Eliminacja smogu przez zastosowanie kotłów i pieców bezpyłowych zintegrowanych z elektrofiltrem

Transkrypt

1 Eliminacja smogu przez zastosowanie kotłów i pieców bezpyłowych zintegrowanych z elektrofiltrem A. Krupa D. Kardaś, M. Klein, M. Lackowski, T. Czech Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku

2 Stan powietrza w Polsce Smog w Krakowie

3 Rodzaje zanieczyszczeń powietrza dwutlenek siarki, SO2 dwutlenek azotu, NO2 tlenek węgla, CO benzen, ozon, pył zawieszony PM10, PM2.5 ołów, arsen, kadm, nikiel benzo(a)piren

4 Mapa zanieczyszczeń PM10 Rozkład średniorocznych stężeń pyłu zawieszonego PM10 w roku 2015 S1 - emisja z ruchu pojazdów w centrum miasta S4 - emisja z kopalni S5 - emisja z ogrzewania budynków S17 - emisja zanieczyszczeń ze składowisk, hałd S18 - emisja z pól, nieutwardzonych dróg, placów, boisk itp.

5 Mapa zanieczyszczeń PM2.5 Rozkład średniorocznych stężeń pyłu zawieszonego PM 2.5 w roku 2015 S4 - emisji z kopalni S5 emisja z ogrzewania budynków

6 Mapa zanieczyszczeń B(a)P Rozkład średniorocznych stężeń benzo(a)pirenu w roku 2015 Źródła benzo(a)pirenu

7 Głównym źródłem zanieczyszczeń powietrza jest indywidualne ogrzewanie budynków Kotły i piece emitują: pył PM 10 pył PM 2.5 benz(a)piren, B(a)P

8 Cząstki PM2.5 (<2.5 µm) Cząstki zebrane w monitoringu powietrza Duża zawartość metali ciężkich (głównie: Se, Zn, As, Cd, Hg, Ni, Pb, Cr, Sr, Be, V, U) w stężeniach większych niż w cząstkach dużych (>10 mm). Zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych o właściwościach toksycznych i kancerogennych. Penetracja cząstek do dolnych dróg oddechowych pęcherzyków płucnych i przenikanie do krwioobiegu. Efekt cieplarniany Powolne osiadanie w atmosferze, słabe usuwanie cząstek przez opady atmosferyczne i rozprzestrzenianie się na odległości transkontynentalne.

9 Cząstki popiołu lotnego dla różnych paliw drewno słoma słonecznik węgiel kamienny

10 Założenia do przebudowy systemu ogrzewania domów w skali kraju Rachunek ekonomiczny jest podstawą decyzji zakupu kotła i paliwa Poprawa jakości powietrza wymaga wymiany kilku milionów kotłów małych i domowych Kotły klasy 5 już są na rynku Kotły klasy 5 wymagają dobrego i drogiego paliwa Paliwo wysokiej jakości (do kotła kl. 5) kosztuje 600zł-900zł /tonę Paliwo niskiej jakości kosztuje 200zł-300zł /tonę D. Kardaś, A. Krupa, M. Klein, M. Lackowski - Domowe kotły bezpyłowe

11 Alternatywne strategie walki ze smogiem Dobre i drogie paliwo do kotłów klasy 5 Niższej jakości i tańsze paliwo do kotłów z wysokotemperaturową komorą spalania i elektrofiltrem D. Kardaś, A. Krupa, M. Klein, M. Lackowski - Domowe kotły bezpyłowe

12 Kocioł 5 kontra kocioł BP Kocioł klasy 5, dobre paliwo Kocioł BP, bezpyłowy, czyste spaliny, tanie paliwo D. Kardaś, A. Krupa, M. Klein, M. Lackowski - Domowe kotły bezpyłowe

13 Założenia i efekty kocioł BP Tradycyjne, tanie paliwo: węgiel, biomasa Wysokotemperaturowa komora spalania Elektrofiltr Efekty: Drastyczny spadek emisji pyłów Bardzo niski poziom CO Bardzo niski poziom B(a)P D. Kardaś, A. Krupa, M. Klein, M. Lackowski - Domowe kotły bezpyłowe

14 Zastosowane metody projektowe i metody pomiarowe dla komory spalania Metody numeryczne projektowania Metody eksperymentalne Wizualizacja

15 Analiza paliwa, spalin i popiołu Popiół Pierwiastek Stężenie [mg/kg] Cd 4,01 Cr 94 Cu 602 Hg 0,2 Ni 53 Pb 64 Zn 3569 Badanie efektów spalania dla różnych wariantów kotła i paliwa za pomocą: - chromatografii - XRF - CHNS Optymalizacja komory spalania

16 Zasada działania elektrofiltru do użytku domowego Podstawy fizyczne: Cząstki popiołu lotnego są ładowane elektrycznie przez prąd jonowy o polaryzacji ujemnej w polu elektrycznym

17 Elektrofiltr domowy Kanał elektrofiltru Eksperymentalny elektrofiltr do zastosowań domowych Elektroda wyładowcza wieloigłowa

18 Elektrofiltr domowy wylot spalin Cechy proponowanego urządzenia: a) montaż tuż za czopuchem b) zasilanie napięciem 220V c) stosunkowo niski pobór energii elektrycznej (ok. 100W) wlot spalin d) system informowania użytkownika o jakości pracy systemu (jego skuteczności), e) system informowania użytkownika o konieczności usunięcia zgromadzonego popiołu lotnego f) możliwość współpracy z praktycznie wszystkimi rodzajami kotłów

19 Zalety proponowanego rozwiązania elektrofiltru a) możliwość współpracy zarówno z nowymi kotłami jak i pracy w już istniejących systemach (stare kotły!!!) b) niewielkie koszty inwestycyjne (poniżej 2000 złotych) c) niewielkie koszty eksploatacyjne d) konstrukcja bezpieczna o niskiej awaryjności e) stosunkowo niewielkie rozmiary możliwość montażu praktycznie wszędzie f) elementy składowe konstrukcji jak i produkt końcowy wykonywany przez krajowe przedsiębiorstwa

20 Skuteczność oczyszczania spalin Objętościowy rozkład widmowy wielkości cząstek na wyjściu z jednostopniowego elektrofiltru dla załączonego i wyłączonego napięcia zasilającego elektrofiltr Temperatura spalin 100oC.

21 Dziękuję za uwagę