TECHNIKI OCZYSZCZANIA SPALIN

Transkrypt

1 Wydział Mechaniczno-Energetyczny Maria Mazur Wrocław 2010 TECHNIKI OCZYSZCZANIA SPALIN 1

2 Konspekt wykładu 1. PROCESY ENERGETYCZNEGO SPALANIA PALIW JAKO ŹRÓDŁO EMISJI PYŁÓW I GAZÓW DO POWIETRZA ATMOSFERYCZNEGO: struktura zuŝycia nośników energii pierwotnej i emisja zanieczyszczeń z terenu Polski, destrukcyjne oddziaływanie energetyki na środowisko, szacowanie unosu pyłu, SO 2, NO x i CO 2 w spalinach kotłowych 2. ODPYLANIE SPALIN 2.1. POJĘCIA PODSTAWOWE: gaz zapylony, stęŝenie pyłu w gazie, skład ziarnowy pyłu, systematyka odpylaczy, całkowita i przedziałowa skuteczność odpylania, odpylanie wielostopniowe, koszty odpylania 2.2. ODPYLACZE MECHANICZNE Odpylacze grawitacyjne (komory osadcze): zasada działania, rozwiązania konstrukcyjne, charakterystyka eksploatacyjna Koncentratory inercyjne: zasada działania, rozwiązania konstrukcyjne, charakterystyka eksploatacyjna Cyklony: zasada działania, czynniki decydujące o skuteczności odpylania (siła odśrodkowa, czas przebywania gazu w komorze roboczej, wyprowadzenie gazu odpylonego, szczelność zamknięcia pyłowego), rozwiązania konstrukcyjne cyklonów bateryjnych i multicyklonów, charakterystyka eksploatacyjna 2

3 Konspekt wykładu Koncentratory odśrodkowe: zasada działania, rozwiązania konstrukcyjne, charakterystyka eksploatacyjna PrzeciwbieŜny odpylacz cyklonowy: budowa i zasada działania, rola gazu pomocniczego, recyrkulacja, zdolności separacyjne, charakterystyka eksploatacyjna 2.3. ODPYLACZE FILTRACYJNE FILTRY WORKOWE: proces filtracji, zasada budowy i działania, zdolności separacyjne filtra workowego, własności struktur filtracyjnych, zasady doboru powierzchni filtracyjnej, metody regeneracji struktur filtracyjnych, filtry pulsacyjne, diagnozowanie i problemy eksploatacyjne, zalety, wady i zakres stosowania 2.4. ODPYLACZE ELEKTROSTATYCZNE ELEKTROFILTRY: podstawowe zespoły elektrofiltru, proces elektrostatycznego odpylania gazów (ulot ujemnej biegunowości, jonizacja gazu, ładowanie ziaren pyłu, osadzanie ziaren pyłu na elektrodzie zbiorczej), systematyka elektrofiltrów (elektrofiltry wielostrefowe i wielosekcyjne), rozwiązania konstrukcyjne (komora robocza, elektrody emisyjne i elektrody osadcze, systemy strzepywania elektrod, zespoły zasilania elektrofiltrów i ich funkcje, układy odprowadzania wytrąconego pyłu, problemy eksploatacyjne (właściwości gazu, stęŝenie pyłu, rezystywność pyłu i metody jej obniŝania), metody podwyŝszania skuteczności odpylania, zalety, wady i zakres stosowania 3

4 Konspekt wykładu 3. ODSIARCZANIE SPALIN 3.1. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PROCESU, SYSTEMATYKA METOD: technologie odpadowe, bezodpadowe, regeneracyjne, proces suchy, półsuchy i mokry 3.2. METODA SUCHA: schemat instalacji, reakcje procesowe, rodzaj sorbentu i typ paleniska a skuteczność odsiarczania 3.3. METODA SUCHA Z NAWILśANIEM (HYBRYDOWA): schemat instalacji, reakcje procesowe, porównanie kosztów i skuteczności odpylania dla róŝnych wariantów metody hybrydowej 3.4. METODA PÓŁSUCHA: schemat instalacji, reakcje procesowe 3.5. METODA MOKRA: schemat instalacji, reakcje procesowe, aspekty ekologiczne odsiarczania spalin metodą mokrą wapienną 4. ODAZOTOWANIE SPALIN: pochodzenie tlenków azotu w spalinach (tlenki termiczne, tlenki paliwowe), systematyka metod (organizacja procesu spalania, konwersja tlenków azotu do dwutlenku azotu w palenisku i poza nim), techniki ograniczania emisji tlenków azotu (zmniejszenie nadmiaru powietrza, recyrkulacja spalin, stopniowanie powietrza, reburning, SNCR, SCR), analiza porównawcza róŝnych metod, koszty odazotowania 5. SEKWESTRACJA DWUTLENKU WĘGLA: etapy sekwestracji, separacja CO 2 ze strumienia spalin, trwałe zdeponowanie lub unieszkodliwienie CO 2 (deponowanie w morzach i oceanach, mineralizacja CO 2, sekwestracja geologiczna ), monitoring minimalizacja ryzyka sekwestracji geologicznej 4

5 1. PROCESY ENERGETYCZNEGO SPALANIA PALIW JAKO ŹRÓDŁO EMISJI PYŁÓW I GAZÓW DO ATMOSFERY 1.1. Struktura zuŝycia nośników energii pierwotnej w Polsce 1.2. Destrukcyjne oddziaływanie procesów energetycznego spalania paliw na środowisko 1.3. Poziom emisji zanieczyszczeń z terenu Polski (w mln Mg/rok) 1.4. Struktura emisji SO 2 i NO x z terenu Polski 1.5. Szacowanie unosu pyłu i SO Wskaźniki unosu NO x oraz CO 2 5

6 1.1. Struktura zuŝycia nośników energii pierwotnej w Polsce (2007 rok) ZuŜycie ogółem 5% ZuŜycie do produkcji energii elektrycznej 13% 23% 60% 96% WĘGIEL ROPA NAFTOWA GAZ HYDROENERGIA INNE ODNAWIALNE 6

7 1.2. Destrukcyjne oddziaływanie procesów energetycznego spalania paliw na środowisko depozycja zanieczyszczeń pyłowych (popiół lotny) i gazowych (SO 2, NOx, CO 2 ) w atmosferze, UNOS TECHNOLOGIE REDUKCJI ZANIECZYSZCZEŃ EMISJA depozycja odpadu paleniskowego (popiół, ŜuŜel) i nadkładu (górnictwo odkrywkowe) w litosferze, degradacja jakości wód powierzchniowych (wprowadzanie zasolonych wód kopalnianych), obniŝanie poziomu wód gruntowych (wydobywanie węgla). 7

8 Poziom emisji zanieczyszczeń z terenu Polski (w mln Mg/rok) 400 CO pył 200 SO 2 NO x

9 1.4. Struktura emisji SO 2 i NO X z terenu Polski 1990 rok 2007 rok inne procesy SO 2 inne procesy SO 2 transport energetyka 64,5 % transport energetyka 66,8 % inne procesy NO 2 inne procesy NO 2 transport 37,5 % energetyka 39,1 % transport 39,4 % energetyka 39,5 % 9

10 1.5. Szacowanie unosu pyłu i SO 2 Strumień masy popiołu lotnego unoszonego w spalinach paliwa płynne - 0,4-0,5 kg/t paliwa paliwa gazowe ~ 7 kg/106m3u paliwa paliwa stałe U = 0,01 B A r a u, kg/s gdzie: B zuŝycie paliwa, kg/s A r - zawartość popiołu w paliwie,% a u - współczynnik unosu popiołu (a u = 0,05 0,80 Strumień masy SO 2 unoszonego w spalinach U = 0,02 k B S r,kg/s gdzie: B zuŝycie paliwa, kg/s S r - zawartość siarki w paliwie w stanie roboczym,% k = 0,80 dla palenisk rusztowych k = 0,95 dla palenisk pyłowych k = 1,00 dla palenisk na paliwa płynne i gazowe 10

11 1.6. Wskaźniki unosu NO x oraz CO 2 Unos NO x w mg/ MJ gaz ziemny turbina gazowa siłownia kondensacyjna ciepłownia Unos CO 2 w kg/kwh Węgiel brunatny 0,40 mały kocioł Węgiel kamienny 0,35 olej opałowy mały kocioł palniki wirowe palniki niskoemisyjne Olej opałowy cięŝki Olej opałowy lekki Gaz ziemny 0,30 0,26 0,20 węgiel pal. niskoem.+ reduk. katalit. 60 spalanie w warstwie fluidalnej 115 spalanie na ruszcie 150 odpady drewna ruszt