Lozista Za Sagorijevanje u Fluidiziranom Sloju

7/30/2019 Lozista Za Sagorijevanje u Fluidiziranom Sloju

1/28

ENERGETSKI SUSTAVI Poglavlje: 8

Prof. dr. sc. Z. Prelec, dipl. ing. List:1---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Utjecaj energetskih postrojenja na okoli proizlazi uslijed:emisije tetnih sastojaka putem dimnih plinovaisputanja tetnih sastojaka putem otpadnih vodastvaranja otpada (kruti i tekui)

A) EMISIJA TETNIH SASTOJAKA U DIMNIMPLINOVIMA

1.Ugljini oksidi2. Sumporni oksidi3. Duini oksidi

4. estice

1.UGLJINI OKSIDI Ugljik (II)-oksid (CO)

- Posljedica procesa nepotpuna izgaranja goriva.- Ovisi o : vrsti goriva, pripremi goriva za izgaranje,

nainu izgaranja (vrsti loita), podeenostiureaja za izgaranje.

- Ovisno o vrsti goriva, nainu izgaranja i kapacitetuloita, dozvoljena emisija CO (mg/m3) u izlaznimdimnim plinovima ograniena je zakonskom regulativom.

ZATITA OKOLIA U ENERGETSKIM

POSTROJENJIMA


2/28



Ugljik (IV)-oksid (CO2)- Neizbjeni produkt izgaranja fosilnih goriva.- Ne spada u klasine uzronike oneienja okolia.- Uzronik efekta staklenika (globalna zatopljenja).- Protokolom svjetske konferencije u Kyotu uvedeno je

ogranienje emisije CO2 iz umjetnih izvora na razinipojedinih drava.

2. SUMPORNI OKSIDI

Vie od 90 % S iz goriva emitira se u obliku SO2.Dio SO2 se u atmosferi, pod utjecajem raznih kemijskih ifotokemijskih reakcija, transformira u sulfate (SO4).

Preostali udjel S iz goriva emitira se u obliku SO3 koji se ukontaktu s H20 transformira u sulfate (SO4).

Dozvoljena koncentracija tetnih sastojaka u atmosferipropisana ja zakonskom regulativom temeljem saznanja onjihovoj tetnosti.Za SO2 vai:

Stroga granina vrijednost - dugotrajna (SGVZd)60 g/m3

Stroga granina vrijednost - kratkotrajna (SGVZk)150 g/m

3

Tolerantna gornja vrijednost - dugotrajna (GVZd)110 g/m3

Tolerantna gornja vrijednost - kratkotrajna (GVZk)300 g/m3

Ovisno o vrsti goriva, nainu izgaranja i kapacitetuloita, dozvoljena emisija SO2 (mg/m

3) u izlaznimdimnim plinovima ograniena je zakonskom regulativom.


3/28



ODSUMPORIVANJE DIMNIH PLINOVA

1.Mokri proces2.Suhi proces3.Proces s alkalnim skrubiranjemMokri proces odsumporivanja Temelji se apsorpciji SO2 s vodenom suspenzijom vapna Sustav se sastoji od kolona (tornjeva) za protustrujno

ovlaivanje dimnih plinova te od ureaja za regeneraciju irecirkulaciju vodene suspenzije apsorbirajuih kemikalija.

Prednosti:-dobra uinkovitost odvajanja SO2,-dodatno odvajanje lebdeih estica.

Nedostaci:- taloenje kamenca i sklonost zaepljivanju,

- znaajan pad tlaka dimnih plinova ( utroak energije),- znaajni investicijski i pogonski trokovi.


4/28



Tehnoloka shema mokra procesa odsumporivanja dimnih plinova

Legenda:1-otpraivanje, 2-pranje plinova u apsorberu, 3-oksidacija

Ca-sulfita, 4-zgunjavanje, 5-filtriranje, 6-suenje,

7-oplemenjivanje gipsa, 8-proiavanje vode, 9-spremanje

vapnenake suspenzije ili vapnena mlijeka


5/28



Suhi proces odsumporivanja U principu je slian mokrome procesu. Vodena suspenzija Ca0 ili MgO raspruje se (atomizira)

pomou centrifugalnih rasprivaa.

Prednosti:- jednostavniji,

- manji pogonski i investicijski trokovi.

Nedostaci:- manja uinkovitost odvajanja SO2 (cca 70%)

Proces s alkalnim skrubiranjem Kao sredstvo za apsorbiranje SO2 koristi se vodena otopinanatrijeve luine (NaOH), natrij-sulfita (NaSO3) i amonijaka

(NH3). Najee se koristi tzv. rekuperativni proces

"Wallman-Lord". Kemijske reakcije:

-u apsorberu:

SO2+ Na2SO3+ H20 2NaHSO3-u isparivau/kristalizatoru:2NaHSO3 Na2SO3 + SO2 +H2O

-u kondenzatoru:odvajanje H2O od SO2

-prema Claus-ovom procesu se uz dodavanje suporovodika(H2S) iz SO2 proizvodi elementarni sumpor (S):

SO2 + H2S 3S + 2H2O


6/28



Prednosti:- nema problema od stvaranja taloga i epljenja strujnih

prolaza.

Teholoka shema Wellman-Lord-ova postupka odsumporivanja

Legenda:1- izmjenjiva topline, 2-ventilator, 3-apsorber, 4-spremnik luine,

4a-spremnik otopine Na-sulfita, 5-ispariva/kristaliator,

6-kompresor, 7-kondenzator, 8-centrifuga, 9-agitator, 10-kompresor

za SO2, 11-ispariva Na-sulfita


7/28



3. DUINI OKSIDI

Duini oksidi (NOx) u dimnim plinovima pojavjuju se kao: duik (II)-oksid (NO) duik (IV)-oksid) (NO2)

NO nastaje izgaranjem fosilnih goriva, a koliina zavisi o:- pretiku zraka za izgaranje,

- sadraju N u gorivu,- temperaturi plamena tijekom izgaranja.

NO u atmosferi vrlo brzo oksidira u NO2 pod djelovanjemfotokemijskih efekata i sunevih zraka uz prisutnost raznihorganskih spojeva u zraku.

NO2 je tetan za zdravlje (dine organe).Jedan je od uzronika nastajanja kiselih kia.

Granine koncentracije NO2 u okolnome zraku: dozvoljena gornja vrijednost - dugotrajna (GVZd)

- 80g/m3 dozvoljena gornja vrijednost - kratkotrajna (GVZk)

- 300/m3Dozvoljena emisija NOx iz energetskih objekata (loita) ovisi ovrsti goriva i kapacitetu loita, a propisana je zakonskomregulativom o dozvoljenim emisijama u okolinu.


8/28



NAINI SMANJENJA EMISIJE NOX

1. promjena vrste goriva2. promjena procesa izgaranja3. obrada dimnih plinova.

Promjena vrste gorivaUtjecaj vrste goriva na emisiju NOx proizlazi iz:- sadraja N,- temperature izgaranja,- naina izgaranja,- toplinskoga optereenja loita.

Openito je u praksi promjena vrste goriva vrlo ograniena i

naee se ne moe provoditi za smanjenje emisije NOx.

Promjena procesa izgaranja Smanjenje pretika zraka za izgaranje Promjena naina dovoenja zraka za izgaranje Ostali utjecajni faktori


9/28



Smanjenje pretika zraka za izgaranjeSmanjenje pretika zraka za izgaranje openito djeluje nasmanjene emisije NOx iz loita.

Promjena naina dovoenja zraka za izgaranjeOvaj se pristup temelji na stupnjevanom izgaranju u ciljusmanjenja vrnih temperatura plamena i to:

- stupnjevanim dovoenjem zraka,- stupnjevanim dovoenjem goriva,- recirkulacijom dimnih plinova.

Princip rada plamenika sa stupnjevanim dovoenjem zraka


10/28



Plamenik sa stupnjevanim dovoenjem goriva

i recirkulacijom dimnih plinova

Legenda:1- ulaz dimnoga plina, 2-recirkulacija, 3-ulaz zraka, 4-ulazsekundarnog goriva, 5-ulaz primarnog goriva, 6-ulaz pare

Ostali utjecajni faktoriUtjecaji NOx CO, estice

Smanjenje pretika zrakaPovienje temperature u loitu

Snienje optereenja loitaKombinirano izgaranjeStupnjevano dovoenje zrakaStupnjevano dovoenje gorivaRecirkulacija dimnih plinovaUbrizgavanje pareDodavanje katalizatora igaranja

smanjujepoveava

smanjujesmanjujesmanjujesmanjujesmanjujesmanjujepoveava

poveavasmanjuje

poveavapoveavapoveavapoveavapoveavasmanjujesmanjuje


11/28



Obrada dimnih plinovaObrada dimnih plinova radi smanjenja emisije NOx najee sekombinira s odsumporivanjem radi odstranjivanja SO2.

Najee se koristi selektivna katalitika redukcija NOx s

dodavanjem amonijaka (NH3), pri emu se zbivaju sljedeeosnove reakcije:

4NH3 + 4NO + O2katalizator 4N2 + 6H2O

4NH3 + 2NO2 + O2katalizator 3N2 + 6H2O


12/28



4. NEIZGORENE ESTICE

Na koliinu, veliinu i sastav neizgorenih estica utjeu: vrsta goriva, konstrukcija loita, pogonski uvjeti, uinkovitost ureaja za odstranjivanje (filtera).Sastojci neizgorenih estica ugljena:

- ugljik (koks, aa),- pepeo (spojevi silicija, aluminija, eljeza),- mogui tragovi klora i ive.

Sastojci neizgorenih estica loivih ulja:

- ugljik (koks, aa),- pepo (spojevi silicija, aluminija, natrija),- metali (vanadij, eljezo, bakar, nikalj,)

Ureaji za odvajanje neizgorenih ( lebdeih) estica:1.mehaniki odvajai,2.

skruberi,3.vlaknasti (vraasti) filtri,

4.elektrostatski filtri.


13/28



Mehaniki odvajai - cikloni

Legenda:1-ulaz, 2-kuite ciklona, 1-konusni sabirni, 2-ciklonski element,

3-izlaz, 4-komusni sabirnik 3-pregradna ploa

Skruberi

Legenda:1- ulaz plina, 2- mlaznice za vodu, 3,4,5-dijelovi difuzora,6-kuite


14/28



Vlaknasti (vreasti) filter

Vreasti filter s ureajem za otresanje


15/28



Elektrostatski filter

Legenda:1- kuite, 2-sabirne elektrode, 3-elektrode za pranjenje, 4,5-ureaj

za otresanje, 6-ulazna mrea, 7-sabirnik pepela, 8-izolator.

Princip djelovanja:- visokonaponsko istosmjerno elektrino polje,

- (+) sabirne elektrode, (-) elektrode za pranjenje,- ionizacija estica pod djelovanjem viskonaponskogaistosmjernog elektrina polja (negativni naboj),

- uinkovitost do 99% (99,5%).Uinkovitost odvajanja

proporcionalna je s povrinom sakupljanja i brzinom odvajanja


16/28



Brzina odvajanja:

(m/s)

p - dielektrina konstanta (1,5 - 2,4)E (V) - napon elektrinoga poljas (m) - razmak izmeu elektroda (kg/ms) - dinamika viskoznost plinad (m) srednji promjer estica

Ovisnost elektrine otpornosti plina o temperaturi

ds

Ep10.95,2

v

212

====


17/28



Ovisnost brzine taloenja estica o elektrinoj otpornosti

Brzina odvajanja estica, odnosno uinkovitost elektrostatskih

filtra pada s porastom njihove elektrine otpornosti iznadvrijednosti 108 m, a elektrina otpornost pepela ugljena naglo

raste sa smanjenjem sadraja volatila i sumpora u ugljenu.

Iz toga proizlaze naini poveanja uinkovitosti elektrostatskih

filtra:

- ugradnjom u podruju temperatura dimnih plinova izmeu

350 do 4000

C (ispred zagrijaa zraka ili vode);- ovlaivanje plinova prije ulaza u filter.


18/28



IZGARANJE U FLUIDIZIRANOM SLOJU

Izgaranje u fluidiziranome sloju karakterizirano jehidrodinamskim uvjetima pri kojim masa rastresita materijalau loitu (gorivo, pepeo, sorbentne kemikalije) poprimajuosnovna svojstva fluidnoga ponaanja.

Vrste izgaranja u loitima ovisno o brzini prostrujavanja

Legenda:1 - izgaranje u stabilnome sloju

2 - izgaranje u mjehurastom fluidiziranome sloju

3 - izgaranje u tlanom fluidiziranome sloju

4 - izgaranje u cirkulirajuem fluidiziranome sloju5 - izgaranje u letu

p pad tlaka kroz sloj goriva

w brzina zraka kroz popreni presjek sloja goriva


19/28



Ovisno o glavnim hidrodinamskim uvjetima (brzina strujanja,tlak) koji vladaju pri izgaranju, razlikuju se sljedei tipoviloita s izgaranjem u fluidiziranome sloju:

Loite s mjehurastim fluidiziranim slojem Loite s cirkulirajuim fluidiziranim slojem Loite s fluidiziranim slojem i unutarnjom cirkulacijom Loite s viestupnjevim fluidiziranim slojem Loite s tlanim fluidiziranim slojem.

Ekoloke prednosti izgaranja u fluidiziranom sloju

- Znatno manja emisija sumpornih oksida. Sorbentni materijal,

odnosno vapnenac (CaCO3) ili dolomit (MgO), intenzivno semijea sa sumpornim spojevima u fluidiziranom sloju, priemu nastaje inertni materijal koji se iz loita odvajazajedno s pepelom;

- Izgaranje se zbiva pri relativno niskim temperaturama (850 do950 0C) zbog ega nastaju manje koliine duinih oksida;

- Due vrijeme zadravanja u loitu uz intenzivno mijeanje sazrakom, pa se uz ekoloki povoljne uvjete mogu spaljivatirazna ostatna (otpadna) goriva manje kvalitete.


20/28



Loite s mjehurastim fluidiziranim slojem

Legenda:1- izlaz pare,2-parni bubanj3-vodeni bubanj4-ekranske cijevi5-fluidiziran sloj6-sapnice za zrak7-ulaz zraka

Loite s cirkulirajuim fluidiziranim slojem

Legenda:1-ulaz goriva, 2-ulaz sorbentna materijala, 3-skladite goriva, 4-mlin za

gorivo, 5-loite, 6-ciklon, 7-konvekcijske ogrjevne povrine, 8-turbina,

9-elektrostatski filter, 10-izmjenjiva topline, 11-ventilator za dimne plinove


21/28



Loite s fluidiziranim slojem i unutarnjom cirkulacijom

Legenda:1-silos sorbentna materijala, 2- silos goriva, 3-dozator sorbentnamaterijala,4-dozator goriva, 5-isparivake cijevi u loitu, 6-fluidizirani sloj,

7-tekue gorivo za potplau, 8-distributor goriva, 9-ventilator, 10-sabirnik

estica, 11-reirkulacija gorivih estica, 12-odvaja pepela, 13-sabirnik

pepela, 14-dimne isparivake cijevi, 15-kontrolna ploa, 16-ventilator zraka


22/28



Loite s viestupanjskim fluidiziranim slojem

Legenda:1- dodavanje goriva, 2-dodavanje sorbentna materijala, 3-mlin za gorivo,

4-dozator goriva, 5-ventilator primarna zraka, 6-gornji fluidizirani sloj,

7-donji fluidizirani sloj, 8-ventilator, 9-odvaja estica, 10-spremnik

odvojenih estica


23/28



Loite s tlanim fluidiziranim slojem

Utjecajni pogonski parametri na emisiju iz loitas izgranjem u fluidiziranom sloju

omjer kalcija (sorbentni materijal) i sumpora iz gorivavisina slojabrzina fluidizacijeveliina estice i vrsta sorbentna materijalatemperatura u fluidiziranome slojutlak u fluidiziranome sloju

parni turbo-generator

zrak

gorivo i

vapnenac

pepeo

plinski turbo-generator

izlazniplin

p=10-20 bar

t=850-9000C

rekuperac

ija

to

line

ciklon


24/28



Utjecaj omjera Ca/S i vrste sorbentna materijala

Legenda:A-vapnenac u mjehurastom fluidiziranom sloju pod atmosferskim tlakom,B-dolomit u tlanom fluidiziranome sloju

Utjecaj veliine estice sorbentna materijala


25/28



Utjecaj tlaka i temperature u fluidiziranome sloju (Ca/S=2)

dfdd

Legenda:A-dolomit, atmosferski tlak, B-vapnenac, atmsferski tlak,

C-dolomit, visoki tlak, D-vapnenac, visoki tlak

Utjecajaaaaa

dddddddcccc

cdccc


26/28



Utjecaj temperature na emisiju NOxi SOx iz fluidizirana sloja

U

Optimalna radna temperatura u fluidiziranome sloju obzirom naemisiju SO2 i NOx je 850 do 950

0C.


27/28



B) ISPUTANJE TETNIH SASTOJAKA IZ ENERGETSKIHPOSTROJENJA PUTEM OTPADNIH VODA


28/28

Documents

Lozista Za Sagorijevanje u Fluidiziranom Sloju