Pytania OP nowe, PW, SEM IV, Ochrona Powietrza, Zaliczenie


  1. Definicja substancji zanieczyszczającej powietrze. W jakich stężeniach występuje w atmosferze większość zanieczyszczeń (rząd wielkości)

Substancja zanieczyszczająca powietrze - każda substancja stała, ciekła lub gazowa, która znajduje się w powietrzu w ilości większej od jej zawartości naturalnej, występująca w atmosferze w stężeniu powodującym szkodliwe efekty w zdrowiu człowieka.

Główne zanieczyszczenia: gazowe (organiczne i nieorganiczne), pyłowe (mieszanina małych cząstek stałych lub ciekłych zawieszonych w powietrzu).

  1. Możliwe podziały zanieczyszczeń powietrza - dla każdej kategorii podać definicję i 2 przykładowe zanieczyszczenia

PODZIAŁY ZANIECZYSZCZEŃ POWIETRZA

- kontrolowane emisje, które odbywają się wg określonych przepisów, pod nadzorem wykwalifikowanego personelu
- przypadkowe emisje, występujące w czasie np. wyburzania budynków, eksploatacji kamieniołomów, katastrof przemysłowych, wskutek wycieków w instalacjach przemysłowych. 

  1. Definicja wtórnych i pierwotnych zanieczyszczeń powietrza. W jaki sposób zanieczyszczenia pierwotne różnią się od wtórnych w aspekcie ochrony środowiska?

  1. Stężenie którego zanieczyszczenia w powietrzu najczęściej przekracza wartość dopuszczalne w UE? Jaka jest tego przyczyna?

  1. Jakość powietrza atmosferycznego na świecie - aktualnie

  1. Główne siły sprawcze zanieczyszczeń powietrza

Spalanie paliw (energetyka zawodowa, sektor komunalno bytowy, transport) oraz przemysł metalurgiczny

  1. Jakie cechy gospodarki polskiej i dlaczego stwarzają poważne zagrożenie dla czystości środowiska

energochłonność gospodarki narodowej jest bardzo wysoka

podstawowym nośnikiem energii pierwotnej w Polsce jest węgiel.

Energia elektryczna powstaje w 95% ze spalania węgla, natomiast energia cieplna w 80%. W procesie spalania węgla powstaje wiele toksycznych substancji, które są emitowane do atmosfery (SO2, CO2, NOx, pyły, CO, WWA)

Oznacza to, że zużywamy dużo więcej nośników energii na wytworzenie PKB niż kraje rozwinięte, a nośnikami tymi są w ponad 70% paliwa stałe, których wykorzystywanie skutkuje zagrożeniem dla środowiska i zdrowia ludzkiego. Zużycie węgla w Polsce maleje, lecz wciąż stawia kraj na jednym z pierwszych miejsc w Europie. W procesie spalania węgla powstaje wiele toksycznych substancji, które są emitowane do atmosfery (dwutlenek siarki, dwutlenek węgla, tlenki azotu, pyły, tlenek węgla, wwa.

  1. Powody dla których ochrona atmosfery w XXI wieku jest tak ważna

  1. Najpoważniejsze problemy związane z OA w skali kraju

Szczególnie istotne zagrożenia i problemy w skali kraju to:

  1. Miasta na świecie, w których w latach 2012-2014 odnotowano epizody wysokich stężeń zanieczyszczeń pyłowych. Proszę wybrać jeden przypadek i omówić jego przyczyny i przebieg

Paryż (marzec 2014, 180 µg/m3), Pekin (styczeń 2013, 886 180 µg/m3; styczeń 2014), Ateny (grudzień 2012/styczeń 2013)

  1. Jakie zanieczyszczenia stanowią obecnie największe bezpośrednie zagrożenie dla zdrowia ludzkiego? W którym rejonie świata zagrożenie to jest największe a w którym najmniejsze?

- cząstki o średnicach większych od 10 µm zatrzymują się w górnych odcinkach dróg oddechowych, skąd są wydalane;

- PM10 ( z wykluczeniem PM2.5) przenikają do płuc, ale się tam nie akumulują, mogą się akumulować w górnych odcinkach dróg oddechowych;

- PM2.5 przenikają do najgłębszych partii płuc, gdzie są akumulowane.

Najgorszy stan jakości powietrza- Półkula Północna zwłaszcza w rozbudowujących się bardzo intensywnie megamiastach azjatyckich. Azjatyckie ABC- azjatycka brązowa chmura : emisja zanieczyszczeń powstających na skutek naturalny oraz antropogeniczny. W Europie- najgorszy stan jakości powietrza obserwuje się w miastach, gdzie żyje prawie ¾ populacji Europy. Najczystszym krajem w Europie jest Estonia.

  1. Definicja i charakterystyka pyłu oraz 3 przykłady cząsteczki wtórnej.

Pył - mieszanina małych cząstek stałych zawieszonych w powietrzu. Stosuje się następujący podział pyłów, ze względu na rozmiar cząstek:

Wpływają na zmiany bilansu radiacyjnego atmosfery a także są przyczyną zmniejszenia przejrzystości atmosfery.

Pył znajdujący się w powietrzu atmosferycznym zmienia swoje właściwości zmienia się ośrodek dyspersyjny. Pyły różnią się między sobą: pochodzeniem, morfologią, składem frakcyjnym, składem chemicznym.

Pyły są zawsze mieszaniną związków organicznych i nieorganicznych.

Przykłady cząstki wtórnej:

- freony CFC, halony, PFC

- ozon- największe zanieczyszczenie wtórne

  1. Pyły ultradrobne /PM2,5/coarse - skład, czas przebywania w atmosferze, najważniejsze procesy usuwania z atmosfery

  1. Dlaczego PM klasyfikuje się za pomocą średnicy zastępczej?

  1. Co to jest BC? Źródła, wpływ na zdrowie

Black Carbon - (sadza)

  1. Ozon troposferyczny/stratosferyczny - charakterystyka

  1. Czy stężenia ozonu są wyższe w Warszawie, czy w Puszczy Kampinoskiej? Dlaczego?

Stężenie ozonu jest wyższe w Puszczy Kampinowskiej. Maksymalne stężenia ozonu występują po stronie zawietrznej, w pewnym oddaleniu od miejsc emisji prekursorów ozonu. Rejonami narażonymi na najwyższe stężenia ozonu będą zatem obszary na zawietrznej stronie miasta, znajdujące się w takiej odległości, że czas wędrówki mas powietrza znad obszaru o dużej emisji tlenków azotu i węglowodorów jest dostatecznie długi, by w wyniku reakcji fotochemicznych doszło do wzrostu stężeń.

  1. Wymienić zanieczyszczenia prekursorskie dla ozonu troposferycznego i ich główne źródła emisji.

CO, metan, tlenki azotu, węglowodory. Główne źródła emisji: zanieczyszczenia przemysłowe, silniki spalinowe.

  1. Jakie związki należą do grupy NMLZO i które z nich mają negatywny wpływ na zdrowie ludzkie?

Do NMLZO należą:

  1. Jakie grupy zanieczyszczeń należą do TZO, które z nich mają negatywny wpływ na zdrowie ludzkie?

Stanowią pozostałości po stosowanych dawniej środkach ochrony roślin, preparatach owado- i grzybobójczych, środkach do konserwacji drewna. Poprzez środowisko - z żywnością, przez skórę i drogą oddechową - dostają się do organizmów ludzi i zwierząt. Nie są wydalane i nie ulegają rozkładowi, gromadzą się w organizmach, powodując z czasem ciężkie choroby.

Do TZO należą:

  1. Jakie związki należą do halogenowych pochodnych węglowodorów, jakie są ich właściwości i jaki jest ich wpływ na środowisko ziemskie?

  1. Naszkicować i omówić powiązana podanego zanieczyszczenia powietrza z wymienionymi na wykładzie grupami zanieczyszczeń oraz wpływem na środowisko, zdrowie ludzkie i klimat (schemat z raportu EEA, 2012)

  1. Omówić zdrowotne, środowiskowe i klimatyczne skutki oddziaływania podanego zanieczyszczenia (PM, O3, NOx, SO2, CO, Pb, Hg, benzen, BenzoaPirenu)

  1. Załóżmy, że Pan X był eksponowany przez 2 h na zanieczyszczenie Y w stężeniu 100 μg/m3. Jakie jeszcze dane musimy zgromadzić, aby ocenić potencjalny wpływ tej ekspozycji na Pana X?

Jakie zanieczyszczenie, dawka maksymalna, maksymalny czas ekspozycji danego zanieczyszczenia, jak bardzo toksyczne jest zanieczyszczenie

  1. Rola rodników w atmosferze

Rodnik OH- najważniejszy utleniacz w atmosferze

Rodnik azotanowy NO3, oraz cząsteczka ozonu O3 również są ważnymi utleniaczami w atmosferze.

Również rodniki HO2 odgrywają ważną rolę i czasami suma OH i HO2 jest nazywana HOx. Najważniejszym utleniaczem jest jednak rodnik hydroksylowy OH. Bardzo łatwo wchodzi w reakcje chemiczne i jest w stanie utlenić większość substancji chemicznych tworzących się w troposferze.  Dlatego też OH jest nazywany "proszkiem do prania atmosfery".

  1. Prekursory: zanieczyszczeń fotochemicznych/zakwaszających/cząsteczek wtórnych

Prekursorzy - związki, które ulegają w atmosferze tworzą zanieczyszczenia wtórne
dla zanieczyszczeń fotochemicznych -> tlenek węgla, metan, niemetalowe lotne związki organiczne, tlenki azotu
dla substancji zakwaszających -> (podstawowe związki zakwaszające: związki siarki, aerozol siarczanowy, azotanowy, amonowy)
ich redukcja jest konieczna dla ograniczenia skutków oddziaływania zanieczyszczeń wtórnych. Proces nie jest procesem liniowym, a czasami może mieć odwrotny do zamierzonego skutek.

Całkowita emisja głównych zanieczyszczeń powietrze w Polsce

Rodzaj zanieczyszczeń

Emisja 1989 w Gg

Emisja 2004 w Gg

Pyły zawieszone TSP

835

443

SO2

4180

1241

NOx

1550

804

CO

7300

3425

  1. Wyjaśnić dlaczego niektóre zanieczyszczenia powietrza przenoszone są na tzw. dalekie odległości (LRT)/do górnych warstw atmosfery.

Transport na dalekie odległości zanieczyszczeń odpowiedzialnych za kwaśną depozycję wynika z faktu, że:

  1. Jakie zanieczyszczenia są emitowane do atmosfery ze spalania: węgla/ropy naftowej/gazu ziemnego?

Węgiel ---> NOx+ CO2(CO) , SO2, PM, LZO, TZO w tym WWA, PCDD/F

ROPA --> NOx +CO2 (CO) , SO2, VOCs , PM 2,5 (z oleju napędowego , samochodów z silnikiem diesla)

GAZ --> NOx+CO2(CO) , CH4 , inne LZO

  1. O ile procent jest mniejsza emisja CO2, NOx, SO2 i pyłów z elektrowni gazowej w porównaniu do elektrowni węglowej? Dlaczego?

Elektrownia gazowa a węglowa przy wytwarzaniu tej samej ilości energii elektrycznej emituje : CO2 - o 50% mniej , NOx - 75% mniej SO2 - o 99,9% mniej, pyłów- 99,6 % mniej.

  1. Rząd wielkości emisji zanieczyszczeń powietrza w Polsce

  1. Zanieczyszczeń podstawowych? - w ilościach bardzo dużych i powszechnie 328 mln ton na rok.

  2. Zanieczyszczeń specyficznych? - specyficznych w mniejszych ilościach i tylko z niektórych źródeł
    0,3-2,5 mln ton na rok

  3. Jaka jest maksymalna różnica w rzędzie wielkości emisji pomiędzy poszczególnymi zanieczyszczeniami powietrza?

  1. SNAP97 (co to jest, jakie zanieczyszczenia, ile, jakie działy gospodarki)

    2. SNAP97

    TRADYCYJNE

    Procesy spalania w sektorze produkcji i transformacji energii

    ENERGETYKA

    Procesy spalania w sektorze komunalnym i mieszkaniowym

    KOM-BYT

    Procesy spalania w przemyśle

    PRZEMYSŁ

    PRZEMYSŁ

    Procesy produkcyjne

    Wydobywanie i dystrybucja paliw

    Zastosowanie rozpuszczalników

    Transport drogowy

    TRANSPORT

    TRANSPORT

    Inne pojazdy i urządzenia

    Zagospodarowanie i unieszkodliwianie odpadów

    SPALANIE ODPADÓW

    Rolnictwo, leśnictwo i zmiana użytkowania gruntów

    ROLNICTWO

    Przyroda/ inne źródła emisji

    PRZYRODA

    1. Metoda inwentaryzacji emisji ze źródeł punktowych/liniowych/powierzchniowych

    1. Dwa/trzy (aby razem stanowiły 75-80% emisji) najważniejsze sektory w strukturze emisji podanych zanieczyszczeń powietrza w Polsce:

    a. SO2, NOx

    - Procesy spalania w sektorze produkcji i transformacji energii

    - Procesy spalania w sektorze komunalnym i mieszkaniowym

    - Procesy spalania w przemyśle

    b. Pyły pierwotne

    - spalanie w sektorze komunalnym i mieszkaniowym

    -transport

    -spalanie w energetyce

    c. CO

    - Procesy spalania w sektorze komunalnym i mieszkaniowym

    - Transport drogowy

    -Procesy spalania w przemyśle

      1. WWA

      2. PCDD/F

      3. Pb, Hg

    1. Dla których zanieczyszczeń struktura emisji w Polsce istotnie różni się od uśrednionej struktury w UE. Co jest tego przyczyną?

    SO2 - duże zużycie węgla jako paliwo w przemyśle i energetyce, niskie NOx

    1. Omówić rozkład przestrzenny emisji SO2 i pyłów w Polsce

    1. Trendy emisji podstawowych zanieczyszczeń powietrza w Polsce/UE w latach 1990-2012

    Zanieczyszczenie CO2 i wzrost temperatury

    0x01 graphic

    1. Od czego zależy wielkość emisji zanieczyszczeń do atmosfery:

      1. W energetyce aktywność (np. wielkość produkcji, rodzaj i zużycie paliw, zużycie surowców)
        czas i rodzaj pracy (system zmianowy, ciągły, sezony pracy)
        liczba kominów i ich wysokość
        rodzaj i skuteczność urządzeń do redukcji emisji

      2. W sektorze komunalno-bytowym

    - ilość mieszkań wyposażonych w systemy centralnego ogrzewania
    - gęstość zaludnienia

      1. W transporcie (proszę narysować zależność wskaźnika emisji wybranego zanieczyszczenia od v[km/h]

    Wielkość emisji ze źródeł komunikacyjnych zależna jest od ilości i rodzaju samochodów oraz rodzaju stosowanego paliwa jak również od procesów związanych ze zużyciem opon, hamulców a także ścierania nawierzchni dróg

    1. Narysować zależność emisji SO2, pyłów, NOx i CO2 od temperatury spalania w LCP.

    0x01 graphic

    1. Od jakich parametrów i czynników zależy stężenie zanieczyszczeń w gazach odlotowych elektrowni dla danego rodzaju paliwa (np. węgiel kamienny)?

    Emisja zanieczyszczeń powietrza zależy od:

    1. Typu paleniska i techniki spalania

    2. Warunków spalania

    3. Temperatury spalania

    4. Typu i właściwości paliwa

      1. Paliwa stałe:

        1. Mineralne: węgiel kamienny + brunatny, torf

        2. Biomasa stała: odpady drzewne i roślinne, odpady rolnicze

      2. Paliwa płynne:

        1. Ropa

        2. Benzyny, olej napędowy, paliwa syntetyczne, biodiesel, alkohole…

      3. Paliwa gazowe

    5. Niezależne od typu paliwa NOX!!!

    6. Węgiel NOX + CO2, (CO), SO2, PM, LZO, TZO (trwałe zanieczyszczenia organiczne) w tym: WWA, PCDD/F (dioksyny i furany)

    7. Ropa NOX + CO2, (CO), SO2, VOCS (lotne odpady organiczne), PM2,5 ( z oleju napędowego, samochody diesel)

    8. Gaz NOX + CO2, (CO), SO2, CH4, inne LZO (lotne związki organiczne)

    1. Dla jakich zanieczyszczeń oraz w jakim podziale źródeł emisji normowana jest emisja do atmosfery z dużych źródeł spalania/transportu? Jednostki standardów emisji?

    SNAP97

    Inwentaryzacja emisji zanieczyszczeń powietrza w układach klasyfikacji SNAP97 i TRADYCYJNEJ

    SNAP97

    TRADYCYJNE

    Procesy spalania w sektorze produkcji i transformacji energii

    ENERGETYKA

    Procesy spalania w sektorze komunalnym i mieszkaniowym

    KOM-BYT

    Procesy spalania w przemyśle

    PRZEMYSŁ

    PRZEMYSŁ

    Procesy produkcyjne

    Wydobywanie i dystrybucja paliw

    Zastosowanie rozpuszczalników

    Transport drogowy

    TRANSPORT

    TRANSPORT

    Inne pojazdy i urządzenia

    Zagospodarowanie i unieszkodliwianie odpadów

    SPALANIE ODPADÓW

    Rolnictwo, leśnictwo i zmiana użytkowania gruntów

    ROLNICTWO

    Przyroda/ inne źródła emisji

    PRZYRODA

    W transporcie jest emisja ze spalania paliw jak i ze ścierania hamulców, powierzchni ziemi, drogi i ze ścierania opon.

    Jednostką standardów emisji jest [mg/m3]

    1. Na jakich ustaleniach opiera się zintegrowana polityka ochrony powietrza i klimatu w UE?

    Regulacje:

    Limity krajowe (Konwencja LRT)

    Standardy emisyjne

    Standardy „produktowe”

    SNAP97

    Inne klasyfikacje

    POP

    Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 8 lutego 2007r. w sprawie szczegółowych wymagań, jakim powinny odpowiadać programy ochrony powietrza, Dz. U.2008 Nr 38, poz. 221

    1. Co musimy rozważyć przed dokonaniem wyboru konkretnej metody odsiarczania/odpylania spalin dla danego zakładu przemysłowego?

    Metody i technologie ochrony atmosfery są to urządzenia, procesy i działania wykorzystywane do redukcji emisji zanieczyszczeń. Wybór metody zależy od: uwarunkowań środowiskowych, inżynierskich i ekonomicznych, rodzaju i ilości zanieczyszczeń, kosztów inwestycyjnych.

    1. Jakie są istotne wpływy rodzaju kotła i warunków spalania na emisję zanieczyszczeń powietrza?

    1. Jakie metody zapobiegania emisjom do atmosfery, i z jaką skutecznością możemy zastosować dla pyłów/SO2/NOx:

    a) przed spalaniem paliwa- zapobieganie zanieczyszczeniom
    Metody: poprawa wydajności energetycznej w zakresie wytwarzania i zużycia energii
    Jak?: zwiększenie energetycznej sprawności urządzeń, wydajniejsza konwersja energii w przemyśle, transporcie, mieszkaniach, usługach, zmniejszenie strat w dystrybucji, wzrost efektywności wykorzystania energii finalnej, większa oszczędność energii finalnej
    b) w trakcie palenia paliwa- czyli redukcja u źródła
    rodzaje:
    -konwersja paliw- zmiana paliwa, przeróbka paliwa( przerób węgla kamiennego na paliwa płynne, gazyfikacja paliw , do niedawna z konieczności, niedostępność określonych typów paliw kopalnianych np. przez wojny lub ceny. A aktualnie USA, UE i gospodarka wodorowa)
    -zmiany paliwa- przykłady
    • Węgiel -> węgiel o mniejszej zawartości siarki ( SO2 maleje)
    • Węgiel -> węgiel o mniejszej zawartości popiołu ( PM, HM maleje)
    • Węgiel -> gaz ( wszystko maleje)
    Elektrownia gazowa a węglowa przy wytwarzaniu tej samej ilości energii emituje o 50% mniej CO2, o 75% NOx, o 99,9% mniej SO2 i o 99,6% mniej pyłów.
    -Wzbogacenie paliw- dotyczy przed wszystkim węgla kamiennego , wzbogacenie=częściowe usunięcie S i popiołu
    Technologie:
    Metody fizyczne (etapy): rozdrobnienie węgla, mechaniczny rozdział popiołu i S od węgla,
    Metody chem i biol: mogą usunąć do 90%S

    1. Na czym polega i czemu ma służyć wzbogacanie węgla?

    Wzbogacenie węgla ma na celu częściowe lub niemal całkowite usunięcie substancji mineralnej która stanowi balast obniżający efekt kaloryczny oraz wartość technologiczną paliw stałych w procesach przeróbki chemicznej.

    Z punktu widzenia wzbogacania w węglu występują dwa rodzaje domieszek mineralnych:

    a) pochodzące z praroślin węglotwórczych oraz związki z substancją organiczną paliw w postaci związków chemicznych - tzw. wewnętrzna substancja mineralna,

    b) pochodzenia przypadkowego w postaci przerostów skał towarzyszących oraz zanieczyszczeń urobku odłamkami skał stropowych i spągowych - tzw. zewnętrzna substancja mineralna.

    Domieszki pierwszego rodzaju występują w postaci różnych pierwiastków metalicznych (Ca, Mg, Fe, Al, Na, K) wprowadzonych na miejsce wodoru w grupach funkcyjnych złożonego polimeru paliw stałych. Typowymi domieszkami tego typu są sole kwasów huminowych, żywicznych i woskowych występujące w znacznych ilościach w niżej uwęglonych paliwach stałych. Domieszek tych nie można oddzielić przez przeróbkę mechaniczną.

    Usunięcie domieszek mineralnych drugiego rodzaju jest głównym zadaniem procesu wzbogacania. Wzbogacanie tzw. mechaniczne jest stosowane głównie dla węgli kamiennych oraz dla twardych odmian petrograficznych węgla brunatnego.

    Wyróżnia się następujące sposoby wzbogacania:

    1) wzbogacanie ręczne,

    2) wzbogacanie grawitacyjne na zasadzie różnicy ciężaru właściwego (gęstości) i różnicy prędkości opadania ziaren węgla i skały płonnej:

    a) w wodzie,

    b) w cieczach ciężkich jednorodnych lub zawiesinowych (suspensyjnych),

    c) w strumieniu powietrza,

    3) wzbogacanie na zasadzie różnicy właściwości powierzchniowych węgla i skały płonnej (flotacja),

    4) wzbogacanie metodami specjalnymi.

    1. Zasady działania kotłów fluidalnych, zalety, zastosowania w PL

    Fluidyzacja - procs tworzenia sie zawiesiny drobnych czastek cial stalych w przeplywajacym z dolu ku gorze gazie
    Korzyści z kotłów fluidalnych
    - wieksza sprawnosc procesu spalania
    -bardzo dobre warunki spalania -> mozna spalac "wszystko" (odpady)
    -niższa temperatura spalania
    -mniejsza emisja NOx
    - mniejsza emisja PM (WWA)
    - możliwa redukcja emisji SO2
    Zastosowanie w PL
    -Elektrownia Konin AFBC
    -Elektrownia Torów CFBC
    -Elektrownia Jaworzno III CFBC
    -elektrownia żerań
    - elektrownia zagisza

    1. Jaką redukcję i jakich zanieczyszczeń możemy uzyskać stosując kotły fluidalne?

    Usuwanie SO2
    wraz z węglem dodaje się sorbent
    Redukcja emisji SO2 80-95%
    Redukcja emisji NOx o 50-80% w stosunku do paleniska pyłowego
    Redukcja emisji pyłu (TSP, PM10, PM2.5) ok 80% w stosunku do paleniska pyłowego
    Redukcja emisji BaP ok 20% w stosunku do paleniska pyłowego
    Redukcja emisji HCl, HF ok 99,8% w stosunku do paleniska pyłowego.

    1. Omówić jeden z dwóch podstawowych procesów stosowanych do oczyszczania spalin z zanieczyszczeń gazowych

    zanieczyszczeń gazowych.

    Do oczyszczania gazów z zanieczyszczeń gazowych wykorzystuje się prawie wszystkie podstawowe procesy wymiany masy są to tzw: procesy fizyczne:

    1. absorpcję,

    2. adsorpcję,

    3. kondensację,

    Absorpcja jest to dyfuzyjne przenoszenie cząsteczek substancji z jednej fazy (gazowej) przez granicę faz w objętość drugiej fazy (cieczy) wywołane gradientem stężenia w obu fazach. Absorpcja polega na pochłanianiu zanieczyszczeń gazowych przez ciecz (absorbent).

    W celu przeniesienia określonej masy zanieczyszczeń z gazu do cieczy konieczne jest przeniknięcie cząstek przez strefę przyległą do granicy faz i przez granicę faz, tj. przez powierzchnię międzyfazową. Przenoszenie cząsteczek do granicy faz zarówno w fazie gazowej, jak i ciekłej nazywamy dyfuzją. Szybkość absorpcji zwiększa się przez zwiększenie powierzchni międzyfazowej oraz zwiększenie szybkości dyfuzji. Zwiększenie powierzchni międzyfazowej można osiągnąć przez rozproszenie jednej fazy w drugiej np. rozproszenie fazy gazowej w cieczy przez zastosowanie bełkotki lub mieszania. Zwiększenie etapu dyfuzji realizuje się przez odpowiednio długi czas zetknięcia faz oraz przez zwiększenie burzliwości przepływu w obu fazach np.: gwałtowne mieszanie. Podczas absorpcji może zachodzić bezprzeponowa wymiana ciepła, kondensacja oraz nawilżanie gazów. Jeżeli stężenie zanieczyszczeń jest odpowiednio duże, absorpcja stanowić może metodę odzysku wartościowych substancji. Może stanowić wstępny etap oczyszczania gazu w procesie kompleksowego oczyszczania lub końcowy, gdy absorpcja jest połączona z reakcją chemiczną. Absorpcja stosowana jest wówczas, gdy stężenie zanieczyszczeń wynosi kilka procent a w przypadku gazów rozcieńczonych, gdy są one łatwo rozpuszczalne w absorbencie. Absorbentami są: woda, roztwory kwasów, zasad, soli o właściwościach utleniających lub redukujących. Szybkość absorpcji zwiększa się wówczas, gdy zachodzi reakcja chemiczna między cieczą i zanieczyszczeniem w gazie. Podczas absorpcji z reakcją chemiczną składnik ze strumienia gazu reaguje z substancją zawartą w cieczy, w wyniku, czego powstaje produkt o właściwościach odmiennych od substancji wyjściowej. Produkt ten powinien być obojętny dla środowiska nie stanowić ponownego problemu do utylizacji. Przy oczyszczaniu gazów odlotowych absorpcja z reakcją chemiczną jest jedną z zasadniczych metod usuwania zanieczyszczeń kwaśnych, takich jak SO2, SO3, H2S, NOx, HF, C12, HCl i in. Metody absorpcyjne stosowane są często w połączeniu z utlenianiem albo z biodegradacją. W metodach absorpcyjnych połączonych z utlenianiem można stosować jako absorbenty roztwory utleniaczy takich jak chlor, dwutlenek chloru, podchloryn sodowy, nadmanganian potasu oraz obecnie najbardziej popularny ozon. Ozon rozpuszczony jest w absorbencie. Reakcja pomiędzy ozonem i zaabsorbowanym zanieczyszczeniem przebiega bardzo szybko. Jednocześnie następuje likwidacja drobnoustrojów, co często ma duże znaczenie. Zastosowanie ozonu nie powoduje powstawania kłopotliwych odpadów, ponieważ produktem jego rozpadu jest tlen. Niektóre substancje zanieczyszczające gazy odlotowe można skutecznie likwidować na drodze biodegradacji za pomocą mikroorganizmów, które utleniają związki organiczne do ditlenku węgla i wody lub mineralizują zawarte w nich heteroatomy. Wytwarzana w tym procesie energia jest zużywana przez bakterie.

    Adsorpcja polega na wydzielaniu i zatrzymywaniu składników gazu na powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej (w porach) ciała stałego zwanego adsorbentem. Zatrzymywanie cząsteczek na powierzchni zachodzi w wyniku dziabania sił fizycznych i chemicznych bliskiego zasięgu.

    Typy adsorpcji:

    1) adsorpcja fizyczna (fizysorpcja)

    2) adsorpcja chemiczna (chemisorpcja)

    Adsorpcja fizyczna - związanie siłami oddziaływań międzycząsteczkowych typu Van der Waalsa. Zjawisko pokrewne do skraplania gazów i par. Energia wiązania adsorbowanych cząsteczek z powierzchnią jest porównywalna z ciepłem kondensacji. Proces adsorpcji jest egzotermiczny. Proces odwrotny, usuwanie cząsteczek zaadsorbowanych z powierzchni do przestrzeni otaczającego płynu

    zwany desorpcją wymaga, więc doprowadzenia ciepła. Liczba cząsteczek możliwa do zaadsorbowania na powierzchni adsorbentu jest ograniczona i maleje ze wzrostem temperatury. Efektywnej adsorpcji sprzyjać, więc będzie duża powierzchnia właściwa adsorbentu i niska temperatura. Adsorpcja jest selektywna i największą zdolność do adsorpcji wykazują cząsteczki gazów o dużej masie i niskiej temperaturze wrzenia. Ulegając adsorpcji, wypierają przy tym inne cząsteczki o mniejszej energii wiązania.

    Adsorpcja chemiczna - dla której energia wiązania cząsteczek na powierzchni jest tu tak duża, że zaadsorbowana substancja może być zdesorbowana tylko w postaci związku chemicznego lub usunięta jak substancja stała.

    Adsorpcja umożliwia oczyszczanie dużych strumieni gazów o małym stężeniu zanieczyszczeń do poziomu ppm. Podczas adsorpcyjnego oczyszczania gazów zanieczyszczenia o małym stężeniu, nawet 20ppm, są zatężane, co w dalszym etapie umożliwia ich spalenie lub regenerację. Ponadto tą metodą można jednocześnie usuwać z gazu więcej zanieczyszczeń, zwłaszcza substancje organiczne.

    1. Proces absorpcji w oczyszczaniu gazów odlotowych. Jakie absorbenty stosowane są dla CO2, SO2, NOx

    1. Która metoda odsiarczania spalin jest najczęściej wykorzystywana w dużych źródłach spalania i dlaczego?

    Jest to metoda mokra wapienno - gipsowa

    Zalety:

    powszechność tej metody na świecie, duża wiedza na temat technologii i jej zastosowanie na wielkich obiektach energetycznych;

    1. Mokre metody odsiarczania spalin: zasada działania, wady, zalety, zastosowania.

    metody mokre gdzie sorbent i produkt są wilgotne

    Odsiarczenie spalin metodą mokrą wapienną jest najbardziej powszechną spośród dotychczas znanych skutecznych metod usuwania SO2 ze spalin. Skuteczność odsiarczania tą metodą kształtuje się w granicach 90-95%.

    Metoda ta polega na przemywaniu spalin wodną zawiesiną wapna lub kamienia wapiennego w wieży absorpcyjnej tworząc w efekcie siarczyn wapnia CaSO3. Dodatkowe natlenienie CaSO3 powoduje jego konwersję do CaSO4, który po wytrąceniu z roztworu zostaje poddany obróbce tworząc w efekcie gips. Mączka kamienia wapiennego lub wapna palonego jest wstępnie przygotowana w formie zawiesiny wodnej w odpowiedniej instalacji. Za pomocą pomp jest następnie przetłaczana do absorbera. Specjalny układ pomp cyrkulacyjnych, rurociągów i systemu dysz zapewnia intensywne przemywanie spalin wewnątrz kolumny absorpcyjnej.

    Zaleta: wysoka wydajność, możliwość odsiarczenia spalin.

    1. Wymienić 3 typy odpylaczy i dla każdego podać siły wykorzystywane do oddzielenia pyłu od spalin

    Typy odpylaczy:

    - inercyjne, grawitacyjne, uderzeniowe

    - cyklony (multicyklony)

    - elektrofiltry

    - odpylacze filtracyjne

    - skrubery (odpylacze mokre)

    Komory pyłowe - najprostsze odpylacze grawitacyjne, działają siły grawitacji i bezwładności, najbardziej skuteczne dla zanieczyszczeń 30-40mikrom, wstępne oczyszczanie dużych strumieni gazów, temperatura 300 stopni, prędkość gazu 1-2 m/s, cząstki są osadzane na dnie zbiornika pyłu. Zalety - niskie koszty wykonania, niewielkie zapotrzebowanie mocy, małe opory przepływu, możliwość odpylania gazów gorących bez ich ochładzania, sprawność nie przekracza 70%

    Cyklony - cząstki na wlocie cyklonu wprowadzane są w ruch wirowy i podlegają działaniu siły odśrodkowej i tarcia, sprawność wzrasta ze wzrostem rozmiarów i gęstości cząstek, z długością rury wylotowej gazu, ze wzrostem prędkości gazu (potem przy ruchu burzliwym sprawność spada). Sprawność zmniejsza się ze wzrostem średnicy cyklonu, ze zmniejszeniem rozmiarów cząstek. W praktyce cyklony działają efektywnie (sprawność powyżej 90%)przy rozmiarach cząstek powyżej 10 mikro metrów

    Multicyklony - zespoły małych cyklonów osiowych usytuowanych we wspólnej obudowie. Problemem jest rozdział strumienia gazu na równe strumienie na poszczególne małe cyklony wchodzące w skład multicyklonu, ogólna sprawność 70-90%, można łączyć cyklony w baterie cyklonów równolegle (cel podobny jak w multicyklonach) i szeregowo (w celu lepszego oczyszczenia gazu)

    Odpylacze elektrostatyczne - działają siły pola elektrostatycznego i przyczepności, rozmiar cząstek - wszystkie, poza ultra-drobnymi, sprawność 96-99,9%. Najczęściej wykorzystywane w elektrowniach i elektrociepłowniach. Proces obejmuje jonizację gazu nośnego i elektryzację cząstek przepływających między elektronami katodą (elektroda emisyjna) i anodą (elektroda osadcza). Cząstki wydzielają się na przeciwnie naładowanych elektrodach pyłowych, a następnie są strząsane do zbiorników i usuwane. Zalety - wysoka sprawność przy małych cząstkach, odpylanie dużych strumieni gazu przy małych spadkach ciśnienia (siły działają jedynie na cząstki), możliwość stosowania w dużym zakresie temperatur, niskie koszty eksploatacyjne. Wady - wysoki koszt inwestycyjny, brak możliwości usunięcia zanieczyszczeń gazowych, mała elastyczność zmian parametrów procesu, duża przestrzeń zabudowy, trudności w wydzieleniu cząstek o wysokiej oporności elektrycznej.

    Odpylacze fitracyjne - Najskuteczniejsze : wszystkie rozmiary cząstek, łącznie z utra drobnymi, sprawność 99-99,9%, umiarkowany spadek ciśnienia gazu, drogie. Wydzielenie cząstek zachodzi na porowatej przegrodzie filtracyjne. Filtr stanowi worek wykonany z bawełny, wełny, tworzyw sztucznych, włókna szklanego i innych materiałów. Strumień gazu przenika przez pory tkaniny, a cząstki o większych rozmiarach zostają zatrzymane na tkaninie. Wady - duża przestrzeń zabudowy, materiały filtracyjne są kosztowne, mają różną odporność na wysoką temperaturę, wilgoć i korozję, potencjalna możliwość pożaru i eksplozji

    Skrubery - wydzielanie cząstek pyłu na kroplach cieczy, wydzielone cząstki piwstają w cieczy, tworząc zawiesinę

    1. Wymienić najważniejsze wielkości charakterystyczne odpylaczy

    - sprawność odpylania (%)

    - opory hydrauliczne (spadek ciśnienia gazu w Kpa)

    - rozchód energii KJ lub KWh zużywanej na oczyszczenie 10003 gazu na godzinę,

    - zużycie wody dla odpylaczy mokrych

    - koszty oczyszczania (inwestycyjne + eksploatacyjne)

    - częste kryterium wyboru danej metody oczyszczania

    1. W jaki sposób można przeprowadzić modernizację istniejącego elektrofiltru w celu podniesienia jego sprawności?

    Można zastosować kilka rodzajów odpylaczy współpracujących ze sobą w różnych układach. W celu podniesienia sprawności można również zwiększyć udział jednego z działających mechanizmów (najczęściej wzrost rozmiarów cząstek lub zwiększenie ich ładunku elektrostatycznego.

    n=pow gazu oczyszczonego/pow projekcyjna kolektora;

    n=(QVP*CP-QVK*CK)/QVP*CP

    1. Odpylacze mechaniczne (podany typ): zasada działania, wykorzystywane siły, skuteczność, wady i zalety

    a) Odpylacze elektrostatyczne

    Działają tam siły pola elektrostatycznego, siły przyczepności

    Rozmiar cząstek: wszystkie poza ultra drobnymi

    Sprawność: 96-99,9%

    Najczęściej wykorzystywane w polskich elektrowniach.

    Proces odpylania elektrostatycznego obejmuje jonizację gazu nośnego i elektryzację cząstek przepływających między elektrodami. Katoda(elektroda emisyjna) i anodą(elektroda osadcza).

    Cząstki wydzielają się na przeciwnie rozkładanych elektrodach pyłowych, a następnie są strząsane do zbiorników i usuwane.

    Zalety:

    Wady:

    b) Odpylacze filtracyjne

    Najskuteczniejsze.

    Rozmiary cząstek- wszystkie łącznie w ultra drobnymi

    Sprawność 99%

    Wydzielanie cząstek zachodzi na porowatej przegrodzie filtracyjnej. Filtr stanowi worek wykonany z bawełny, wełny, tworzyw sztucznych, włókna szklanego i innych materiałów.

    Strumień gazu przenika przez pory tkaniny, a cząstki o większych rozmiarach zostają zatrzymane na tkaninie.

    Wady:

    1. Na czym polegają pierwotne i wtórne metody redukcji tlenków azotu w spalinach?

    Redukcja NOx

    - metody pierwotne - modyfikacja procesu spalania dla zapobieżenia powstawania NOx

    Sprawność ok 40%, obniżenie temperatury spalania, zmniejszenie nadmiaru powietrza spalania, stopniowanie spalania, recyrkulacja spalin, stosowanie palników o specjalnej konstrukcji, redukcja tlenków azotu w palenisku, dobór odpowiedniego rodzaju paliwa - zdolność do tworzenia NOx maleje w kolejności: węgiel, ropa, gaz

    -metody wtórne - SCR - selektywna redukcja katalityczna z amoniakiem i SNCR - selektywna redukcja nie-katalityczna tańsza, sprawność mniejsza, również amoniak, kwas cyjanurowy.

    1. Porównać katalityczne i niekatalityczne metody redukcji NOx

    1. Narysować schemat ciągu technologicznego elektrowni z urządzeniami do oczyszczania gazów odlotowych dla podanego przypadku (Uwaga: stosując standardy oznaczeń graficznych)

    1. Które metody redukcji emisji CO2 należy uznać za najbardziej zalecane do zastosowania w Polsce.

    1. Co oznacza CCS oraz podać dla jakich mocy i gdzie takie instalacje aktualnie działają w skali technicznej.

    1. Naszkicować schemat podłączania instalacji oczyszczania spalin, dla elektrowni spalającej węgiel kamienny o ρ=X% i s=Y%, przy zastosowaniu metody SCR do redukcji NOx

    Ponieważ ta metoda SCR opiera się na oczyszczaniu spalin po spaleniu paliwa, narysowałbym ten schemat w taki sposób, ale głowy sobie uciąć nie dam, za co przepraszam, ale lepiej nie wymyśle:

    0x01 graphic

    Konwersja NOx do N2 z wykorzystaniem amoniaku jako gazu redukcyjnego w obecności katalizatora (np. V2O5, Pt, Rh) w temperaturach 300 - 400 oC

    1. Wymienić produkty spalania węgla i metody ich zagospodarowania

    WĘGIEL--> NOX + CO2, (CO), SO2, PM, LZO, TZO w tym WWA, PCDD/F

    Metody ich zagospodarowania:
    1)SO2--> odsiarczanie spalin (neutralizowanie /wiązanie SO2) Metody: 1. ze względu na rodzaj srobentu, 2. ze względu na sposób doprowadzenia sorbentu i sposób kontaktu z nimi spalin,3. ze względu na rodzaj i użyteczność powstającego odpadu (produktu odsiarczania)
    1-technologia wapienna
    2-metody suche, półsuche i mokre
    3-technologie bezodpadowe, regeneracyjne i odpadowe

    2)NOx --> modyfikacja procesu spalania do zapobiegania powstawania NOx i metody wtórne SCR (selektywna redukcja katalityczna, katalizatory: metale: Pt, Pd i tlenki: Fe2O3/Cr2O3, V2O5) i SNCR (selektywna redukcja niekatalityczna, z użyciem kwasu cyjanurowego)

    3) pyły - odpylacze (suche i mokre), komory pyłowe, cyklony, multicyklony i elektrofiltry

    1. Co oznacza skrót R/P? Jak jest wartość R/P dla ropy naftowej/gazu/węgla kamiennego?

    Skrót R/P - oznacza wskaźnik pokazujący, na jak długo wystarczy danego paliwa (ropa, gaz, węgiel). Jest to stosunek aktualnego poziomu rezerw do aktualnego rocznego poziomy wydobycia (produkcji). Wartość tego wskaźnika to liczba lat, jaka pozostała do wyczerpania się zasobu.

    Wartość wskaźnika „R/P” dla:

    1. ropy naftowej - około 41 lat

    2. gazu ziemnego - około 64 lata

    3. węgla kamiennego ok. 133 lata

    1. Scharakteryzować wodór jako uniwersalny nośnik energetyczny

    Wodór jako uniwersalny nośnik energetyczny jest nie tylko łatwo dostępny, ale także przyjazny dla środowiska. Wodór jest pierwiastkiem najbardziej rozpowszechnionym we wszechświecie - stanowi 79% jego masy. Jest praktycznie niewyczerpanym surowcem energetycznym, charakteryzującym się najwyższą wartością energii spalania z jednostki masy. Podczas jego spalania nie są emitowane do atmosfery żadne gazy cieplarniane, gdyż jedynym produktem spalania jest woda:
    2H    2 + O2 = 2H2O

    Zastosowanie wodoru obejmie:

    - wytwarzanie energii elektrycznej w ogniwach paliwowych, zarówno stacjonarnych jak i przewoźnych. Szczególnie obiecujące wydaje się wykorzystanie ogniw paliwowych w środkach transportu. Ogniwa paliwowe są obiecującą technologią wytwarzania energii elektrycznej w układach rozproszonych. Mają budowę modularną i ich sprawność nie zależy od mocy instalacji, co jest cechą elektrowni cieplnych.

    - wodór będzie wykorzystywany do produkcji energii elektrycznych dla celów komunalnych przy użyciu turni gazowych. Możliwa jest modyfikacja konwencjonalnych turbin gazowych do zasilania ich wodorowym lub mieszaniną wodoru z gazem ziemnym.

    - Wodór może być stosowany do zasilania silników z wewnętrznym spalaniem w samochodach osobowych, autobusach i statkach. Podobnie jak w przypadku turbina gazowych możliwe jest wykorzystanie do tych celów czystego wodoru lub jego mieszaniny z metanem.

    Wysoka wydajność oraz przyjazność

    Wysoka wydajność oraz przyjazność środowisku, pozwala śmiało nazwać go paliwem przyszłości. Głównymi zaletami wodoru jako paliwa są:

    1. Jakie są czyste technologie węglowe? Na czym polega ich wyższość nad tradycyjną energetyką węglową? Zastosowania w Polsce

    Czyste technologie węglowe (CTW) są to technologie zaprojektowane w celu poprawy skuteczności wydobycia, przeróbki, przetwarzania oraz utylizacji węgla i zwiększenia akceptowalności tych procesów z punktu widzenia wpływu na środowisko naturalne. Termin ten dotyczy całego łańcucha węglowego od wydobycia do utylizacji pozostałości jego wykorzystania. Wyróżniono cztery główne podobszary CTW:

    Kluczowymi działaniami w ramach CTW w ostatnich latach stały się kwestie związane z ograniczeniem emisji CO2 Działania te dzieli się na:

    Zalety CTW:

    Zastosowanie w Polsce:

    W Polsce czyste technologie węglowe znajdują się w fazie wdrażania. Szereg znaczących firm uruchamia pilotażowe instalacje wraz z testowaniem podziemnych magazynów. Ze względu na swoją strukturę geologiczną Polska ma ogromny potencjał podziemnego składowania CO2 . W zachodniej i centralnej Polsce głęboko pod ziemią występują porowate skały, które mogłyby zmagazynować olbrzymie ilości CO2.

    Wysokosprawne czyste technologie węglowe:

    1. Bloki gazowo - parowe: oparte na zagazowaniu węgla (IGCC)

    η = 60 - 65%

    0x01 graphic

    Wodór - uniwersalny nośnik energetyczny:

    Energetyka wodorowa:

    - przyszłość energetyczna świata ?

    - problemy: technologie pozyskiwania, transport, magazynowanie

    1. Bloki kocioł - turbina: na nadkrytyczne parametry pary

    η = 45 - 50%

    w Polsce:

  • Bloki gazowo - parowe: z ciśnieniowymi kotłami fluidalnymi

    1. Kogeneracja - co oznacza, jakie korzyści daje dla czystości powietrza/

    1. Scharakteryzować podane zanieczyszczenia powietrza (O3, PM10, NOx, SO2, CO, Pb, BaP) wg wzoru

      1. Charakterystyka (7 cech)

      2. Rząd wielkości emisji w RP + 2-3 główne sektory (jak w pytaniu 33)

      3. Wpływ na zdrowie, środowisko, klimat

      4. W jaki sposób można zredukować jego stężenia w powietrzu?


    Wyszukiwarka

    Podobne podstrony:
    sem IV OP wyklad, UCZELNIA ARCHIWUM, UCZELNIA ARCHIWUM WGiG, WGiG Rok II sem IV (2012-2013), sem IV
    MONITORING pytania (2), PW, SEM IV, Monitoring Środowiska, Zaliczenie
    pytania otwarte, PW, SEM IV, Monitoring Środowiska, Zaliczenie
    moni, PW, SEM IV, Monitoring Środowiska, Zaliczenie
    ściąga monitoring, PW, SEM IV, Monitoring Środowiska, Zaliczenie
    sem IV OP zaliczenie zagadnienia, UCZELNIA ARCHIWUM, UCZELNIA ARCHIWUM WGiG, WGiG Rok II sem IV (201
    OCHRONA POWIETRZA, inżynieria ochrony środowiska kalisz, a pwsz kalisz ioś, IV ochrona powietrza
    pwsz ioś kalisz Spalanie, inżynieria ochrony środowiska kalisz, a pwsz kalisz ioś, IV ochrona powie
    pwsz ioś kalisz zadania cw, inżynieria ochrony środowiska kalisz, a pwsz kalisz ioś, IV ochrona pow
    pwsz ioś kalisz Wilgotność gazów, inżynieria ochrony środowiska kalisz, a pwsz kalisz ioś, IV ochro
    zestawy - pytania, Inżynieria Środowiska [PW], sem 1, chemia, chemia
    OCHRONA POWIETRZA, inżynieria ochrony środowiska kalisz, a pwsz kalisz ioś, IV ochrona powietrza
    Ochrona powietrza (zaliczenie ćwiczeń), UMK, Ochrona środowiska
    mechatronika - pytania, PW, PW-semestr IV, MECTR
    Ekonomika ochrony srodowiska wyklad 18.04.05, administracja, II ROK, III Semestr, rok II, sem IV, Ek
    Ekonomika ochrony srodowiska 09.05.05, administracja, II ROK, III Semestr, rok II, sem IV, Ekonomika
    nowe regulacje rynku wlasnie wprowadzone, nauka, PW, sem 7, rynek energii

    więcej podobnych podstron