Villamos kisülések alkalmazása a környezetvédelemben VII. Környezetvédelmi Konferencia-Dunaújváros Kiss Endre, Horváth Miklós, Jenei István, Hajós Gábor, Varga István Dunaújvárosi Főiskola Természettudományi és Környezetvédelmi Tanszék 2006 június 13.

Mit jelent a villamos kisülés Nagy villamos feszültség hatására gázban, vagy folyadékban áram folyik (még akkor is, ha az szigetelő) Gázokban ez az áram gyors elektronokból és lassú pozitív ionokból áll Az elektronok energiája nagyon széles spektrumot ölel fel Vannak olyanok, amelyeknek az energiája elég a további ionizációra

Kisülési cső Hengeres porleválasztó modelje Teflon Nagyfeszültségű kivezetés Plexi Tömítés PVC Belső átmérő: 68 Kisülési elektróda Átmérő: 0,2 Rozsdamentes acélcső Belső átmérő 75 Plexi PT 1/4

Villamos kisülés folyamatai Az elektronok között vannak olyanok, amelyeknek energiája megfelelő arra, hogy azoknak a molekuláknak kémiai kötését felszakítsa, amelyekbe beleütközik Minden arra alkalmas gázban lejátszódó villamos kisülés termel új molekulákat, amelyek az eredeti molekulák törmelékei, vagy bonyolultabb vegyületei lehetnek

Villamos kisülés folyamatai II. Minden villamos kisülésben szabadon mozgó töltéshordozók keletkeznek Inhomogén negatív feszültség esetében a kisülési elektródától távol már nincsen elegendő energiája az elektronoknak újabb ionizációhoz, a gázban levő tértöltés formájában találhatók meg

Villamos kisülés folyamatai III. A tértöltés régiójában haladó porrészecskék kellő számú elektront magukra szedve a másik elektródához vándorolnak, leválnak Alacsony villamos ellenállású porok esetében a leválasztási hatásfok idővel jelentősen csökken

Impulzus üzem A hagyományos villamos porleválasztók időben állandó negatív feszültséggel működnek, amelyekben az inhomogén villamos teret egy vékony szóró elektróda körül találjuk A kisülési ilyenkor is apró áramimpulzusok összege Impulzus üzemben a feszültség időben gyorsan változik

Az impulzus időbeli lefutása Hengeres porleválasztó 00,2 0,4 0,6 0,8 1 1, Áram, feszültség [relatív egységekben] Idő [sec] x 10 -6

Slide AC HV Transformer 220 V AC RRcRc GL EP R’ CcCc CpCp

DeNOx, DeSOx Egy hagyományos széntüzelésű erőműben ppm NOx és ppm SOx keletkezik Komoly egészségügyi hatások Füstgázkezelés szükséges

DeSOx Adszorpció-kénsavgyártás Mésztejjel, és/vagy mészkőporral való kezelés: gipsz Nátrium hidroxiddal való kezelés: nátrium tioszulfát Claus kemence: elemi kén Ammónia befúvása: ammóniumszulfát

DeNOx Szelektív katalitikus redukció: ammónia bepermetezése a gázba, aktív szénen való elnyeletés ill. reakció: nitrogén és oxigén A működési költség igen magas 1kg ammónia 130 Ft Környezetterhelési díj: 110 Ft/kg NOx Beruházási költség, katalizátor cseréje

Lehetséges megoldások I. Elektronsugaras besugárzás Ammónia segédgáz szükséges Ammóniumnitrát a végtermék NOx-ból Ammóniumszulfát SOx-ból Magas beruházási költség Mit tudunk tenni évi tonna melléktermékkel?

Lehetséges megoldások II. Az elektron besugárzás helyett gyors villamos kisüléssel működő porleválasztó alkalmazása Retrofit nem jöhet szóba, mert pozitív impulzus szükséges Hőmérséklet függvényében a DeNOx folyamat eredménye lehet nitrogén és oxigén, valamint ammóniumszulfid

Gyors villamos kisülések alkalmazása I. A SOx is redukálható Végtermék: ammóniumszulfid, vagy elemi kén DeNOx és DeSOx együttesen?

Eredmények I. Laboratóriumi körülmények között elérhető 100% leválasztási hatásfok nitrogén NO keverékben Széndioxid, vizgőz, oxigén nem teszi lehetetlenné a bontást Ipari körülmények között 10%-nál járunk

Eredmények II.