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
Stan powietrza w Polsce Smog w Krakowie
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
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.
Mapa zanieczyszczeń PM2.5 Rozkład średniorocznych stężeń pyłu zawieszonego PM 2.5 w roku 2015 S4 - emisji z kopalni S5 emisja z ogrzewania budynków
Mapa zanieczyszczeń B(a)P Rozkład średniorocznych stężeń benzo(a)pirenu w roku 2015 Źródła benzo(a)pirenu
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
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.
Cząstki popiołu lotnego dla różnych paliw drewno słoma słonecznik węgiel kamienny
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
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
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
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
Zastosowane metody projektowe i metody pomiarowe dla komory spalania Metody numeryczne projektowania Metody eksperymentalne Wizualizacja
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
Zasada działania elektrofiltru do użytku domowego Podstawy fizyczne: Cząstki popiołu lotnego są ładowane elektrycznie przez prąd jonowy o polaryzacji ujemnej w polu elektrycznym
Elektrofiltr domowy Kanał elektrofiltru Eksperymentalny elektrofiltr do zastosowań domowych Elektroda wyładowcza wieloigłowa
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
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
Skuteczność oczyszczania spalin Objętościowy rozkład widmowy wielkości cząstek na wyjściu z jednostopniowego elektrofiltru dla załączonego i wyłączonego napięcia zasilającego elektrofiltr Temperatura spalin 100oC.
Dziękuję za uwagę