tos pytania.doc

1.       Zdefiniuj pojęcie przedziałowej skuteczności odpylania i ziarna granicznego.

Przedziałowa skuteczność odpylania to skuteczność zatrzymywania w odpylaczu pyłów o określonej wielkości (średnicy).

Ziarno graniczne to ziarno pyłu zatrzymywane w odpylaczu ze skutecznością 50%.

2.       Przedstawić schematy technologiczne instalacji wyposażonych w koncentratory.

3.       Uzasadnić celowość stosowania cyklonów bateryjnych.

- możliwość zastosowania większej ilości cyklonów o mniejszej średnicy – siła odśrodkowa odpowiedzialna za usuwanie pyłu jest odwrotnie proporcjonalna do odległości ziarna pyłu od osi cyklonu,

-

4.       Podać zasadę budowy i działania odpylacza przeciwbieżnego. Zalety i wady. Recyrkulacja gazu.

Przeciwbieżny odpylacz cyklonowy zaliczany jest do nowej generacji wysokosprawnych mechanicznych odpylaczy przepływowych wykorzystujących efekt siły odśrodkowej, wzmocniony w porównaniu z cyklonami klasycznymi dzięki wprowadzeniu do przestrzeni roboczej dodatkowego strumienia gazu, tzw. gazu pomocniczego
qVS - strumień objętości gazu zapylonego
qVP - strumień objętości gazu pomocniczego
1 - wlot gazu zapylonego
2 - element formujący przepływ gazu zapylonego
3 - komora odpylacza
4 - wlot gazu pomocniczego
5 - element formujący przepływ gazu pomocniczego
6 - wylot gazu odpylonego
7 - tarcza zwrotna



Gaz pomocniczy:
- wzmacnia rotację gazu zapylonego, co zwiększa sprawność odpylania;
- tworzy „wirującą poduszkę” przy ścianach komory, która przechwytuje ziarna pyłu (odrzucone przez siłę odśrodkową) nim uderzą w ściany komory (co chroni przed erozją);
- transportuje wytrącony pył do leja, co zapobiega porywaniu do go głównego strumienia gazu.

Rys – wpływ stosunku objętości gazu pomocniczego do objętości gazu zapylonego na skuteczność odpylania.

Ziarno graniczne 1,5 um.
 

ZALETY:

● bardzo dobra skuteczność odpylania przy stosunkowo niskich kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych

● duża pewność ruchowa,

● stosunkowo mała wrażliwość na zmienność parametrów gazu jak: temperatura, stopień zawilżenia,

skład chemiczny,

● brak przeciwwskazań do stosowania dla gazów i pyłów palnych i wybuchowych,

● wzrost skuteczności odpylania wraz ze wzrostem stężenia pyłu w gazie,

● większa w porównaniu z cyklonami odporność na erozję pyłową,

● mniejsza w porównaniu z cyklonami wrażliwość na niedociążenie gazowe i ewentualne nieszczelności zamknięcia pyłowego.
 

WADY:

konieczność stosowania dodatkowego wentylatora – większe w stosunku do cyklonów zużycie energii

ZAKRES STOSOWANIA

Zaleca się stosować tam, gdzie cyklony klasyczne nie spełniają wymogu ograniczenia emisji pyłu do wartości dopuszczalnej a instalowanie wysokosprawnych filtrów tkaninowych lub elektrofiltrów jest niemożliwe ze względów technicznych lub nieuzasadnione ekonomicznie.

Powszechnie stosowane do odpylania gazów odlotowych z suszarń. Pracują również jako pierwszy stopień w instalacjach odzyskujących materiał zmielony. Dobre efekty przyniosło również ich zastosowanie do odpylania gazów poreakcyjnych w instalacjach odsiarczających spaliny z kotłów rusztowych metodą półsuchą (stężenia emisyjne pyłu poniżej 400 mg/m3ref). W związku z coraz ostrzejszymi normami dotyczącymi dopuszczalnych stężeń emisyjnych pyłu w spalinach z kotłów rusztowych, zrozumiałe jest bardzo duże zainteresowanie tą technologią odpylania także i dla tych obiektów.

RECYRKULACJA:
Zwiększa prawdopodobieństwo wytrącenia najdrobniejszych frakcji – cykl odpylania powtórzony jest wielokrotnie. Ponadto, zmniejsza wrażliwość odpylacza na niedociążenia gazowe.
a) układ otwarty – gaz pomocniczy spoza instalacji,
b) układ zamknięty – jako gaz pomocniczy wprowadza się od góry część gazu zapylonego (większa wydajność odpylacza),
c) układ recyrkulacyjny – gazem pomocniczym jest gaz odpylony, którego część jest pobierana przez wentylator pomocniczy przed wentylatorem wyciągowym.
 

5.       Wskazać różnice konstrukcyjne i eksploatacyjne filtra tkaninowego regenerowanego mechanicznie i pulsacyjnego.

Regeneracja mechaniczna:

Regeneracja pulsacyjna:

6.       Podać zasadę działania elektrofiltru na przykładzie elektrofiltru rurowego (omówić kolejne fazy procesu odpylania)

  1 - komora elektrofiltru, przez którą przepływa zapylony gaz,
2 - elektroda ulotowa (emisyjna) wykonana z drutu metalowego okrągłego lub profilowanego, o biegunowości ujemnej,
3 - elektroda zbiorcza (osadcza) wykonana z gładkich lub profilowanych blach albo rury o dużej powierzchni, o biegunowości dodatniej,
4 - transformatorowo-prostownikowy zespół zasilający elektrodę emisyjną prądem stałym o wysokim napięciu (30 - 80 kV, obecnie nawet powyżej 100 kV), 5 - system oczyszczania elektrod (zbiorczych i ulotowych) z pyłu.

Fazy odpylania:
 

1) emisja swobodnych elektronów z powierzchni elektrody emisyjnej na skutek przyłożonego wysokiego napięcia – tzw. zimna emisja
2) jonizacja gazu zainicjowana obecnością swobodnych elektronów w przestrzeni roboczej elektrofiltru prowadząca do pojawienia się pola elektrycznego
3) ładowanie ziaren pyłu (głównie ujemnie) i ich wędrówka w kierunku elektrod (głównie osadczych)
4) tworzenie się spolaryzowanej warstwy pyłu na elektrodach (głównie osadczych) i usuwanie z nich pyłu na skutek drgań wywołanych w elektrodach udarami mechanicznymi

1.       Przedstawić zalety i wady poszczególnych metod odsiarczania spalin.

2.       Przedstawić schemat technologiczny instalacji suchego odsiarczania spalin.
 

Sorbent – najczęściej kamień wapienny (CaCO3) w postaci mączki o odpowiedniej granulacji wprowadzany wprost do komory paleniskowej w strefę temperatur 800-900 0C dyszami zasilanymi sprężonym powietrzem.

3.       Przedstawić schemat technologiczny instalacji mokrego odsiarczania spalin.
 

4.       Wyjaśnić celowość stosowania metod hybrydowych.

1. Budowa i zasada działania elektrofiltrów.
Budowa:

• zasadniczymi elementami elektrofiltru są: ujemnie naładowana elektroda emitująca (ulotowa), będąca cienkim drutem i uziemiona elektroda zbiorcza w postaci rury (elektrofiltr rurowy) lub płyt pionowych (elektrofiltr płytowy).

• elektrody umieszczone są w komorze zbiorczej, przez którą przepływa oczyszczany gaz,

• elektrody są zasilane przez specjalny zespół prostowników – prądem stałym o wysokim napięciu,

• każdy elektrofiltr jest wyposażony w urządzenie do strzepywania (udarowego) pyłu z płyt zbiorczych oraz zbiornik oddzielonego pyłu.

Zasada działania:

• zapylony gaz przepływa z małą prędkością między elektrodami zbiorczymi,

• po przyłączeniu do elektrod dostatecznie wysokiego napięcia rzędu 30÷80kV, wydzielają one dużą liczbę elektronów, które są przyciągane przez zbiorcze elektrody dodatnie i poruszają się w ich kierunku z dużą prędkością,

• podczas tego ruchu elektrony uderzają w neutralne cząstki gazu wytrącając z nich dalsze elektrony, które z kolei zachowują się podobnie,

• zjawisko to nazywa się wyładowaniem koronowym (od świecącej korony wokół elektrody) i zanika w pewnej odległości od elektrody emitującej,

• elektrony powstałe w obrębie wyładowania koronowego osadzają się poza tą strefą na neutralnych cząstkach gazu, ładując je ujemnie. Wytworzone w ten sposób ujemne jony gazowe osadzają się z kolei na zawartych w gazie ziarnach pyłu i przekazują im swój ładunek,

• naładowane ujemnie ziarna pyłu poruszają się na skutek działania pola elektrostatycznego w kierunku dodatniej elektrody zbiorczej i osadzają się na niej, skąd są później mechanicznie strząsane.

2. Sucha metoda odsiarczania.

polega na absorbcji siarki przez CaO uzyskane ze zmielonego sorbentu, który dozowany jest do komory paleniskowej w postaci:

- kamienia wapiennego CaCO3,

- wapna hydratyzowanego Ca(OH)2,

- wapna palonego CaO,

- dolomitu CaCO3 + MgCO3.

sorbent może być dozowany do kotła na trzy sposoby:

- bezpośrednio mieszany z węglem (np. w młynie),

- wdmuchiwany do komory paleniskowej wokół płomienia,

- wdmuchiwany do komory paleniskowej powyżej płomienia.

sorbent po wprowadzeniu do komory paleniskowej najpierw ulega rozkładowi, tj.

dekarbonizacji: CaCO3 + Q → CaO + CO2

lub dehydratyzacji: Ca (OH ) 2 + Q → CaO + H 2O

następnie wapno (CaO) reaguje z SO2 wg reakcji:
CaO + SO2 → CaSO3 + Q

CaO + SO2 + 1 O2 → CaSO4 + Q

maksymalna skuteczność odsiarczania w metodzie suchej wynosi około 45%,

3. Półsucha metoda odsiarczania.

Metoda FSI+Q:

w etapie pierwszym proces wiązania SO2 przebiega podobnie jak w metodzie suchej, tzn. zmielony sorbent dozowany jest do strefy temperatur optymalnych dla prażenia i wiązania z SO2 w komorze paleniskowej, etap drugi realizowany jest w zraszaczu spalin umieszczonym pomiędzy wylotem spalin z kotła a wlotem do odpylacza, spaliny w zraszaczu, zawierające CaSO3 lub CaSO4, zraszane są wodą w ilości umożliwiającej całkowite jej odparowanie. Temperatura spalin za zraszaczem jest powyżej kwasowego punktu rosy. dzięki zwilżeniu spalin i zawartych i zawartych w nich pyłów, ziarna CaO pękają, tworząc nowe powierzchnie dla umożliwienia wiązania CaO z SO2. Proces ten w efekcie wpływa na podwyższenie skuteczności odsiarczania spalin. Dodatkowo w zraszaczu znaczna część pyłów zostaje wytrącona ze spalin w dolnej części, skąd jest usuwana jako produkt odpadowy. praktyczna skuteczność metody półsuchej FSI+Q dochodzi do 70%.

metoda FSI+Q w stosunku do metody suchej:

- w mniejszym stopniu wpływa na wzrost zapylenia spalin przed elektrofiltrem,

- zmniejsza ilość niewykorzystanego sorbentu,

- zwiększa skuteczność odsiarczania.

Metoda WAFIT:

polega na kondycjonowaniu spalin oraz ich kontaktowaniu z sorbentem w postaci wodorotlenku wapniowego Ca(OH)2 cyrkulującym w instalacji, skuteczność dochodzi do 90%, reaktor jest zintegrowany z odpylaczem. Proces oczyszczania zachodzi w reaktorze i odpylaczu. W reaktorze wyróżnia się trzy strefy oczyszczania:

- strefa kondycjonowania, w której następuje rozpylenie wody i jej całkowite odparowanie – obniża się temperatura spalin i wzrasta ich wilgotność.

- strefa odsiarczania I, w której podaje się sorbent recylkulowany z odpylacza,

- strefa odsiarczania II, w której podaje się sorbent świeży.

W strefie odsiarczania zachodzi szereg reakcji chemicznych, odpady z instalacji stanowią mieszaninę popiołu, siarczynu, siarczanu, chlorku, fluorku i węglanu wapnia z nieprzereagowanym wapnem oraz innymi zanieczyszczeniami ze spalin.

4. Mokra wapienna metoda odsiarczania spalin.

polega na przemywaniu spalin wodną zawiesiną wapna lub kamienia wapiennego w wieży absorpcyjnej, gdzie w efekcie powstaje siarczyn wapnia CaSO3, dodatkowe natlenienie CaSO3 powoduje jego konwersję do CaSO4, który wytrącony z roztworu jest przemywany i odwadniany, i w efekcie tworząc gips CaSO4.2H2O. SNCR - selektywna redukcja niekatalityczna polegająca na wprowadzeniu do komory spalania gazowego amoniaku, wody amoniakalnej bądź mocznika, które to substancje w temperaturze ok. 850-1050oC redukują tlenki azotu do wolnego azotu. Istotną sprawą jest tutaj odpowiedni zakres temperatury. Selektywna niekatalityczna redukcja tlenków azotu przebiega z najlepszą wydajnością w temperaturze ok. 900-950oC. Zarówno wzrost temperatury powyżej 1050oC, jak i spadek poniżej 850oC powodują spadek efektywności redukcji, który maksymalnie wynosi ok. 50-80%. SCR - selektywna redukcja katalityczna polegająca na tym, że oczyszczone z pyłu i gazów kwaśnych (podanymi powyżej metodami) gazy spalinowe po podgrzaniu do temperatury ok. 250-300oC i wymieszaniu z roztworem amoniaku kierowane są na monolityczne złoże katalityczne (katalizator platynowy lub wanadowo-tytanowy na nośniku z dwutlenku tytanu),

gdzie następuje redukcja tlenków azotu do wolnego azotu. Proces ten przebiega bardzo dobrze z wydajnością powyżej 90%, często 95-99%. Zarówno selektywna niekatalityczna redukcja tlenków azotu (SNCR), jak i selektywna katalityczna redukcja tlenków azotu (SCR) prowadzone są przy udziale roztworu amoniaku. Dodatkowym efektem

zastosowania systemu katalitycznej lub niekatalityczej redukcji tlenków azotu jest również skuteczna redukcja emisji polichlorowanych dioksyn i furanów, przebiegająca dla układów katalitycznych z wydajnością ok. 90-99% (katalityczny rozkład - odchlorowanie i utlenienie dioksyn), zaś dla układów niekatalitycznych z wydajnością ok. 60-70% (wiązanie chloru w strefie spalania i poza strefą spalania, podczas chłodzenia spalin, a przede wszystkim inhibicyjne działanie amoniaku w odniesieniu do syntezy de novo dioksyn i furanów).

1.Usystematyzowac stosowane w energetyce urządzenia odpylające od
najmniej sprawnych do wysokosprawnych i podać dla jakich palenisk mają
zastosowanie.
 

2.Wyjaśnić znaczenie pojęć:

- filtr bateryjny -

-multicyklon

-filtr pulsacyjny

-elektrofiltr: wielosekcyjny – struga gazu rozdzielona na różne elektrofiltry

i wielostrefowy – jeden elektrofiltr o różnych polach elektrycznych (wielopolowe odpylanie)

6