8/2/2019 pzzs-kr-v5

1/27

PROCESI I OPREMAPROCESI I OPREMAU ZAU ZATITITITI IVOTNE SREDINEIVOTNE SREDINE

8/2/2019 pzzs-kr-v5

2/27

Gasoviti heterogeni sistemi se sastoje iz dve ili vie faza:fluid(gas) je spoljna nosea faza

vrsti ili teni delii ine unutranju (noenu) fazu

NASTAJANJE VRSTIH ESTICAmehanikim usitnjavanjem

sagorevanjem komada goriva

homogena i heterogena kondenzacijaisparavanje kapljica

8/2/2019 pzzs-kr-v5

3/27

Postupci i uredjaji za preiavanje

i recikliranje otpadnih gasova Generalno, na izbor opreme za preiavanje otpadnih gasova utiu: faktori ivotne sredine faktori projektovanja

ekonomski faktor. Faktori ivotne sredineukljuuju (1) lokaciju postrojenja koje su izvor polutanata i opreme zaizdvajanje tih polutanata iz dimnih gasova, (2) raspoloivi prostor za smetaj opreme, (3) uslovesredine, (4) raspoloivost potrebnih materijala (voda, aditivi, i sl.) i energije, kao i mogunostinstalacije dodatne opreme (tretman otpadnih voda i sl.), (5) maksimalno doputenu koncentracijuzagaujuih komponenata koja se sme ispustiti u okolinu, (6) estetske okolnosti (vidljivost,perjanica dimnjaka, ...), (7) uticaj postupaka preiavanja dimnih gasova na zagaivanje voda i

tla, (8) uticaj postupaka preiavanja na nivo buke. Faktori projektovanjaukljuuju (1) karakteristike zagaivaa (fizike i hemijske karakteristike,koncentracija, oblik i raspodela u sluaju vrstih estica, hemijska reaktivnost, abrazivnost,toksinost), (2) karakteristike struje gasova (npr. zapreminski protok, pritisak, temperatura,vlanost, sastav, brzina, gustina, reaktivnost, sagorljivost, korozivnost, toksinost, ...), (3)projektovane i radne karakteristike pojedinih delova sistema (ureaja) za preiavanje gasova(npr. dimenzije, masa, stepen izdvajanja u zavisnosti od dimenzija estica, transport materije i/ili

kapacitet razgradnje (u sluaju zagaivaa u gasovitoj i parnoj fazi), pad pritiska, stepensigurnosti (pouzdanosti), potronja energije, doputeni temperaturski opseg, zahtevani stepenkorisnosti, zahteve za odravanjem, mogunosti prilagoavanja stroijim zakonskim normama odpostojeih).

Ekonomski faktoriukljuuju (1) investicione trokove (oprema, instalacija, projektovanje, i sl.),(2) pogonske trokove tokom radnog veka opreme (odravanje, amortizacija i sl.).

Osnovni procesi, postupci i oprema koja se koristi za prei

avanje dimnih gasova, i u pojedinimsluajevima, za recikliranje gasova dati su u tabeli 9.1.

8/2/2019 pzzs-kr-v5

4/27

Tehnoloki procesi i operacije za preiavanje

i recikliranje otpadnih gasovaOsnovni tehnoloki procesi, operacije i ureaji

Procesi: - Oksidacioni,- Redukcioni,- Neutralizacioni,- Sagorevanje,- Sorpcioni;

Operacije: - Taloenje,- Filtracija,

- Adsorpcija,- Apsorpcija;

Ureaji: - Ciklonski ureaji (suvi centrifugalni kolektori),- Talone komore,- Elektrostatiki izdvajai,

- Platneni (tekstilni) filteri i filteri od vlakana,- Mokri izdvajai (skruberi-apsorberi) sprej komore, "Venturi" ureaji, kolone sa punjenjem, kolone sa podovima,

- Komore za sagorevanje, dogorevanje i katalizu,- Izdvajai sa vrstom fazom (adsorberi).

8/2/2019 pzzs-kr-v5

5/27

Vlano preiavanje gasova (pranje gasova) moe se primeniti ako je tehnolokim procesomdozvoljeno vlaenje i hlaenje gasova i ako je koncentracija veoma sitnih estica mala.

Vlani izdvajai (skruberi) mogu biti: prazni, sa rasprivanjem tenosti za pranje

sa punjenjem (ljunak, koks, Raigovi prstenovi i sl.) barbotane i kaskadne kolone strujni (ejektorski - Venturi). Efikasnost vlanih izdvajaa sa punjenjem i podovima, za estice dimenzija oko 2 m je 99,6%, a

za estice do 0,1 m manje od 95%. Stepen izdvajanja praznih i Venturi izdvajaa je 90-97,5%.

Zavisnost stepena izdvajanja od dimenzija estica za razliite ureaje prikazana je na slici15.2.50.

98979695

90

80

706050

990,1 0,5 1 5 10 50 100

Dim Lete}i pepeo

Aerosoli

765

4

3

2

1

Srednji pre~nik ~estica, m

Stepenizdvajanja,

%

Slika 15.2.50. Stepen izdvajanja konvencionalnih

ureaja za izdvajanje vrstih estica

1elektrofilter visoke efikasnosti; 2vreasti filter;3elektrofilter srednje efikasnosti; 4venturi skruber;5skruber; 6baterija ciklona (multiciklon); 7ciklon

8/2/2019 pzzs-kr-v5

6/27

ematski prikaz kompleksnog postrojenja za preiavanje dimnih gasova sastavljenog izrazliitih ureaja za izdvajanje pojedinih zagaujuih komponenata dat je na slici 15.2.106.

1 2 3 4

otpaci

5

voda/NaOH/Ca(OH)

3 6 7 83

aktivni ugalj i

Ca(OH)2

9 10

za dalju preradu

{ljaka lete}i

epeo

za preradu

otpadnih voda

prirodni

gas N H3

Slika 15.2.106. Tehnoloka ema postrojenja za kompleksno pre

i

avanje dimnih gasova1-loite sa komorom za dogorevanje; 2-elektrostatiki izdvaja vrstih estica; 3-izmenjiva toplote; 4-prvi stepen preiavanja dimnih gasova; 5- drugi stepen preiavanja dimnih gasova; 6-komora za

dogrevanje; 7-priprema gasova za izdvajanje NOx; 8-katalizator za izdvajanje NOx; 9-ureaj za izdvajanjePCDD/F i tekih metala; 10-vreasti filter

8/2/2019 pzzs-kr-v5

7/27

Pozitivne strane primene taloznih komora:

prosta konstrukcijaneznatni eksploatacioni trokovi

minimalni pad pritiska u irokom rasponu temperatura

mogunost izdvajanja jako abrazivnih materijala

Nedostaci su pre svega nizak stepen izdvajanja i veliki gabariti talonika.

8/2/2019 pzzs-kr-v5

8/27

INERCIJALNI ODVAJAI PRAINE

Preiavanje se vri usled inercijalnih sila, koje se javljaju usled nagle

promene pravca strujanja gasne struje. Brzine gasa moraju biti redaveliine 10-15 m/s.

Odvaja sa aluzinama

Osnovne prednosti su im:

jednostavna konstrukcija

kompaktonost i

nepostojanje pokretnihdelova

8/2/2019 pzzs-kr-v5

9/27

Stepen dobrote se moe poveati ako se povea obimna brzina ili sesmanji poluprenik obrtanja gasne struje. Za efikasnost rada ciklonapovoljnije je smanjiti poluprenik obrtanja gasne struje odnosno zamena

ciklona za vie manjih.

8/2/2019 pzzs-kr-v5

10/27

U cilju poveanja stepena dobrote ciklona koriste se multicikloni:

8/2/2019 pzzs-kr-v5

11/27

PREIAVANJE GASOVA FILTRIRANJEM

Ostvaruje se proputanjem gasovitih heterogenih sistema kroz porozni

sloj materijala filtra, priemu su pore takvih dimenzija da ne mogupropustiti vrste estice. Koriste se:

prirodni (pamuk, vuna) i

vetaki (poliamidi, poliestri, poliakrilnitrili, polivinilhloridi, teflon)

materijali.

Pri izdvajanju vrste estice u filtru postoji efekat inercije, zaustavljanja,difuzioni, elektrostatiki i efekat proputanja kroz sloj izdvojenih vrstihestica.

Kod primene filtara od raznih tkanina potrebno je voditi rauna otemperaturi i vlanosti gasa. U ureajima za filtriranje mogu se izdvojitiestice prenika ispod 0.5mm, dok stepen izdvajanja moe biti i preko99%.

8/2/2019 pzzs-kr-v5

12/27

Izdvajanje nataloenog praha sa filtarskog materijala vri se:

mehanikim (udar, zatezanje, vibracije),

pneumatskim (pneumatsko ispiranje vazduhom, kratkotrajni udarivazduha) ili

kombinacijom prethodna dva naina.

8/2/2019 pzzs-kr-v5

13/27

ELEKTROFILTRI

Slue za elektrostatiko izdvajanje estica, kod gasova temperatura do400-450 0C. Primenjuju se i u gasnim sredinama sa izraenom korozijom.Slue za izdvajanje estica svih prenika. Koncentracija estica na ulazumoe biti 50 g/m3 i vie.

Hidraulini otpori iznose 100-150 Pa, a potronja energije od 0.1 do 0.5kWh po 1000 m3 gasa.

Primenjuju se za gasove u kojima se ne moe stvoriti eksplozivna smea.

8/2/2019 pzzs-kr-v5

14/27

VLANI PREISTAI OTPADNIH GASOVA OD

ESTICA

Kod vlanih izdvajaa izdvojena vrsta estica se vezuje za tenost.

Izdvajanje praha moe se ostvariti na vie naina:

gas (sa prahom) se uvodi u obliku mehurova kroz tenost

gas velikom brzinom nailazi na povrinu tenosti tako da se tenostrazdvaja na kapi, ili tanke slojeve

tenost se raspruje i u obliku sitnih kapi se mea sa gasom i prahom

Ureaji u kojima se obavlja preiavanje gasova vlanim postupkomnazivaju se skruberi. Postoji veliki broj razliitih tipova vlanih izdvajaa.Glavni tipovi su:

rotacioni vlani izdvajai sa centrifugalnim rasprivanjem tenosti

Venturi i vrtloni izdvajai

kolone sa rasprivanjem tenosti

Svi vlani izdvajai koriste kao svoj glavni mehanizam izdvajanja inerciju

kapljica i estica. Unutar izdvajaa heterogena gasna smea se dovodi ukontakt sa tenim kapljicama, slojem tenosti na ispuni ili mlazom vodesa povri.

8/2/2019 pzzs-kr-v5

15/27

Sposobnost vlanog izdvajaa zavisi pre svega od sledeih promenljivih:

veliine (aerodinamiki prenik) estice,

brzine estice i

brzine kapljice, sloja i struje.

P d ti i d t i l ih i d j tih ti ( k b i)

8/2/2019 pzzs-kr-v5

16/27

Prednosti:

1.Ne predstavljaju dodatni izvorvrstih estica2.Ne zauzimaju veliki prostor3.Pogodni za izdvajanje vrstih estica i gasovitih zagaujuih komponenata (posebno lepljivih)4.Pogodni za rad pri visokim temperaturama i visoko vlanim gasovima5.Niski investicioni trokovi (ako se ne zahtevaju dodatni ureaji za tretman otpadnih voda),6.Pogodni za rad pri velikim pritiscima gasnih struja7.Visok stepen izdvajanja finih estica (ali, sa visokim padom pritiska)

Nedostaci:

1.esto je potrebno dopunsko preiavanje otpadnih voda i taloga,2.Izdvojeni materijali su u vlanom stanju,

3.Poveana opasnost od korozije i smrzavanja,4.Mogua neprozirna perjanica gasova iz dimnjaka i/ili isputanje kapljica u atmosferu,5.Mogu visok pad pritiska i via potronja energije,6.Opasnost od stvrdnjavanja vrstih estica u kontaktu sa vodom,7.Visoki eksploatacioni trokovi.

Prednosti i nedostaci vlanih izdvajaa vrstih estica (skruberi)

8/2/2019 pzzs-kr-v5

17/27

Prednosti:

1.Veoma efikasni za izdvajanje estica dimenzija ispod 0,1 m (pri relativno niskoj potronji energije od 0,1-0,5 kWh/1000m3 gasova),

2.Suvi postupak izdvajanja i odlaganja izdvojenih komponenata,3.Mali pad pritiska (manje od 150 Pa),4.Projektovani za kontinualni rad sa minimalnim zahtevima za odravanjem,5.Relativno niski eksploatacioni trokovi (u odnosu na druga reenja),6.Pogodni za rad pri visokim nadpritiscima (do 10 bar) ili podpritiscima struje gasova,7.Pogodni za rad pri visokim temperaturama (do 700 oC),8.Pogodni za rad pri velikim zapreminskim protocima gasova i velikim ulaznim koncentracijama vrstih estica (50 mg/m3

i vie);

Nedostaci:

1.Visoki investicioni trokovi,2.Veoma osetljivi na promene u gasnoj struji (promena zapreminskog protoka, temperature, sastava gasova i koncentracijevrstih estica),3.Izvesni problemi u izdvajanju estica zbog visokih ili niskih karakteristika otpora,4.Zauzimaju dosta prostora,5.Ne mogu se primeniti za eksplozivne gasove i vrste estice,6.Zahtevaju posebne uslove zatite na radu zbog visokih napona,7.Tokom jonizacije gasova nastaje ozon,8.Zahtevaju relativno visoko obuene radnike za rad pri eksploataciji i odravanju.

Prednosti i nedostaci elektrostatikih izdvajaa vrstih estica

8/2/2019 pzzs-kr-v5

18/27

Prednosti:

1.Veoma visok stepen izdvajanja i krupnih i finih estica (i submikronskih)2.Relativno neosetljivi na promene u struji gasova (male promene u stepenu izdvajanja i padu pritiska savelikim promenama koncentracije vrstih estica u struji gasova)3.Mogua recirkulacija dimnih gasova (utede u energiji)4.Suvi postupak izdvajanja i odlaganja izdvojenih komponenata

5.Nema problema sa otpadnim vodama (suv proces), niti opasnosti od smrzavanja6.Korozija obino nije problem (ako se ne ide ispod take rose)7.Nema opasnosti od visokih napona, eksplozivnih i zapaljivih gasova (pri malim koncentracijama vrstihestica)8.Koriste kvalitetna vlakna ili granule9.Postoji veliki broj projektnih reenja u zavisnosti od vrste postrojenja i gasova10.Relativno jednostavni za rad i eksploataciju

Nedostaci:

1.Zbog granine temperature primene za veinu filterskih materijala ( 290oC), zahteva se prethodno hlaenjegasova ili specijalna mineralna ili metalna vlakna, to znaajno poveava investicione trokove2.U nekim sluajevima neophodan je dodatni ureaj za izdvajanje3.Mogunost poara i eksplozija pri radu sa visokim koncentracijama vrstih estica u gasovima ( 50 mg/m3) iu sluaju vrstih estica koje imaju izrazitu sposobnost niskotemperaturske oksidacije,4.Relativno visoki trokovi odravanja (zamena vrea i sl.)

5.Relativno kratak vek trajanja, posebno pri viim radnim temperaturama i pri radu sa kiselim ili baznimkomponentama gasova6.Filterski materijali su osetljivi na vlagu7.Zahtevaju posebnu zatitu na radu radnika na odravanju (oteenja respirativnih organa)8.Srednji pad pritiska pri radu (obino 1500-2500 Pa).

Prednosti i nedostaci tekstilnih (vreastih) filtera i filtera od vlakana

8/2/2019 pzzs-kr-v5

19/27

Metode preiavanja gasovitihkomponenata

8/2/2019 pzzs-kr-v5

20/27

eme procesa izdvajanja gasovitih zagaujuih komponenti

Karakteristike ureaja za

apsorpciju

POSTUPCI ELIMINACIJE OTPADNIH GASOVA

8/2/2019 pzzs-kr-v5

21/27

POSTUPCI ELIMINACIJE OTPADNIH GASOVA:

APSORPCIJA

ADSORPCIJASAGOREVANJE

Apsorpcija je dovoenje u kontakt sa tenou smee gasova sa ciljemda se jedna ili vie komponenti iz smee gasova rastvori u tenosti.

Proces transporta materije:

molekularnom i

konvektivnom difuzijom

S i t k ij di k id

8/2/2019 pzzs-kr-v5

22/27

Suvi postupak apsorpcije sumpor-dioksida

8/2/2019 pzzs-kr-v5

23/27

Prednosti:

1.Relativno nizak pad pritiska2.Za visoko korozivne uslove rada mogua izrada od stakla ili plastike,3.Visoko efikasan transport materije iz faze u fazu,

4.Poveanjem visine i/ili promenom tipa ispune ili broja podova, moe se poveati transfermaterije bez dogradnje novih delova opreme5.Relativno niski investicioni trokovi6.Ne zauzimaju veliki prostor7.Pogodni za izdvajanje vrstih estica i gasovitih komponenata

Nedostaci:

1.Zahtevaju dodatni tretman otpadnih voda (ili neke druge apsorpcione tenosti)2.Nastali produkti su vlani3.Mogue zaepljenje podova ili ispuna izdvojenim vrstim esticama

4.Kada se koriste staklene ili plastine kolone i ispune/podovi nije mogu rad sa gasovima visoketemperature5.Relativno visoki trokovi odravanja

Prednosti i nedostaci ureaja za apsorpciju (kolone sa podovima i punjenjem)

8/2/2019 pzzs-kr-v5

24/27

Kolone sa ispunama:

1.Mali padovi pritisaka2.Jednostavna i jeftina izgradnja3.Pogodni za visoko penuave tenosti

Kolone sa podovima:

1.Malo osetljive na zaepljenja2.Lake konstrukcije3.Mali problemi sa strujanjem gasova i tenosti4.Promene temperature gasove malo utiu na rad kolone

Poreenje kolona sa podovima i punjenjem

ADSORPCIJA

8/2/2019 pzzs-kr-v5

25/27

ADSORPCIJA

Adsorpcija je dovoenje u kontakt smee gasova sa povrinom vrstogtela (adsorbentom) sa ciljem da se jedna ili vie komponenti izdvoji ipree u vrstu fazu, odnosno to je prenos materije iz vrste u gasnu fazu.

Procesi adsorpcije su u glavnom selektivni.

Prema debljini sloja nataloenih molekula, adsorpcija moe biti

monomolekularna i vieslojna.Temperatura i koncentracija gasovite komponente utie na stanjeravnotee.

Adsorbenti se odlikuju velikom specifinom povrinom.

Prednosti i nedostaci ureaja za adsorpciju

8/2/2019 pzzs-kr-v5

26/27

Prednosti:

1.Mogunost ponovnog korienja izdvojenih produkata i regeneracije sredstva za adsorpciju2.Odlina kontrola i dobar rad pri naglim promenama tokom procesa3.Nema dodatnih hemijskih problema4.Mogunost potpune automatizacije procesa

5.Mogunost izdvajanja gasovtih zagaujuih komponenata veoma malih ulaznih koncentracijaNedostaci:

1.Ponovno korienje izdvojenih produkata i regeneracija sredstva za adsorpciju zahteva skupe procese(termiki procesi, ekstrakcija, ...)

2.Efikasnost sredstva za adsorpciju progresivno opada poveanjem broja ciklusa (sa vremenom)3.Relativno visoki investicioni trokovi4.Neophodno izdvajanje vrstih estica pre procesa adsorpcije zbog mogunosti zaepljavanjaadsorpcionog sloja5.U pojedinim sluajevima neophodno je hlaenje gasova i ispod normalnih radnih uslova

6.Potrebna para relativno visokog pritiska za izdvajanje (desorpciju) tekih ugljovodonika

Prednosti i nedostaci ureaja za adsorpciju

Prednosti i nedostaci ureaja za sagorevanje gasova

8/2/2019 pzzs-kr-v5

27/27

Prednosti:

1.Jednostavnost rada2.Mogunost iskorienja dobijene koliine toplote (proizvodnja pare i sl.)3.Mogunost skoro kompletne razgradnje organskih zagaivaa

Nedostaci:

1.Relativno visoki eksploatacioni trokovi

2.Opasnost od eksplozije i izbijanja plamena3.U sluaju katalitikog sagorevanja mogunost stvaranja otrovnih gasova4.Nepotpuno sagorevanje dovodi do dodatnih problema u zagaivanju vazduha (CO i sl.)

Prednosti i nedostaci ureaja za sagorevanje gasova

Prednosti:

1.Izdvojene komponente mogu se ponovo koristiti (u sluajuindirektne kondenzacije)2.Voda koriena pri procesu indirektne kondenzacije

(cevasti izmenjivai toplote) nije u kontaktu sakontaminiranom gasnom strujom, i moe se koristiti nakonhlaenja

Nedostaci:

1.Relativno nizak stepen izdvajanja gasovitih komponenti2.Neka sredstva za hlaenje su veoma skupa

Prednosti i nedostaci ureaja za kondenzaciju