Nazwa przedmiotu: Kierunek: ENERGETYKA Rodzaj przedmiot: specjalności obieralny Rodzaj zajęć: Wykład, laboratorium NEUTRALIZACJA I OCZYSZCZANIE SPALIN Neutralization and emission control Forma studiów: stacjonarne Poziom kwalifikacji: I stopnia Liczba godzin/tydzień: 2W, 2L Kod przedmiotu: E_mso_2A Rok: III Semestr: V Liczba punktów: 4 ECTS I. KARTA PRZEDMIOTU PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE CEL PRZEDMIOTU C1. Uzyskanie przez studentów podstawowej wiedzy dotyczącej powstawania zanieczyszczeń stałych oraz gazowych w procesie spalania paliw energetycznych. C2. Uzyskanie przez studentów wiedzy w zakresie możliwości oraz technik ograniczania oraz wychwytu generowanych zanieczyszczeń. C3. Uzyskanie przez studentów wiedzy dotyczącej budowy, pięciogazowego analizatora katalizatorów a także metodyki wyznaczania współczynników takiego. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI 1. Podstawowa wiedza z zakresu energetyki i ekologii. 2. Podstawowa wiedza dotycząca budowy tłokowych silników owych 3. Umiejętność korzystania z różnych źródeł informacji. 4. Umiejętność samodzielnej pracy. 5. Umiejętność sporządzania i przedstawiania prezentacji multimedialnej. EFEKTY KSZTAŁCENIA EK 1 posiada szczegółową wiedzę mechanizmów generowania NO x, SO x oraz CO x w procesie spalania paliw. EK 2 posiada szczegółową wiedzę dotyczącą technik oraz stosowanych w energetyce. EK 3 posiada szczegółową gospodarki odpadami paleniskowymi. EK 4 potrafi przygotować sprawozdanie z przebiegu realizacji ćwiczeń. EK 5 posiada wiedzę w zakresie sekwestracji CO 2. EK 6 posiada wiedzę dotyczącą budowy, analizatora a ponadto potrafi współczynniki.
TREŚCI PROGRAMOWE Forma zajęć WYKŁADY W 1-2. Podstawowe regulacje prawne ochrony środowiska: warunki eksploatacji urządzeń energetycznych, przepisy ochrony środowiska naturalnego, możliwości obniżenia emisji szkodliwych związków do atmosfery. Liczba godzin 2 W 3-4. Produkty spalania szkodliwe dla środowiska naturalnego. 2 W 5-6. Przegląd podstawowych czystych energetycznych. Techniki spalania 2 W 7-9. Tlenki azotu. Wpływ struktury płomienia na powstawanie NOx. Mechanizmy 3 tworzenia NOx. Sposoby redukcji NOx. Metody katalityczne. Reburning. Typy palników. Recyrkulacja. W 10-11. Mechanizm tworzenia SO 2 w procesie spalania. Metody odsiarczania. 2 Odsiarczanie paliw, odsiarczanie w procesie spalania. W 12-14. Metody odsiarczania. Metody mokre i suche. Absorbery i absorpcja. 3 Problematyka odsiarczania w energetyce krajowej. Nowoczesne metody odsiarczania. W 15-17. Emisja tlenku węgla, sadzy. Emisja popiołu. Odpady paleniskowe. Gospodarka 3 odpadami. W 18-20. Odpylanie gazów. Pył i jego własności. Ruch ziaren pyłu. Parametry i podstawy 3 procesu odpylania. Mechanizmy odpylania. Procesy odpylania i odpylacze. Odpylacze grawitacyjne i uderzeniowo-inercyjne. Odpylacze odśrodkowe. Opis procesu, zasada. Ruch gazu w cyklonie. Cyklony, multicyklony, baterie cyklonów. Odpylacze filtracyjne: tkaninowe, warstwowe, włókniste, ziarniste. Elektrofiltry. Zasada oraz budowa. Wyładowanie koronowe i ładowanie cząsteczek. Parametry pracy a sprawność odpylania. Zasady projektowania. Dobór i koszty elektrofiltrów. W 21-26. Sekwestracja dwutlenku węgla (carbon capture & storage - CCS), przegląd 6 metod, możliwości ich zastosowania w energetyce. Technologia precombustion, Technologia post-combustion. Spalanie w atmosferze tlenowej. Metody wychwytu CO 2, adsorpcja, chemiczna absorpcja, technika membranowa. Konsekwencje wprowadzenia wychwytu CO 2 na pracę siłowni oraz niezbędne inwestycje. Przykłady instalacji pilotażowych CCS. Instalacje skojarzone CCS z wydobyciem ropy i gazu. Warunki opłacalności sekwestracji CO 2, wpływ na sprawność obiegu. Przesył oraz składowanie CO2. Zagrożenia środowiskowe. Perspektywy rozwoju sekwestracji CO2. W 27-30. Rozwiązania konstrukcyjne obniżające emisję substancji szkodliwych z silników 4 owych Razem 30 Liczba Forma zajęć LABORATORIUM godzin L 1-4 Modelowanie emisji tlenków węgla w procesie spalania paliw gazowych 4 L 5-8 Modelowanie emisji zanieczyszczeń w procesie spalania węgla 4 L 9-12 Numeryczna analiza efektywności wychwytu CO 2 w postcombustion 4 L 13-16 Modelowanie emisji NO x w procesie spalania paliw gazowych 4 L 17-20 Budowa, działanie i obsługa pięciogazowego samochodowego analizatora 4 ; przeprowadzenie pełnego testu diagnostycznego L 21-24 Budowa silnikowych katalizatorów i wyznaczania jego 4 współczynników L 25-28 Analiza kotłowych, wpływ współczynnika λ na skład 2 L 29-30 Wpływ temperatury spalania oraz typu paliwa na skład 2 Razem 30 2
NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE 1. wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych 2. ćwiczenia laboratoryjne, opracowanie sprawozdań z realizacji przebiegu ćwiczeń 3. instrukcje do wykonania ćwiczeń laboratoryjnych 4. laboratorium komputerowe z oprogramowaniem do symulacji przepływów z reakcjami chemicznymi 5. pięciogazowy analizator RADIOTECHNIKA AI9600 6. stanowisko silnikowe do wyznaczania współczynników 7. stanowisko komory spalania do spalania paliw stałych oraz gazowych SPOSOBY OCENY ( F FORMUJĄCA, P PODSUMOWUJĄCA) F1. ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych F2. ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych F3. ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania F4. ocena aktywności podczas zajęć. ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji uzyskanych wyników zaliczenie na ocenę* *) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych, OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA Forma aktywności Godziny kontaktowe z prowadzącym Konsultacje Zapoznanie się ze wskazaną literaturą Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych Wykonanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych (czas poza zajęciami laboratoryjnymi) Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 30W 30L 60h 5h 10h 15h 10h Suma 100h SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS DLA PRZEDMIOTU Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych i projektowych 4 ECTS 2,60 ECTS 2,20 ECTS LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA 1. Gajewski W. i in.: Ekologiczne aspekty przetwarzania energii. Warszawa 1996. 2. Jarosiński J.: Techniki czystego spalania. WNT, Warszawa 1996. 3. Kabsch P.: Odpylanie i odpylacze. WNT, Warszawa 1992. 4. Kordylewski W.: Spalanie i paliwa. Skrypt Politechniki Wrocławskiej, 1993. 5. Warych J.: Oczyszczanie gazów. Procesy i aparatura. WNT. Warszawa, 1998. 6. Chmielniak T., Ziębik A.: Obiegi cieplne nadkrytycznych bloków węglowych. Wyd. Pol. Śląskiej, 2010. 7. Merkisz J.: Ekologiczne problemy silników owych. T 1-2. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej. Poznań 1999. 8. Bielaczyc P., Merkisz J., Pielecha J.: Stan cieplny silnika owego a emisja związków szkodliwych. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej. Poznań 2001. 3
9. Dokumentacja techniczna pięciogazowego analizatora RADIOTECHNIKA AI9600 PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL) dr inż. Piotr Pełka pelka@kkt.pcz.czest.pl dr inż. Dariusz Asendrych dr inż. Adam Dużyński darek@imc.pcz.czest.pl duzynski@imc.pcz.czest.pl MACIERZ REALIZACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Efekt kształcenia EK1 EK2 EK3 EK4 EK5 EK6 Odniesienie danego efektu do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) K_W16 K_W16 K_U01 K_U02 K_W16 K_W21 K_U02 K_U15 K_U17 K_U18 K_K02 K_K03 Cele przedmiotu C1 C2 Treści programowe W 1-14 L1-16 W 7-30 L1-30 Narzędzia dydaktyczne 1-4 1-6 Sposób oceny C2 W15-20 1 F4 C2 L1-30 1-6 C2 C4 W21-26 L1-16 W27-30 L 17-24 1-4 1-3, 5-6 4
II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY Efekty kształcenia Na ocenę 2 Na ocenę 3 Na ocenę 4 Na ocenę 5 EK1,EK3 szczegółową powodów i mechanizmów emisji zanieczyszczeń gazowych oraz stałych. EK2,EK3,EK4,EK5 mechanizmów i paleniskowych, potrafi wyrazić swoją opinię, korzystając z informacji pozyskanych. Student nie zna podstawowych mechanizmów emisji substancji szkodliwych do środowiska. Student nie opanował podstawowej wiedzy z zakresu technik i gazów owych stałych, nie potrafi przedstawić wyników swoich badań. emisji substancji szkodliwych do środowiska. wiedzę z zakresu technik i gazów owych stałych, potrafi przygotować wyniki swoich badań. emisji substancji szkodliwych do środowiska korzysta ze wskazanych źródeł. wiedzę z zakresu technik i gazów owych stałych, potrafi przygotować wyniki swoich badań. Student potrafi wymienić i omówić powody emisji substancji szkodliwych dla środowiska, korzysta z licznych również obcojęzycznych materiałów. Student szczegółowo opanował wiedzę z zakresu technik i gazów owych stałych, potrafi przygotować wyniki swoich badań bierze udział aktywny w dyskusjach. 5
EK6 wiedzę dotyczącą budowy, analizatora a ponadto potrafi współczynniki. Student nie posiada podstawowej wiedzy dotyczącej budowy, analizatora oraz nie potrafi współczynników. wiedzę dotyczącą budowy, analizatora lecz nie potrafi współczynników. wiedzę dotyczącą budowy, analizatora ; potrafi współczynniki. Student szczegółowo opanował wiedzę dotyczącą budowy, analizatora ; potrafi współczynniki oraz potrafi przedyskutować otrzymane wyniki. Dopuszcza się wystawienie oceny połówkowej o ile student spełniający wszystkie efekty kształcenia wymagane do oceny pełnej spełnia niektóre efekty kształcenia odpowiadające ocenie wyższej. III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE Wszelkie informacje dla studentów kierunku ENERGETYKA dotyczące przedmiotu, jego zaliczenia, konsultacji są przekazywane podczas pierwszych zajęć oraz umieszczone są na tablicach informacyjnych Instytutu Maszyn Cieplnych. 6