkowego etapu utleniania powoduje że produktem procesu jest czysty gips tani materiał budowlany co podnosi efektywność procesu odsiarczania , w przeciwnym wypadku produkt jest odpadem do zagospodarowania.
W metodzie suchej do komory spalania doprowadza się zmielony sorbent (kamień wapienny , kredę, dolomit, wapno palone , lun hydratyzowane.) Sorbent może być doprowadzony bezpośrednio z węgłem , z powietrzem wtórnym, , lub za pomocą specjalnych dysz. Produktem końcowym jest suchy siarczan wapnia , usuwany z komór razem i popiołem skuteczność 50% . Odmiana tego procesu jest zastosowanie dodatkowo aktywnego sorbentu wtryskiwanego do kanału wlotowego gazów spalinowych węglan sodu (tzw proces LIFAC)
W metodach półsuchych sorbentem jest zawiesina wapniowa. Najważniejszym elementem instalacji jest suszarka rozpyłowa z absorberem. Sorbent zostaje rozpylony w strumieniu spalin co powoduje odparowanie wody i wytracenie suchego produktu odsiarczania. Jako końcowy produkt odsiarczania otrzymuje się mieszaninę siarczanu i siarczynu wapnia oraz nie przereagowanego sorbentu Zaletami tej metody są : brak ścieków i niewielkie zużycie energii, a wadą to że produkt jest odpadem do zagospodarowania.
W podanych metoda SO2 zostaje trwale związany z sorbentem i powstają nowe związki chemiczne:
Są one towarem handlowym
Odpadami do składowania.
W metodach regeneracyjnych odsiarczania , sorbent może być powtórnie wykorzystany po jego regeneracji, w czasie regeneracji uzyskuje się ciekły dwutlenek siarki , kwas siarkowy i siarkę. Procesy regeneracyjne są bardziej skomplikowanie od nie regeneracyjnych droższe. A przez zbyt rozpowszechnione.
Tlenki azotu i niepalne węglowodory
Węglowodory w atmosferze zwłaszcza te które w normalnych warunkach ciśnienia i temperatury są cieczami lub gazami o dużej lot nosaci powstają z emisji nie spalonych paliw pochodnych ropy naftowej . Źródłami ich są pestycydy i procesy gazowania węgla.
Węglowodory są jednym ze składników smogu Feloes tzw. Smogu typu Los Angeles.
Tlenki azotu to głownie toksyczne gazy:
Bezbarwny i bez zapachu tlenek azotu (II) NO
Brunatny o ostrej duszącej woni , tlenek azotu IV NO2
Węglowodory z tlenkami azotu tworzą tzw. wtórne zanieczyszczenia powietrza będące głownie utleniaczami fotochemicznymi jak np. wolne rodniki i azotany (V) nadtlenków organicznych. Powstają one w zanieczyszczonym powietrzu po wpływem promieni ultrafioletowych i są zdolne do utleniania materiałów nie utlenianych przez tlen.
W konwencjonalnej instalacji spalającej paliwa powstaje prawie wyłącznie NO
NO+O2 2NO
Już w kotle utlenia się on w 5 - 10 % do NO2
2NO+ O2NO2
pozostała część NO pozostająca w atmosferze w wyniku kontaktu z tlenem.