352 Capitolul I l a, Decantarea Principiul decartt[rii se bazeazd pe faptul-cE orice' particule 'aflati in suspensie intr-un fluid de densitate mici iinde sE se depuni sub influen[a gravitafiei. opera[ia se realizeazd fie pnn stocarea intr-un rezervor foarte mare sau prin trecerea apei prin bazine de decantare. b. Coagularea Procesul de coagulare este un fenomen fizico-chimic complex general rezultatul a dou[ fenomene diferite gi independente: . destabilizarea dispersiei coloidale, realizatd prin adaos de 9i este in substante chimice; ! lransportul care provoaci aglomerarea gi depunerea particulelor destabilizate. Pentru coagulare se foloseqte sulfatul de aluminiu, sulfatul feric, sulfatul feros sau clorurE fericE- c. Filtrarea Filtrarea constd in trecerea apei printr-un strat de material granulat. Apa trece prin filtre in curent descendent. Ca material filtrant se utilizeaz[ cuart granulat, marmuri granulati, dolomitl sau cdrbune antracit. Elininarea uleiului Se realizeazd. prin urrritoarele procedee: - decantare; - filtrare; - chinilc, prin adiugarea unorreactivi (de ex., sulfat de aluminiu ). Tralarea chinilcd Tratarea chirnici se poate realiza cu urmitoarele grade de ad6ncime: t dedurizarea, adici reducerea par[iald sau totali a duritali temporare; o dentineralizarea parliald, adicd reducerea con{inutuiui total.de sEruri, paralel cu dedurizarea; t demineralizarea totald, adicd refinere integralE a sdrurilor din ap[, realizdnd teoretic apd chimic purd. Indici chinilci de avarie la hutala{ia de demineralizare Indicii chimici de avarie reprezinti limitele maxime admise pind la care se permite cre$terea valorilor fizico-chimice, la atingerea cErora filtrul la care se conshta cre$terea indicilor se scoate din funcliune. Pentru prevenirea impurificdrii apei de alimentare (adaos a cazanelor), ca urmare a unor defec[uni in timpul regeneririi schimbltorilor de ioni, instalagia de tratare a apei de adaos pentru cazanele de inaltd presiune sunt dotate cu conductometre automate cu semnalizare qi blocaj Ia urmdtorii indici chimici: - conductivitate max = 25pS/cm; - pH<5qipH>10.. ,l t , 1 I I I I t 't , t j ,i*++"ii 42 INSTALATII DE PROTECTIE A MEDIULUI 12.1:,INTRODUCERE Cregterea industrializdrii qi a producerii de energie din combustibili fosili suntinso!itedeemisiidepoluan{iddun6toriatatpentrumediu1inconjur6torcdt5i pentru via{a plantelor gi animalelor. Studiile fEcuie in leg6turi cu efectele acestor +$fr'-ii emisii asupra sdnltltii oamenilor au condus la inlsprirea legislafiei in ceea ce privegte emisiile atmosferice, deversErile in ape sau depozitarea pe sol a degeurilor , solide. Controlul mediului inconjurdtor se face prin legisla{ie guvernamentald, . precum gi prin regulamente stabilite la nivele locale, na{ionale sau internalionale. .,'' Numdrul poluan{ilor definifi ca atare a crescut foarte mult, ajungindu-se la un .,; numdr de aproximativ 200, iar acesta ar putea cregte ?n'timp. '.i:.- - Emisiile atmosferice care ies pe coqul centralelor provin in special din ffi procesul de ardere; ele sunt SO2, NO^, cenugd antrenatd, compuqi organici volatili :+ .' gi mici cantiteE din alte substan{e. Aceste emisii constituie obiectul capitolului de :,? fa[d. . ::; Agen{ia de Protec{ie a Mediului a stabilit nivele maxime pentru divergi poluanfi, dar in acelagi timp s-a impus gi un control al emisiilor, precum gi gisirea unor solu{ii pentru a le putea menline la o valoare convenabil5. Acest lucru se poate face prin mai multe metode: folosirea unor combustibili mai pu{in poluan{i, imbunatlfirea eficien{ei in funcfionare a centralelor, inlocuirea agregatelor vechi cu cele noi, folosirea echipamentelor de depoluare (desprifuitoare, sisteme de desulfurare gi denoxare) etc. In acelagi timp, regulile in ceea ce privegte poluarea sunt mai stricte la centralele noi, astfel incit si oblige producdtorii in achizilionarea de tehnologii noi, mai performante. Controlul poluirii aerului se poate face pe mai multe planuri. Prin adoptarea unor standarde care sd stabileascd anumite valori ale emisiilor pe unitatea de timp (pe o16, pe zi, anual etc.), prin adoptarea cerin{e de indeplrtare a unui procent din emisii, a unor cerinte legate de tehnologie g.a. .i;
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
352 Capitolul I l
a, DecantareaPrincipiul decartt[rii se bazeazd pe faptul-cE orice' particule 'aflati in
suspensie intr-un fluid de densitate mici iinde sE se depuni sub influen[agravitafiei. opera[ia se realizeazd fie pnn stocarea intr-un rezervor foarte mare sauprin trecerea apei prin bazine de decantare.
b. CoagulareaProcesul de coagulare este un fenomen fizico-chimic complex
general rezultatul a dou[ fenomene diferite gi independente:. destabilizarea dispersiei coloidale, realizatd prin adaos de
9i este in
substantechimice;
! lransportul care provoaci aglomerarea gi depunerea particulelordestabilizate.
Pentru coagulare se foloseqte sulfatul de aluminiu, sulfatul feric, sulfatulferos sau clorurE fericE-
c. FiltrareaFiltrarea constd in trecerea apei printr-un strat de material granulat. Apa
trece prin filtre in curent descendent. Ca material filtrant se utilizeaz[ cuartgranulat, marmuri granulati, dolomitl sau cdrbune antracit.
Elininarea uleiuluiSe realizeazd. prin urrritoarele procedee:
- decantare;- filtrare;- chinilc, prin adiugarea unorreactivi (de ex., sulfat de aluminiu ).
Tralarea chinilcdTratarea chirnici se poate realiza cu urmitoarele grade de ad6ncime:
t dedurizarea, adici reducerea par[iald sau totali a duritali temporare;o dentineralizarea parliald, adicd reducerea con{inutuiui total.de sEruri,
paralel cu dedurizarea;t demineralizarea totald, adicd refinere integralE a sdrurilor din ap[,
realizdnd teoretic apd chimic purd.Indici chinilci de avarie la hutala{ia de demineralizareIndicii chimici de avarie reprezinti limitele maxime admise pind la care se
permite cre$terea valorilor fizico-chimice, la atingerea cErora filtrul la care se
conshta cre$terea indicilor se scoate din funcliune. Pentru prevenirea impurificdriiapei de alimentare (adaos a cazanelor), ca urmare a unor defec[uni in timpulregeneririi schimbltorilor de ioni, instalagia de tratare a apei de adaos pentrucazanele de inaltd presiune sunt dotate cu conductometre automate cu semnalizareqi blocaj Ia urmdtorii indici chimici:
- conductivitate max = 25pS/cm;- pH<5qipH>10..
,l
t,1
IIIIt't,tj
,i*++"ii
42INSTALATII DE PROTECTIE A MEDIULUI
12.1:,INTRODUCERE
Cregterea industrializdrii qi a producerii de energie din combustibili fosilisuntinso!itedeemisiidepoluan{iddun6toriatatpentrumediu1inconjur6torcdt5ipentru via{a plantelor gi animalelor. Studiile fEcuie in leg6turi cu efectele acestor +$fr'-ii
emisii asupra sdnltltii oamenilor au condus la inlsprirea legislafiei in ceea ceprivegte emisiile atmosferice, deversErile in ape sau depozitarea pe sol a degeurilor ,
solide. Controlul mediului inconjurdtor se face prin legisla{ie guvernamentald, .
precum gi prin regulamente stabilite la nivele locale, na{ionale sau internalionale. .,''Numdrul poluan{ilor definifi ca atare a crescut foarte mult, ajungindu-se la un .,;numdr de aproximativ 200, iar acesta ar putea cregte ?n'timp. '.i:.- -
Emisiile atmosferice care ies pe coqul centralelor provin in special din ffiprocesul de ardere; ele sunt SO2, NO^, cenugd antrenatd, compuqi organici volatili :+ .'
gi mici cantiteE din alte substan{e. Aceste emisii constituie obiectul capitolului de :,?fa[d. . ::;Agen{ia de Protec{ie a Mediului a stabilit nivele maxime pentru divergi
poluanfi, dar in acelagi timp s-a impus gi un control al emisiilor, precum gi gisireaunor solu{ii pentru a le putea menline la o valoare convenabil5. Acest lucru se
poate face prin mai multe metode: folosirea unor combustibili mai pu{in poluan{i,imbunatlfirea eficien{ei in funcfionare a centralelor, inlocuirea agregatelor vechi cucele noi, folosirea echipamentelor de depoluare (desprifuitoare, sisteme dedesulfurare gi denoxare) etc. In acelagi timp, regulile in ceea ce privegte poluareasunt mai stricte la centralele noi, astfel incit si oblige producdtorii in achizilionareade tehnologii noi, mai performante.
Controlul poluirii aerului se poate face pe mai multe planuri. Prin adoptareaunor standarde care sd stabileascd anumite valori ale emisiilor pe unitatea de timp(pe o16, pe zi, anual etc.), prin adoptarea cerin{e de indeplrtare a unui procent dinemisii, a unor cerinte legate de tehnologie g.a.
.i;
3s4 Capitollt l2
I2.2. CONTROLUL EMISIILOR DE PA.RTICULE
Particulele sunt substan,te solide de nature organicd qi anorganici ce se
gesesc suspendate in gazele de ardere sau.in atmosferd. Le mai numim pe scurtcenugd. Aburul fiind generat prin arderea combustibililor fosili, gazele de ardere
transporte in general cenugE. Cu excepfja gazului natural ceilalli combustibiliproduc prin ardere particule solide. Chiar gi carbonul nears apare sub forml de
particule. De aceea este necesar controlul gi colectarea acestor particule, pentru a
reduce eliberarea lor in atmosfer[.Cantitatea de cenug[ din cdrbune vaiazd cu tipul c[rbunelui, modul de
extracfie, ad6ncimea minei etc. $isturile bituminoase confin mult mai multd cenugd
decAt c6rbunele (uneori chiar pAn[ la70-80Vo).CAnd cdrbunele este ars sub formi pulverizatd, cea mai mare parte din
cenugd este antrenate de gazele de ardere (70-90Vo): la arderea pe grdtar, cantitatea
de cenuqS antrenatd este mai micd (aproximativ 40Vo), iar la arderea in strat
fluidizat toatd cenuga este antrenate de gazele de ardere.O problemi important[ o constituie alegerea echipamentului optim de
colectare a cenugii. Pentru aceasta trebuie cunoscute proprietlfile cenugii, atAt
fizice, cdt gi chimice (constituenli, temperatura de inmuiere 9i topire). Dimensiunileparticulelor de cenugd este de asemenea importanti, ea depinzdnd foarte mult de
modul de ardere, la arderea pe grAtar rezulti cenupd de dimensiuni mai mari, laarderea sub formd pulverizatd dimpotrivd, cenu$a este foarte fin5, iar la arderea instrat fluidizat, dimensiunile sunt foarte diferite.
In general existi standarde diferite in ceea ce prive$te emisiile de particule,in funcfie de provenienfa cenugii (cdrbune, p6cur[, biomas6, degeuri menajere,
deqeuri industriale etc.).Echipamentele de colectai" tt.bri. sd indeplineascd urm5toarele cerinfe:
indepdrteazl cenuga din gazele de ardere, nu lasd sd reintre particulele inapoi ingaze, descarc6 materialul colectat. De aceea, alegerea unei bune instalaqii de
purificare, necesitd uneori studii suplimentare, ale c6ror costuri se regisesc incostul investiliei. De asemenea, acesta cuprinde gi costurile de mentenan{I, care pot
fi chiar importante. Cheltuieliie totale cresc bineinfeles 9i in func{ie de gradul de
epurare.Existi mai multe tipuri de echipamente de colectare a cenuqii:
- separatoaremecanice,- separatoare cu mijloace filtrante in sistem uscat,- separatoare umede,- electrofiltre.
Separatoare mecaniceSeparatoarele mecanice sunt de mai multe tipuri: gravita{ionale, cu jaluzele,
cu inele tronconice, cicloane etc.Separatoa?Blb:.gravita.donale sunt alcituite dintr-o camerd de sedimentare,
simpla sau cu gicane. In cameri se creeazd un regim turbulent, iar daca se fine
l
l
It
Il
1
lI
:ii
I1
l
I
i
l
I
I
)
liI
:Ij
I
I1I
iIIII
1
iI1
i
i!{t
I.{
ilI,4
InstalaYii de protectie a mediului 3s5
seama de particularitdtile curenfilor de gaze de ardere,gi ale particulelor solide seob!n rezuitate bune in captarea acestor particule. Gabaritul camerelor desedimentare este mafe gi prin urmare este nevoie de spaliu suficient pentruamplasare.
Separatoarele cujaluzele pot_fi cujaluzele fiie sau mobile. Cele cujaluzelemobile sunt mai performante gi funcgioneazd dupd principiul irnpactului gi aline(iei(fie. 12.1.).
@-r@,
41'5
\'-=,=./ ..
Fig, 12.1. Separator de praf ;ii'gfg7ae.
Separatorul confine o serie de suprafefe a. uo$,ialrpure oblic in curentul degaze; astfel se produce o modificare bruscd delfr1ec{ie, iar particulele lovescjaluzelele; dupl goc, ele cad la partea inferioara a i6merei gi sunt eliminate de uncolector de particule cu ajutorul unui curent secundql de gaze. Aceste instalalii suntrelativ simple din punct de vedere constructiv, au Bi$Heri de presiune mici, ceea ceface ca pre{ul lor sd fie scizut, dar gradul de despidfuire este relativ modest (intre50-80Vo), de asemenea tendinfa de acumulare a piirticulelor pe jaluzele duce laabraziunea acestora gi la scdderea performanfelor, de aceea utilizarea lor estelimitatd.
Separatoarele cu inele tronconice numite qi pulvocaptoare, (fig. 12.2.)prezintd un grad de separare mai bun gi se compun din mai multe inele tronconiceal cdror diametru se micEoreazi progresiv in direc{ia de miqcare a gazelor deardere.
Inelele au intre ele intervale mici, prin care hece cea mai mare parte dincurentul de gaze, iar restul (aproximativ 5Vo) formqazd un curent axial secundar,care transportd praful lisat de gaze odati cu schimbarea de direc{ie gi care este
Separatoarele de tip ciclon au caracteristic faptul ce atat intrarea cat gi ie$irea
gazelor se fac pe lq#{tea superioare a instala(iei, deci se produce o inversare a
sensului de migcare. Intrarea gazelcrr de ardere se face fie tangen(ial, ceea ce
produce o turbionare! (fig. 12.3.a), fie turbionarea se face cu ajutorul unor palete
(fig. 12.3.b). '
Fig. 12.3. Separatoare de tip ciclon; a - cu intrare tangeniial|; b - multiciclon (cu palete)'
Indiferent cum: este produsi turbionarea, la periferie migcarea este
descendenti, iar in partea centrald turbionul este ascendent. Rezul6 ceea ce numim
tromb6, care exis6 gi'ln natur6. Curentul de gaze incircat. cu particule solide intrltangential cu o anurnitE vitezd gi rezulti o mi$care de rota{ie descendentl de-a
lungul peretelui, numitd curbi elicoidali indreptatE spre vnrful conului. Rezultatul
acestei migc[ri este fqptul cI particulele solide se concentreazi pe perefi datoritlforlei centrifuge. Cdnd gazele de ardere ajung in dreptul inr[rii in tubul interior, o
Y{/::,-'z
Instalatii de Drotectie u mediului 357
micd parte .i{ttre in acesta. Restul .continui migcarea descendentd.spre virfulconului, iar cind ajung acolo se intorc spre axa conului intr-o migcare ascendentd,
in direc{ia evacudrii. La inversarea migcdrii, particulele cad in majoritat6 la partea
inferioarl. O importanfd deosebitl la proiectare o are dimensionarea celor doud
tuburi, dar gi adAncimea pdni la care tubul interior intri ?n cel exterior. Pilnia aflatila partea inferioard a ciclonului colecteazd particulele gi alirrenteazd sistemul de
evacuare a cenugii, favoriz6nd depozitarea acesteia. Cicloanele au o eficien{i de
circa 90Vo, in special pentru particulele mari, dar pentru particulele mai mici de 10
m eficien{a scade considerabil. Ciclonul este folosit cu rezultate foarte bune lageneratoare de abur cu strat fluidizat circulant sau cu pat fluidizat, unde se
reintroduc particulele in focar, iar pentru o desprlfuire ulterioarl urmeazl dupi el
un alt sistem desprdfuitor.
Filtre ctt saciFiltrele cu saci fac parte din separatoarele de praf cu mijloace fiitrante in
sistem uscat.Un astfel de filtru $g.n.D este alcdtuit din mai multe compartimente
inchise, ce confin saci verticali de diametru mic, sus{inuti la partea superioarl.Sacii sunt dispusi pe mai multe rdnduri qi intingi cu arcuri.
Fig. 12.4. Filtru cu saci;
I - intrare gaze de ardere (cu prafl; 2 - saci; 3-sistem de scuturare; 4 - iucuri de prindele;
5 - melc (snack) pentru evacuarea cenutii; 6, 8 - supape; 7 - ieqire gaze de ardere (curate);
9 - ventilator gaze; l0 - schimbitor de calduri; I I, l2 - conducte ; l2- conducte pt' curAhre,,ii{++: cu gaze curate.
3s8 Capitolill 12
Gazeie de ardere inc[rcate cu particule pirdsesc cazanyl gi preincalzitorul deaer-gi ajung in spaliul de intrare al desprdfuitorului (situat Ia pa.i.u inferioar5), carele distribuie in fiecare compartiment spre curehre. Apoi o".rt.o strdbat sacii de lapa[tea inferioard in sus, iar rnaterialul poros al saciloi de ia interior spre exrerior.Prin urmare cenu$a se depune pe suprafala interioard d sacului (principiur estesimilar aspiratorului de praf).
- -. Spa[iul de iegire colecteazd gaze de ardere curate din fiecare compartimentele fiind apoi trase de ventilator $i indreptate apoi spre coq. ..
Un compartiment de curi(are are doud camere, care func{ioneazi altemativ(una este in func(iune in timp ce cealaltr este curd[at6); sacii au cap6tul inferiordeschis gi cel superior inchis, iar la partea inferioarE fiecare camerr are o pdlnie decolectare gi evacuare a cenugii. curd(area filtrelor se face feriodic (de la 20 minutep6ndIadou[ore,infunc[iedecaz)9idureaz51-5minute".is...
Decolmatarea sacilor se face dupd deconectarea'camerei respective. Maiint6.i se face scuturarea sacilor (mecanic, prin vibra(ii), .apoi cu gu) a, spilare.Praful colmatat dislocat cade in pdrnia de
"ru.u*". i"ffi ort."n"ata de gazul de
sprlare ajunge in camera de filtrare aflatd in runcffifr6. La porniri, dup6decolmatare trebuie evitatd ricirea gazeror de ardere sub temperatuia de rouE, deaceea se face incS.lzirea filtrelor cu un curent de spllare (cu ajuiorul schigrbitoruluide cildurd -10).
Materialul sacilor este foarte important, de aceea's-a ajuns la materialesofisticate (de exemplu fibri de sticld aCoperitE cu teflon), deoarlce curararea esteuneori dificild. Sacii trebuie flexafi la scuiu.ar., prin ulfirare materialul trebuie sifie rezistent. Existd materiale sintetice care rezistd mai birffii abraziune 9i la ataculacid, dar dezavantajul lor constd in temperatura de -ftrti1ionare. In general,indiferent de materialul ales, temperatura de operare esti::Qe aproximativ 260.c,ceea ce reprezinti un dezavantaj al acestor echipamente,.Du.ata de via16 a saciloreste de aproximativ 3-5 ani, in funcfie de maierialul'?.1_".,r.' un alt dezavantaj ilconstituie necesitatea schimbdtoarelor de cdldure suplirqgjgare (pentru inc5lzireasacilor 9i a pdlniei iarna), ceea ce inseamni evident,".ciiiuri iuplimentare. Lascuturarea sacilor de asemenea apare in mod inerent praf. ..
..
. -{vanujul principal al utilizrrii filtrelor cu saciJonstd in eficienla lordeosebitr (pind la 99vo), in cazul alegerii corespmnzitoare, adic[ pentruechipamentul potrivit. un alt avantaj major al acestor filtre il reprezintd faptul cEstratul de praf acumulat constituie el insugi un filtru, iar daci are alcalinitateridicatd, poate fi folosit gi la indeplrtarea par,tiald a acizilor sau a So^ .
Filtrele cu saci se folosesc pe scar[ larg5 la cazinele cu ardere in stratfluidizat (de obicei in combina{ie cu un ciclon uscat), de asemenea la generatoarelede abur industriale cu ardere pulverizati sau pe grntar,.ia cele pJntru ardereadegeurilor, precum qi in industria metarurgicr. r-a iazaneIe
"n..g"ii." se preferielectrofiltrele. - : i,
Instalalii de proteclie a mediului 359
S epamt o are de praf ele c tro s t atic e ( e le c tr ofiltr e)
Electrofiltrele r6spund cel mai bine exigenfelor mari impuse centralelorenergetice pe cdrbune in conditiile actuale.
Aceste echipamente au o serie de avantaje incontestabile, care fac si fieutilizate pe scard largd. Astfei, se pot enumera eficacitatea ridicatd (99-99?o) laorice dimensiuni de particule, temperaturi ridicate de operare, epurarea se poateefectua chiar in medii chimice agresive.
Electrofiltrul incarci electric particulele de cenugd din gazele de ardere , lecolecteazi gi le indepdrteazi. Electrofiltrul se compune dintr-o serie de .plrciverticale, prin care trec gazele de ardere. In spaliul dintre plici se afld electrozi deinc5rcare care produc un ctmp electric. In fig.12.5. se vede modul de func{ionare,cum se produce incircarea gi colectarea particulelor.
€l ec-lrodcoleclor '*-.poziliv
campel ectric electrod
,nsg3ti!
L-/tr';"":r
-\."saze ) tt''--1 ,/ 1 Iva
partlquleneincafcde
eleclric prrticule 3trase de eleqtrodpozitiv si ,ormand strdt de praf
Fig. 12.5. Principiul de funcfion:ue al electrofiltrului.
Pllcile colectoare reprezintd electrodul pozitiv gi sunt legate l3 pdmint, iarelectrozii de depunere sunt incdrca{i negativ. Se stabilegte astfel un c6mp electricintre electrozi qi suprafe{ele de colectare. Cdnd trec prin cdmpul electric, particuleledin curentul de gazele de ardere se incarcI negativ gi sunt atrase de plicilecolectoare. Unele particulele sunt greu de incircat, necesitdnd un cnmp electricintens. Altele se incarcd ugor, indreptindu-se spre polul pozitiv, dar pot la fel deugor sd piardi sarcina qi sd fie necesard reincircarea pentru a putea fi colectate.
viteza gazelor de ardere intre pldci reprezintd un factor important incolectarea particulelor, deoarece la viteze mici, particulele au timp sd se mifte spreplrcile colectoare gi se reduce astfel probabilitatea reantrendrii; in schimb suntnecesare mai multe pl6ci colectoare pentru a putea colecta cdt mai multe particule.Particulele de cenugr acumulate pe pldci formeazi un strat, astfel incdt colectarease face atdt datoritd incdrcdrii, cdt gi datorita forfelor moleculare. Aceste fo4e tindsd menlind aglomera[ia particulelor.
Stratul de cenugd trebuie indepdrtat periodic. Metoda obignuitr este de a lovibrusc suprafafa colectoare pentru a disloca cenuga. Aceasta se desprinde in figii giacest lucru este important deoarece astfel se prQytne reantrenarea cenugii incurentul de gaze de ardere gi nu e necesara reincircdfffibr.
360 Capitolul l2
In timp ce cea mai mare parte a particulelor sunt conduse spre suprafala decolectare, unele particule se incarcr pozitiv gi prin urmare se lipesc de electroziinegativi. De aceea periodic este necesar si se facd gi cur[{area acestora din urm6,pentru a sei men[ne Ia maximum forfele de incircare. Particulele dislocate cad inpilnii, care se golesc periodic la rdndul lor.
Pentru a avea performanfe ridicate, este necesar s6 se fac6 o dimensionarecordcti a electrofiltrului, ludndu-se in considerare viteza gazelor de ardere ,
cantitatea de gaze, caracteristicile combustibilului gi ale cenugii, condiliile deoperare (temperaturi etc.). In acest mod dimensiunile electrofiltrelor pot varia iadiverse centrale.
12.3. CONTROLUL EMISTTLORDE OXIA DE AZOT (NO_)
Oxizii de azot facparte din primii poluanfi emigi in timpul procesului deardere. Ei provin din mai multe surse: sisteme de.transport (aprox. 40-45Vo), dinardere, la toate tipurile de generatoare de abur, precum gi din alte surse (restul depAni la l00Vo). impreunl cu SO* gi cu particulele solide, ele contribuie la apariliaploilor acide, la formarea ozonului (poluant) 9i la degradarea vizibiliti(ii, cu urmdrinegative asupra vielii umane. De aceea emisiile de NO, trebuie controlateindeaproape.
Oxizii de azot se referl la emisiile cumulative de monoxid de azot (NO),dioxid de azot (NOJ pi la cantitl{i mici de alfi compugi ai azotului formali intimpul arderii (de exemplu protoxid de azot N2O). Acegti poluanli apar in timpularderii oricdrui tip de combustibil, datoriti prezenfei azotului din aer gi atemperaturilor ridicate care dau nagtere unei disponibilit6[i a azotului qi aoxigenului atit din aer, cAt gi din combustibil.
In generatoarele de aer emisiile de oxizi de azot se referd in principal laformarea de NO (circa 90-95Vo) gi numai foarte pu(in NO2, dar ia ieqirea inatmosfer5, practic tot monoxidul de azol se transformi in dioxid de azot. Acesta dIculoarea maronie a gazelor de ardere la iegirea de pe cog. Acesta din urm6 intriintr-o serie de reactii care formeazE poluanfi secundari. Astfel NO2 poate producecoroziunea materialelor metalice, dar gi a vopselelor, lacuriior gi chiar a marmuriisau poate reacfiona cu radicali liberi ai hidrocarburilor, ca.re in prezen(a razelorsolare produc smogul urban fotochimic, precum gi constituenlii ploilor acide. Deaceea este foarte importantd limitarea lor in atmosferd gi prin urmare metodele descddere a concentra{iei lor in gazele de ardere
Sunt cunoscute in principal doud mecanisme de formare a NO,, gi anumeoxizi de azot termici gi oxizi de azot din combustibil.
Oxizii de azot termici sunt cei forma[i in timpul arderii la temperaturiridicate ca urmare a oxidirii azotului din aerul de ardere. Yiteza de formaredepinde de temperatur[, precum gi de timpul de reziden[E la aceastd temperaturd. ingeneral NO^ termic se formeazd la temperaturi de peste 12000C 9i cregteexponen[ial cu temperatura. La temperaturi ridicate, azotul devine reactiv, iar
Instalalii de proteclie a meditlui - 361
'holeculele de azbt gi de oxigen din aerul de'ardere disociaza in stare atomici qi
participe la o serie de reac{ii.3unt trei tipuri de reacfij care se presupune cd au loc:
temperatura- ridicat[, de asemenea timpul de reziden(a suficient de_ lung in focar,
, p.".r* gi gradul ridicat de turbulen[6 sau de amestecare a combustibilului cu aerul
.*,he arde.".b" ^"""o
este necesar un compromis pentru alegerea intre o ardere
'+I ,erfecta qi o ardere efectivi suficient de bund astfel incit sd se poati face 9i
controlul emisiilor de oxizi de azot. Existd astfel nigte metode care sunt pe scar[
largd utilizate pentru reducerea emisiilor de NO" termic inci de la formare'
Prima metod[ se referd la reducerea temperaturii medii in flacard, precum qi
a virfurilor de temperaturl. Acest lucru se poate realiza cu unele modificari la
instala(ia de ardere (arzetoare cu NO* redus); cu aceste arudtoarc se produce o
turbulenla sclzutd in zona de ardere pentru a incetini procesul in sine, in.acest mod
temperatura de ardere scade 9i nu se mai ating valori mari ale temperaturi'
A doua metodl este arderea in trepte, introducdndu-se prin arzltor numai o
parte din aerul necesar arderii; astfel combustibilul este numai parfial oxidat; restul
i, u", de ardere este introdus separat pentru completarea arderii, intr-o zon[
deasupra arzdtoarelor. Astfel cantitatea de oxizi de azot termici forma[i este mai
mici deoarece temperatura maximd a flSc5rii este mai scizut6'
Atreiametod[sereferelarecirculareagazelordearderedelafinelecazanului (de obicei dup[ economizor) (fig' 12'6)' in acest mod' introducdnd
gazele in ,onu de ardere temperatura flacfuii scade datoritl faptului ci accesul
iombustibilului la aerul de ardere este intdrziat'
I1ItII .'
{:It| .'{
1'Ei;; !.i:':
'' 1i(
WercatdWJga rrcirculate
@i mestec ds aersi gazo rockculato
Ventllator dc gaz.
Aer racundar \-clap.taamcstec Sltegla.e
a€r si gazsr6circulaiola arzatoara
vontilatot dggazo rccirculate
tig. 12.6.Recircularea gazelor de ardere de la finele cazanului
,:tlildr*.
362 Capitolil 12
Aceste 'metode'se pot folosi separat sau 'combinatB, in funilie de tipulcombustibilului, costuri gi cerin(e. Tehnologiile sus men{ionate sunt utilizate cubune rezultate atit la arderea gazului, pdcuriiidt gi carbunelui. Pentru combustibiiiicare nu confin azot, ca de exemplu gazul natural gi chiar a pdcurii, acestea sunt deobicei suficiente pentru a intra in.limitele admise de emisii de oxizi de azot. penfucdrbune sunt in general necesare gi alte misuri deoarece acesta contine destul demult azot, cum se va vedea mai jos.
Oxizii de azot din combustibil apar la combustibili care confin azot legatsub form5 de compuqi organici, dar gi la arderea fracliilor grele de litei. Cea riaimare parte a oxizilor de azot din combustibil apar printr-o serie de reaclii care nusunt pe deplin cunoscute. Se pare totugi cd aceastd conversie se face in dou6 etape.Prima etap6 implicd eliberarea volatilelor in timpul f-azei ini{iale a arderii particuleide clrbune (piclturd de combustibil lichid greu). in timpul oxidarii compugilorvolatili, azotul reac(ioneazd formdnd numerogi compugi iniermediari, in speciat inzonele bogate in combustibil; acegti compugi sunt apoi transformafi in oxizl de azotsau chiar redugi la molecule de azot. Formarea de oxizilor de azot sau a azotuluimolecular depinde de raportul local combustibil/aer. Este de menfionat faptul cEaceste reaclii se desf[goard cu vitezi foarte mare., Arderea reziduului carbonos implicd eliberarea radicalilor liberi de azot,aceste reacfii desfdgurdndu-se mult mai lent decit cele prezentate anterior. $i aiciconversia azotului din corrbustibil in oxizi de azot depinde de raportulcombustibiUaer, dar aceastd conversie poate fi controlatd reducdnd disponibiiitateade reac{ie a oxigenului in primele etape ale arderii. Prin tehnici de control aamestecului combustibil/aer gi a modului de desftgurare a etapelor de ardere, sepoate obline o reducere semnificativd a emisiilor de oxizi de aiot din combustibil.Acest lucru se poate obline cu rezultate bune cu ajutorul arzitoarelor moderne,proiectate sd limiteze temperatura maximi a fldcirii tocmai prin controlulraportului combustibil/aer.
Metodele sus menfionate ca tehnici de ardere au drept rezultat reducereaemisiilor de oxizi de azot, in cazul arderii clrbunelui se impun de obicei gi mdsuride post-ardere care se aplici in aval de zona de ardere. Aceste tehnici de post-ardere sunt de doud feluri, gi anume reducere necataliticd (noncataliticd) a emiiiltorde oxizi de azot precum 9i reducere cataliticl a acestora. in ambele tehnologiioxizii de azot sunt red^trgi la azot molecular gi apd cu ajutorul unor reactivi injectaliin gazele de ardere. in cazul primei metode 1d" ."iu""." necatalitici)
"o.pujichimici folosigi sunt: amoniacul gi ureea, iat in cazul celei de a doua metode sefolose$te numai amoniacul. Acesta se poate folosi fie sub formd anhidrd, fieamestecat cu apI. Este de men(ionat faptul cd utilizarea ureei are drept rezultataparilia unui produs suplimentar, 9i anume dioxidul de carbon.
Tehnologii de ardere necataliticd. Atat injec{ia de amoniac, c6t gi de uree, auacelagi principiu de ac{iune, si anume se injecteazr agent reducdtor in gazele deardere ?ntr-o anumit[
'ltuqrbnd de temperaturd, av6.nd grij[ ca amestecul lor s[ fie cdt mai uniform. Deasemenea amestecul trebuie s6 aibd un anumit timp de rezidenld, astfel incit
Instalatii d, Prorrrli, n,n'di"l'i 3fi
reacliile s[ aib6 loc inalnte de iegirea gazelor de ardere din cazan' Reacliile chimice
sunt urmatoarele:
. - in cazul amoniacului . .
4NO + 4 NH: + O? -+4N2 + 6H2O ;
- in cazul ureei 'r'
2NO + (NH:):CO+ ltz}? ->2N, + 2H2O + CO2 '
Domeniul de temperaturd preferat pentru inj eclia agentuluj, r:-l."*-]tl:ino" uld-l;obqc, p"nt u o *^i'bund deifagurare-a proceselor' Pentru a menpne
valori reduse ale oxizilor de azot (mlrirea "ri"iJt"ii"ctului agentului reducrtor)
se folosesc mai multe nivele de injecfie, f" ,r"Jifi.."a sarc-inii cazanului' La
generatoarele de abur marise-folosesc 4 sau;;*oi multe nivele de injecfie
deoarece profilul 0","*frr'*liriii Jri,,9f" *i"t"t" modificd cu sarcina' Este
necesara dotarea cu un echipament special o. parlr." qi *oniput*. a amoniacului
sau ureei, un echipament de transport (u""o*p'i'i"i''"pa' abur) 9i echipament de
injec{ie (duze agezate la,ditiuse nivele astfel i'"ii ta t" poata introduce la un
anumit regim de temPeratur6)' l
in general o.no"iu.uiii introduce \n gazeTede ardere sub form-6 gazoasd'' iar
ureea sub formd de solu{ie: De aceea teirnofogia cu uree necesitd un timp de
rezidenld mai mare,^pen,.oru pic[turile sa aiua.'t"imp1a se vaPorizeze odati ajunse
in curentul de gaz.In unele, cazuri gi amoniacrf'..'in,LAu.e sub_formi lichid6' in
acest caz avind nevoie 5i e! de un timp suplimentar de vaporizare Controlul
canti*tii de reactiv trebuil,-iEpgnt supravegheat ;;;;;;; """"'ul lui poate duce la
caz putandu-se forma;;;;'fd";;;;i"' p'o'au'"i" pebazi de amoniu (sulfat de
amoniu qi sulfat ^.id
d;;;fiirl ,rri."."rive. in soecial sulfatul acid Acesta este
foarte lipicios formind deirirneri aderente f""n""i"."tive pe schirnbltoarele de
cdldurd finale ale generatoruIui'
Cele mai *rl" .p;ffi acestor tehnologii sau fdcut pe cazane 'de
abur mici
(pe deqeuri menajere Jau -biomasa), ulde t"*p"tutu'u :.ptitu 1-"-lntroducere a
reactivului este Ia partea sliperioare a focarului'(tig' 12'7i' La cazanele mai mari
temperatura opdm. de intrtiducere a reactivulul "ti""in zona primelor schimb[toare
de caldura convective (fig. 12:8)'
364 Capitolti l2 lnsralalii d, trro,orli, n *'di"t"i 36
mdtalele pretioase sunt de reguld platina 9i rhodiul' Acestea din urmd au" insd
costurifoarteridicate,ceeacelimiteazSutilizarealor.Incadrulultimelortehnologii catalizatorul este sub form6 de pelete sau granule, in diverse configuralii
cit mai compacte, ele avand eficacitate mai ridicat[, dar introduc pierderi de
presiune mai mari in sistem'
Modulele de catalizator pot fi sub formd de plac6 sau fagure; primele ocup6
mai mult spaliu, dar au pierdeii de presiun".mai mici' celelalte sunt mai compacte
iilt ""rri^:ul unei tritof.t" 9i vollm mai mici' dar plerderile de presiune sunt
mai mari. De asemenea'ili;;"ti" de tipul combustibilului' de spaliul disponibil q'a'
modulele de catalizator p"i ri., configuralie verticald sau orizontala, cu circula{ie
ascendenti sau descendent[ a gazelor Ie ardere. in figura 12. 10 se poate vedea un
modul de catalizator vertical descendent, cu catalizatoruli:ln" sub form[ de pldci'
..:',
zona rlereducerea NOx
1",
Fig,12.7. Schema de reducere necataliticf,la un cazan pe deqeuri menajere
f*t {4,
l--ilff,.
zorre tle iniectie
Fig. 12.8. Schema de reducere necataliticdla un cazan pe cirbune
lntrirto g.ua
de ardGre
i}llii,
Tehnologii de reducere catalitici.Aceste metode sunt cele mai performante fiind folosite la ora actuald gi
pentru cicluri mixte. Ele constau in reducerea oxizilor de azot cu ajutorul
amoniacului drept reactiv, dar reacfia are loc in prezenfa unui catalizator (fig. 12.9).iesire gnze
Fig. 12.9. Principiul denoxtrrii catalitice.
Reac{ia este aceeaqi, ca mai sus, cu deosebirea ca amestecul trece peste un
catalizator cale potenteazd eficacitatea reactivului. De aceea, reac(iile pot avea loc
qi la temperaturimai sclzute (250 + 450) 0C cu bune performanfe. Operafia este de
asemenea ingreunatd de prezen(a oxizilor de sulf, cdci se formeazd sulfat de
amoniu in patul catalizatorului. Un rol important in obfinerea unor performan(e
optime il are materialul_catalizatorului, care poate fi metal obignuit, material pe
bazd de zeolili sau chiiiafhtitat prefios. Metalele utilizate sunt pe bazd de titan,
molibden, tungsten etc. 7-eolilii sunt materiale pe bazd de aluminosilica{i, iar
Fig. 12.10. Modul de reactor vertical descendeltrlu catalizator
Amoniacul poate fi sub form[ anhidra 'ou 'otffi^u: 11.11]11'sporlat
la
locul de utilizare qi ,to*iin o"'ii speciale' Apoi este fie amestecat cu aer (cel
anhidru), fie injectat "^
;;; (solufie apoasa) in gazeGAe ardere' iar.cantitatea de
reactant se introduce i" rrr+" of concentraliu de.oxizi de azot din gazele de
ardere. Aceasti concen;alie se transmite printr-un semnal la recipientul de stocare
a amoniacului, in funclie l;-;i;;"" ei se elibereaz'a mai mult sau mai pulin
amoniac, duPd caz.
Instalafia de denoxare poate fi integrati in ansamblul centralei inainte de
instalalia de desprlfui; ;a i"Jlf*are, f]e dupi acestea in funclie de spaliul
disponibil, posibilitaf de retehnologizare' condilii ' 'de temperatura' dpul de
combustibil, costuri etc. Agezarea rec-omandat6, daca.ipafiul permite, .este
inainte
de preincdlzitorul de *t toiu,iut in varianta de retehndogizare' la care instalalia de
denoxarecataliticsafostintrodusiulterior,eaestea;ezatddupldesprdfuitorgi;J;i;tt; de desulfurare ceea ce implicd costuri qriplimentare. deoarece este
Capitolul l2 Insralalii de proteclie a mediului 367
de acid sulfuros. care se oxideazi ugor in atmosferi rezultind acid sulfuric (H:SO+)sub formd de solulie apoas6 gi care reprezintd constituentul major al ploilor acide.
De asemenea, SO2 se poate oxida in atmosferd, producdnd SO3 gazos.
Acesta are o afinitate mare pentru vaporii de api, rezultdnd in final acid sulfuricsub .formd de pic6turi.. Acest mecanism este caracteristic depunerii uscate a
pafticulelor de praf acid gi aerosoli, acegtia din urma formind apoi smogui urbanfotochimic.
Strategia de control a emisiilor de SO* la un cazan se face lunnd inconsiderare calitatea combustibilului; tipul gi cantitatea de emisii acceptate, factorieconomici (dacd este vorba despre un cazan existent ce trebuie retehnologizat sau
despre unul nou ce urmeazd a fi pus in func{iune, timpul de amortizare etc.).Reducerea emisiilor de SO^ se poate face prin tehnici de precombustie sau
combustie, dar cele mai eficiente.gi utilizate metode sunt cele de post-combustie.Scrubelele pentru desulfurare au eficien{E intre 50 qi 98Vo. Cea mai mare
eficien!6 o au scruberele umede, de obicei peste 90-95Vo, iar eficienla cea md micio au cele uscate qi semi-uscate.
Exista trei modalitdli principale de desulfurare, gi anume:- desulfurare uscat[;- desulfuraresemi-uscat[;- desulfurare umedd.
Desulfurarea uscatd este cea mai ieftind gi const[ in injeclie de sorbent infocar, dar este importantd temperatura la care se produce reac{ia; in general
temperatura trebuie sa fie destul de ridicatd, intre 500oC qi 1000'C.Din punct de vedere al amplas6rii procedeului de desulfurare in cadrul
procesului de ardere se disting:- desulfurarea primard, prin refinerea oxizilor de sulfpe traseul cazanului;- desulfurarea secundar[, prin refinere post-cazan.DatoriE pragului legislativ actual, pentru mulli combustibili din fara noasra
gi in special pentru c[rbune, se impune ca necesar[ desulfurarea secundari.
Modalitl{i de desulfurare a gazelor de ardere
In procesul de desulfurare se folosesc divergi reactivi, in general pe baza de
calciu, dar gi de sodiu. Reactivii in acest caz sunt substan(e alcaline, care se
injecteazd in gazele de ardere (in anumite locuri, in funcfie de metoda folosit5),neutralizAnd oxizii de sulf prin transformare in al[i compugi, de obicei sub formdsolidd, care sunt apoi evacuafi in aval prin echipamente adecvate (poate fi chiardesprEfuitorul).
Scruberele pot fi intr-o ,,singura tiecere" sau ,,regenerabile", in funclie de
modul de recuperare ulterioari. Scruberele regenerabile recirculS sorbentul inapoiin sistem. In prezent procesele regenerabile sunt prea costisitoare, astfel incdtutilizarea lor poate fi justificatl fie de un spaliu limjtat sau posibilitdli de
manevrare reduse, fie de suprasaturarea pielii de subprodusele rezultate (de ex.
gipsul). Ambele sisteme menfionate pot fi umede, uscate sau semi-uscate.
a'antajul ci evitd efectele nocive are cenugii gi. oxizilor, de suH asupracatalizhiorului.
. Existd situalii de func{ionare la care se observi uneori o scidere a graduruide denoxare, cdt .qi scdpdri nedorite de amoniac pe cogur de fum. Acestea suntinsofite de obicei gi de emisii secundare de Cd 9i N2o. Unii cararizatori auproprietatea cr ,,inghit" emisiile secundare, in special prltoxiaui de azot. pentrurealizarea unei eficienfe maxime de denoxare trebuie sE se aleagr o solutie optimide amplasare (sau retehn_ologizare) a sta$ei de denoxare catal=iticd in funcle decalitatea combustibilului folosit (confinut de cenugd, sulf, azot etc.), de tehnologiade ardere aplicat[, de spaliul disponibil de amplasare etc.
Tehnologiile de viitor se axeazd in special pe dezvoltarea catalizatoruluipentru imbundtd{irea performanfelor in
"".u c" privegte rezisten{a la abraziune,
corozjune, la pericolul conversiei dioxidului de sulf in trioxid de sulf (reactiefavorizatd de prezenfa catarizatorului), precum gi rirgirea domeniurui detemperatura.
. In ceea ce privegte denoxarea necatariticd, se incearcr alternative gi cufolosirea combinatd a altor substan(e, de exemplu metanol gi reactiv de denoxaresau.cu hidrocarburi, pentru mdrirea domeniului de temperaturi in care se poateproduce o denoxare optiml.
De asemenea se incearcd folosirea combinatd a denoxdrii qi desulfurarir,utilizarea unor metode avansate de adsorbfie pe solid, utilizdnd chiar cErbunereactiv etc.
12.4. DESULFURAREA GAZELOR DE ARDERE
. Sulful apare frecvent in ciclul de viata al plantelor gi animalelor. De aceeaoxizii de. sulf apar gi ei in atmosfera, provenind din surful organic ai in conditiiatmosferice normale, so2 este ugor asimirat inapoi in mediul iiconjuiitor. Totugiatunci cdnd sunt emise in atmosfera candta$ mari de sulf in zone restrdnse dinatmosfera se produce dezechilibrul ecosistemului. Acest lucru se produce in zoneindustriale, fie din procese metalurgice gi rafindrii, fie prin arderea combustibililor.
Emisia de oxizi de sulf depinde de conlinutur de sulf din combustibil (numaio mici parte din sulful total gi anume suiful din sulfafi, nu contribuie la emisia deoxizi de sulf).
Gazele naturale, gi cere din zdcdmintele asociate celor de petrol, au de regurdun con[inut redus de H2s, singurul component combustibil
"" poot" conduce ra
formarea SO2 in gazele de ardere.Combustibilii lichizi grei (ex. pdcura), pot fi astrzi gi cu confinut foarte redus
de sulf, calitatea picurii rtin acest punct de ,"i"." depinzind excluiiv de pre1.cdrbunii autohtoni,
combustibil cu confinut ridicat de sulf (sulful combustibil variaza in iunclL dezdcdmint intre 0,6 Ei l,6Vo).
Principalui poluant pebazade sulf din gazere d,eardere esre af;'ftaur de surf,so2. Acesta se poate combina cu apa sub for-ma lichidi, formdnd o soluqie apoasd
368 Capitolul 12
Sis'ieme wnedeMetoda conste in vaporizarea apei din solutia de curi[are in timp ce gazele
de ardere se rdcesc pln[ la temperatura de saturafie. La echilibru se adaugd oanumitd cantitate de api, care sd acopere pierderea de apd. In figura 12.l l. se vedecum gazele de ardere intrd in turnul de desulfurare mai jos, prin lateral, ceea ce
conduce la o neuniformitate a curentului de gaze de ardere, iar aceasta are caurmarb o indepirtare mai pufin eficienta a SO^ qi de aceea se introduce o sita pentruuniformizarea vitezei (uneori chiar mai multe site). Deasupra sitei, prin duze,solu(ia'apoasa este pulverizata in fluxul de gaze in contracurent cu gazele de
ardere, pentru a obfine un contact mai bun.
,..,.i ' Fig' 12.11. Modul de desult'urare umeda u gazelor de ardere
grificiile de pulverizare au rolul de controla amestecul dintre reactiv 9igazele dg ardere prin diametru lor, numdrul de duze, precum gi varia(ia presiunii inele. Materialul duzelor poate fi ceramici sau alt material rezistent Ia coroziune. O
Instalalii de proteclie a meditlui . 369
.' parte din apa din solulie se evapor6, iar curentul de.gaze rarnas devine.saturat cu
vapori de ap[. Dioxidul de suli se dizolv[ in picaturile de solutie apoas6, u,de
reac{ioneazi cu particulele alcaline.
solu{ia cade in partea inferioara, untle este colectate. Reactivul rezultat, este
trimis apoi intr-un tanc de reactie., unde reacliile de alcalinizare sunt completate'
formandu-se siruri. Intr-un sistem regenerabii, solulia rdmasl este reintrodusd in
absorber. In sistemele mono(uni)- .fru*, '" produce eliminarea apei' iar sub-
produsele sunt apoi depozitate. Se observd ca la partea inferioari se introduce 9i aer
pentru oxidar" qi "tt.
prev6zut 9i un agitator cu elice pentru barbotare'
Gazele de ardeie tratate trec aloi printr-un sistem de eliminare pic.turilor
(aluzele, site, table onduiate etc.) $i i;s p; la partea superioard, fiind apoi evacuate
sDre cos.
Reactivul cel mai des folosit este calcarul (CaCO:) sau piatra de var'
deoarece este cel mai ieftin (carbonafii 9i silica[ii de calciu 9i magneziu se gasesc in
cantitefl relativ mari pe scoarta terestrd, se extrage ugor din min6, se transport[ 9i se
stocheaza ugor, manipulu."u ," face asemSndtor cu a carbunelui etc')' Dezavantajul
constd in faptul ca eficienla lui este de aproxirnativ 90.Vo'. Se mai poate folosi
oxidul de calciu sau varul nestins (cao), cu sau f[r6 oxid de magneziu (Mgo), a
,cirui eficien{i este de aproximativ 95Vo,'dat costurile sunt mai ridicate' Mai trebuie
facutd precizar"u "o
r"^lu"r"azd de fapt cu hidroxid de calciu (var stins), deoarece
oxidul de calciu este foarte avid de ap6 9i se transforma imediat in var stins' Se mai
poate utiliza de asemenea un amestec de substanfe alcaline (carbonat de sodiu cu
hidroxid de calciu) s.a.
oxidareasolulieidereactivfavorizeazl,formarea.gipsului.(sulfatde.calciucristalizat cu doud molecule dS apa) in absorber. Gipsul este indep[rtat, in tirnp ce
reactivul poate fi recirculat. Este apoi necesara eliminarea apei din gips, pentru a
putea fi mai ugor de manevrat 9i comercializat. Reintroducerea apei in sistem pe de
o parte este cea care m[reqte sim[itor costurile, datorite pompelor necesare' precum
qi depozitarea sub-produselor, pe de alta, care trebuie 9i ele manipulate'
Unaltdezavantajilconstituiefaptulcdingazeledeard.erepotramineurmedesOz,caresetransformainSO3Eidatoritapt"'"nl"ivaporilordeap6inevitabilmai departe in acid sulfuric; gazeie-deardere fiind destul de reci, se atinge punctul
de roua acid6, iar acidul sulfuric condenseaza 9i corodeazE atdt conductele pdnd la
cog, cit gi baza cogului. Eliminarea acestui inconvenient se poate face fie prin
"aptugir"a conductior gi a bazei coqului cu materiale rezistente la coroziune
(ceramic[ erc.), fie piin incalzirea gazelor intr-un schi'rbdtor de cildurd
suplimentar, ambele ..tod" insemn6nd tot costuri suplimentare'
Chiar gi a9a, in !5ri dezvoltate ca SUA, Japonia, Germania' curdfarea umedd
cu calcar r[mine metoda cea mai folositd la centralele electrice funcliondnd cu
c[rbune datoritd costurilor reduse ale reactivului, precum gi a eficienlei foarte bune
(90 + 98) 7o.
iiifu.+i:,.
370 Capitolut 12
Sisteme uscateMetoda constd in injectarea pneumaticd in focar sau la finele acestuia a
reactivului mdcinat. Reactivii sunt aceiaqi pentru toate metodele, cei mai sus-menfionafi. Injectarea de calcar, dolomit[ sau var in gazeie de ardere'se face laaproximativ (1000 + 1200) 0c. La aieasta temperaturd, dolomita sau calcarulpractic se descompun, ilr agentul chimic principil rEmdne cao, care este foartereactiv fafd de SO^.
De aceea, in funclie de temperatura dezvoltatd in focar, injeclia se face ladiferite nivele, temperatura depinzind .9i ea de combustibilul folosit (de ex. Iaarderea degeurilor menajere, temperatura optimi necesard injectirii se atingeirnediat deasupra grdtarului, la arderea crrbunelui la finele focarului, etc.). In figura12.12. se poate vedea cum se poate face:introducerea reactivului. Dupi unii auiori,injecgia de reactiv se poate face gi la te-rnqEraturi mai joase (500 + oob) 0c,
ceea cecorespunde aproximativ zonei de amplasare a economizorului. In unele sirualiipoate fi utild de asemenea pulverizare de apd, pentru imbunitd{irea gradului deindepdrtareapoluantului. .-
Aceasti metodd este cea mdiTdrtina, dar are gi unele dezavantaje.Dezavantajul major constr in eficienta destul de scdzut[, in generai de (50 + 60)%,uneori, la con{inut relativ mic de So* in gazele de ardere se poate ajunge la(80 + 90) Vo.
Fig. L2,12, Sistem de injecfie directl a sorbentuiul in focar cuplat cu sistem de umidificare penrru
ridicarea gradului de refinere a particuielor gi mdrirea eficienlei de desulfurare.
Instalatii de protectie a mediului
Pentru a' imbundtdfi uniformitatea ' distribu$ei calcarului (aceasta
reprezentind un alt dezavantaj al metodei) se poate varia atdt viteza, clt 9i unghiulde introducere al reactivului. Gradul de indepirtare a SO^ depinde qi de mlrimeaparticulelor de reactiv (mai rnult decdt la celelalte tnetode unde se introducereactivul.sub forma de solufie).
Timpul de contact este gi el un factor iraportant, cici trebuie sd fie suficientcdt si permitd pdtrunderea SO* in interiorul particulelor de sorbent.
Metoda are insi qi certe avantaje. De exemplu rezultd produse solide, care
pot fi indepdrtate cu ajutorul desprdfuitorului (filtru cu saci, electrofiltru)- Problema
apare in cazul folosirii picurii sau a unui amestec de gaze ce confin sulf (de ex.
produse de rafindrii), unde depozitarea reziduurilor solide este nou6.
De asemenea reactivul se poate reutiliza mai ugor, dar trebuie avut in vedere
cI nu dupd mult timp devine inactivAcesta metodd este foarte potrivit6 penfu cazane industriale mici, in special
in cazul retehnologizirii, deoarece suprafa(a existerta in jurul cazanului este
determinata, iar aceasta solulie necesite spa.tju de manipulare redus.
Sisteme semi-umede. Metoda se bazeazd pe pulverizarea unei solufii apoase de sorbent, similar cu
metoda umedd, dar cu deosebirea cd apa este dozatd asfel incdt intreaga cantitate
sd se vaporizeze qi sd rdminE numai reactivul. Reactivul alcalin este pulverizatpeste gazele fierbin{i pentru a absorbi SO2. Metoda este dat[ de multe ori ca fEcindparte din metodele uscate de eliminare a SOz din gazele de ardere, dar trebuie
fdcutd totugi diferenlierea fa(d de metoda complet uscatd; i se mai spune absorblie
prin pulverizare. Aceastl metodl constituie principala alternativd la desulfurarea
umedd.Se folosegte in special la cazane mici, func[ionind cu clrbune de calitate
inferioard sau la cazane pe deqeuri menajere, pentru indepdrtarea combinati a HCI
cdt qi a SO2. La cazane mari, pentru centrale electrice se foloseqte numai dacl este
vorba despre un cdrbune cu confinut sclzut de sulfsau dacd sunt aproape de ieqirea
din uz gi nu se justificS o investi[ie mai mare pentru reabilitare. La cregteri (,,pick"-
uri) de sarcin6, cflnd apare o cregtere de consum de energie electricd 9i sunt puse infunc(iune centrale vechi, numai pe perioade scurte de timp.
Avantajele acestei metode Sunt costurile mici ale materialelor necesare,
faptul cd rezulti produse uscate cu care este uqor de operat, necesitd pufine opera[ii
in tirnpul procesului, ceea ce inseamni costuri reduse. Opera{iile sunt mai ieftine(manipulare, stocare, preparare), in acelaqi timp necesitl un consum mic de api.
In figura 12.13 se observa o instala{ie de desulfurare semi-uscatd cuplatd cu
un filtru electrostatic desprlfuitor. Se constatd cd la desulfurarea umedi absorberul
se ageazi dupi desprdfuitor, iar la desulfurarea semi-uscati inainte de desprEfuitor.
Gazele de ardere la iegirea din generatorul de abur au temperatura ae (tZd+tAO) 0C
gi intrl in instala{ia de desulfurare printr-un difuzor turbionar (turbo-difuzor), care
poate fi in varianta orizontali (fig. 12. l4) sau verticali (fig. 12. I 5).
.r5}r.c,
Fig, 12.14. Modul de reactor semi-uscat (uscat) pentru desulfurarea gazelor de ardere;
configurafie orizontald :
Cantitatea de ap[ necesar6 pulveriz[rii foarte fine este limitatA,.astfel incat
apa sd se vaporizeze integral in tirnpul procesului. Absorbfia de SO2 are loc intimpul pulverizirii suspensiei gi evapor[rii apei, in timp ce gazele de aldere sunt
rdcite adiabatic. Se face pulverizarea foarte fin6 a solu[iei apoase in gazele fierbinti,pentru a absorbi SO2. Temperatura gazelor de ardere la iegirea din absorb?lpoate fiprea mic[ pentru o bund disprifuirein colectorul de praf, de aceea uneoii.poate finecesar6 inc5lzirea lor intr-un schimb[tor de c[ldurd la intrarea in ins,!.alafia de
desprdfuire (electrofiltru, filtru cu saci etc.; filtrul cu saci se comportl'inai bine,--..:
deoarece retine gi CaO).
lnstalaiii de protectie a mediului 373
[ig. 12.15. Modul de reactor semi-uscat (uscat) pentru desulfurarea gazelor de ardere;
configura[ie verticalL
Pulverizarea suspensiei se face pneumatic cu ajutorul aerului introdus odatlcu reactivul, a$a cum se vede in figurile 12.14 qi 12.15. Curgerea se desfd$oari inechicurent, gazele de ardere intrd pe la partea superioari prin ni$te palete (ceea ce
le conferi o migcare elicoidall); reactivul este introdus tot pe la partea superioar5,
fiind pulverizat fin, cu ajutorul aerului comprimat; astfel se face dispersia
reactivului lichid in gazele de ardere. La iegirea din absorber gazele igi schimbd
direc{ia, separandu-se astfel o parte solidd din gaze. Restul de particule sunt
antrenate de curentul de gaze gi re{inute de colectorul de particule, impreund cu
cenuia.Reactivul cel mai des folosit la desulfurarea semi-umed6 este varul stins (de
fapt oxidul de calciu care a reacfionat cu apa cAnd s-a preparat solu{ia apoasd). Se
observe cI oxidul de calciu este depozitat intr-un buncir, apoi mdcinat intr-o moard
cu bile, unde este umezit qi se transforml in var stins. De aici varul se amesteca cu
material recirculat de la colectorul de praf, urmind apoi traseul prin reactorulpropriu-zis Ei colectorul de praf (fig 12.16).
Absorb{ia SO2 prin aceastd metodi este similard din punct de vedere al
reac{iilor cu cea de la scrubberele umede, deoarece reacliile au loc in mare parte infaza lichidd, darprecipitatul nu este gips, ci CaSO: .1/2HzO, despre care s-a vorbitanterior. Varul gi constituenfii alcalini se dizolv[ in faza lichidd, unde din reac[iile
ionice care au loc, rezultl in general produse insolubile.Reactoarele semi-uscate sunt de obicei dimensionate pentru un anumit timp
de reziden{d a fazei gazoase (aproximativ l0 secunde), ti**p4"c.are depinde de
temperatura gi de fine1ea de pulverizare.
Fig' 12.16, Schema de integrare a reactorului semi-uscat in sistemul centralei'
Graduldeaplicabilitatealacestorreacloareestelimitateincazulgeneratoarelor de abur pentru centrale electrice mari, numai in cazul utilizdrii unui
Iarbun" cu continut reilus de sulf (s-a aretat anterior); altfel cantitatea de reactiv
necesare fac aceast[ solutie sd fie neeconomici
Soiu[ia este folosiid la cazanele mici, iar simplitatea echipamentului duce la
costuri de capital mici, ceea ce face din reactoarele semi-umede o alternative
atractivd.Daca se introduc aditivi (de ex. clorura de calciu, anumite sdruri) care reduc
gradul de uscare gi m[resc conf.inutul de umiditate, gradul de indepErtare a SO2
foate ajunge la95Vo,dar aceasta ridicl semnificativ costurile'^ O. ir",r"r"o, injec(ia de amoniac in aval in gazele de ard-ere' adicd inaintea
scruberului, mdregte semnificativ performan{ele de retinere a SO2'
{3PROIECTE ENERGETICE
ANALIZA NCONOMICA, FINANTARE, RISCURI
. +i'
13.1. ANALIZA ECONOMICA A PROIECTELOR
Ua'Sffi*ilerformanfelor economice ale unui sistem energetic este utilizat[ fieca o indicafie dacd investilia in acest sistem este viabili sau nu, fie pentru a
compara intre ele diferite solufii de echipare. ln anumite cazuri, este nevoie-de un
sistem de referin(d comun, respectiv aceeaqi sarcin[ electricd sau termici, acelaqi
randament Bfectiv absolut, etc. in celelalte cazuri, se poate considera o abordareconven{ionald pentru acoperirea sarcinilor electrice gi termice, cum ar ficumpErargp electricitdgii din sistem qi producerea local[ a clldurii intr-un cazan. incontinuarffiAt prezentati citiva indicatori economici ai proiectelor energetice.
?.r:'-. ':jl: .
A) Ve\itul net actualizat a investiliei (WA)Repnzintd plusvaloarea totald actualizatd a unei investilii (profitul realizat),
care reprezintl diferenfa dintre valoarea actualizat6 a veniturilor gi cea acheltuielilgfoe durata de exploatare a sistemului respectiv.
Exprbsia de calcul a VNA este:
':. n v -a;.. vNA=rl--+ (13.1)r=o(l + a/
unde: V, - veniturile realizate in anul r;
C,.- veniturile realizate in anul t:a - rata de actualizare;r - dulata analizei economice a proiectului.
Veniturile sunt provenite din vdnzarea produc{iei de energie, iar cheltuielilesunt reprezrintate de costul combustibililor gi altor materii prime utilizate, costul
forlei de riuncd, daune, asiguriri, etc. Cheltuielile din anul 0 sunt de regullreprezentate de investi{ia 1. Investi{ia specificd i,p (€/kW) diferi in func(ie de tipultehnologiei d0 conversie a energiei primare in energie electricd sau termicl 9i de
factorul de lcard al aplicaqiei (mai mare pentru puteri mici, mai micd pentru puteri
mari. Citeva valori orientative sunt prezentate in tabelul 13.l.