Energia(termelés) és környezet BMEGEENAEK7 és BMEGEENAKM1

Az előadások a következő témára: "Energia(termelés) és környezet BMEGEENAEK7 és BMEGEENAKM1"— Előadás másolata:

1 Energia(termelés) és környezet BMEGEENAEK7 és BMEGEENAKM1
Pernye keletkezése, tulajdonságai, természetes leválasztódás leválasztó berendezések Dr. Kovács Viktória Barbara Előadást kidolgozta és a tárgy korábbi előadója: Dr. Gács Iván

2 Szilárd szennyezők Pernye Korom
Tüza. szervetlen tartalmából keletkezik Ezzel foglalkozunk Korom Tökéletlen égés terméke (nincs elég T, O2) Általában nem foglalkozunk vele, mert ennek csökkentése energetikai kérdés, gazdasági cél Hideg tűztérben gyújtáskor keletkezik FG-nál nincs, ezért ezzel kell gyújtani Olajnál 5-10 percig keletkezik Néha mégis foglalkozni kell vele a benne lévő PAH , egyéb heterociklusos vegyületek miatt Pl: furán, benzo-a-pirén rákkeltők nagyon alacsony EÜ határértékkel bírnak, [ng/m3] sőt [pg/m3] PAH vegyületek: (min. 3 aromás, nincs heteroatom) Antracén Benzo[a]pirén Krizén Koronén Korannulén Naftacén Naftalin Pentacén Fenantrén Pirén Trifenilén Ovalén

3 Látótávolságot rontja Emberi egészségre veszélyes
Pernye káros hatásai Látótávolságot rontja Emberi egészségre veszélyes Légzőszervi megbetegedések főleg a < 10μm Szubmikon (< 0,1 μm) tüdő szöveteibe is behatol Nehézfém, nyomelem, PAH tartalma miatt különösen veszélyes lehet Tüdőn, bőrön, emésztőrendszeren át is felszívódhat Kiülepedve talajra, élővízbe Növények pórusait eltömi Állatokra veszélyes közvetve a növényeken keresztül, vagy közvetlenül mérgező lehet Korrodálhatja az épített környeztet

4 Szilárd égéstermékek képződése szén tüzelése esetén
+PAH, nehézfém

5 Pernye Keletkezése Széntüzelésnél: hamutartalomból: %, talaj-, kőzet-alkotó anyagok, zárványok. Szokásos összetétel: SiO % Al vegyületek 15-30% Fe vegyületek 2-30% Ca vegyületek 1,5-15% Tulajdonságait befolyásoló tényezők: Tüz.tech, és a kiőrlési finomság pernye szemcseméretét és ~ eloszlását C-ben lévő ásványi zárványok mérete befolyásolja C minősége, hamutartalma (h) A hamu összetétele pernyeszemcsék sűrűségét befolyásolja Fajlagosan keletkező hamutartalom: 𝑓 ℎ = 1000∙ℎ 𝐻 𝑡ü Olajtüzelésnél: szűrés utáni ásványi maradék, <<1%, sok fémoxid, nehézfém, apró szemcsék

6 Valóságban tapasztalat alapján ~1000 kg/m3-re becsüljük
Pernye sűrűsége Leválasztásnál fontos, mert a nagy/nehéz könnyen leválasztódik ömlesztett sűrűség : (1 m3 hombárba mennyi pernye fér) ~ kg/m3, a pernye alakja nagyon változatos ezért sok levegő van a szemcsék között, rázott sűrűség, tömörített sűrűség: ~ kg/m3, ez még mindig kisebb mint a pernyét alkotó ásványok sűrűsége, a pernyében levő gázzárványok miatt, kőzetsűrűség: ~ kg/m3. Valóságban tapasztalat alapján ~1000 kg/m3-re becsüljük

7 Pernye, hamu kémiai tulajdonsága
SiO2 :erősen koptat Bázicitási szám a bázikus komponensek aránya Kénmegkötési hajlamot jellemzi Ca+Mg+K+Na vegyületek összes hamu Szervetlen vegyületek elgőzölögnek magas T-n: Fémoxidok: Al, Fe, Toxikus nehézfémek: Hg, Ti, As, Pb Egy részük a kazánfalra kondenzál Többi pernyére kerül, az aeroszol méretűvel (0,05μm) kikerül Hulladékkal együtt tüzelés: újabb nehézfémek Korom, PAH: kis mennyiségben jelen lehet

8 Szemcseméret-eloszlás és meghatározása szitálással
mennyiség A C B E D F G H DR=0,3-0,35 DR=0,25-0,3 DR=0,2-0,25 DR=0,15-0,2 DR=0,1-0,15 DR=0,05-0,1 DR<0,05 DR>0,35 mm A B C D E F > G H

9 Szitamaradék görbe mennyiség Differenciális eloszlás
> A C B E D F G H A+B+C+D+E+F+G A+B+C+D+E+F A+B+C+D A+B+C+D+E A+B+C A+B A 0,1 0,2 0,3 0,05 0,15 0,25 0,35 Normálva az összesre (A+B+C+D+E+F+G+H) Differenciális eloszlás Integrális eloszlás

10 Lognormális szemcseméret eloszlás
Traszformáció = szemcseméret (fakció) gyakoriság Szitamaradék görbe deriváltja NEM NORMÁL ELOSZLÁS!  aszimmetrikus (nagy kiválik) = szemcseméret (fakció) gyakoriság NORMÁL ELOSZLÁS!  de sok mérés kell hozzá σ: szórás

11 Szitamaradék görbe: Egyenessé transzformálás
R, integrális (szitamaradék) görbe 0,5 1 d Hasonló eloszlás, de 3 finomabb Kisebb szórás Normál fakció gyakoriság

12 Frakció és összes leválasztási fok

13 Lognormális – Egyenes szemcseméret eloszlás

14 Pernye leválasztás Természetes leválasztódás
Berendezés és üzemi paraméter függő Leválasztó berendezés elv: Ülepítők nehézségi erő Mechanikai leválsztók tehetetlenségi erő Centrifugál-leválasztók centrifugális erő Elektrosztatikus pernyeleválasztók elektrosztatikus erő Zsákos szűrők tehetetlenségi erő Kerámia szűrők tehetetlenségi erő Nedves pernyeleválasztók nehézségi erő

15 Természetes leválasztódás
hamu salak pernye t= Rostély tüzelés: főleg salak t  0.9 Salakolvasztó tüzelés: Hamutartalmat tüzelésközben távolítja el ~Tad, hamu megolvad -+dalék S megkötés (salak op ↓) ciklon szerű égés, olvadt salak a falon folyik le  t= Szénportüzelés: finomra őrölt C levegővel befújva méret ↓ kihordás ↑  t= Lebegtetett szénpor tüzelés: nyugvó/cirkulációs

16 Szilárd részecskék kibocsátási határértékei
MEGLÉVŐ (2013 jan. 1-e előtti) Megengedett koncentráció, mg/m3 Új erőművek Meglevő erőművek Széntüzelésű erőművek >50MWt (1) 30…50 50…100 Folyékony tüzelőanyagú erőművek >50MWt (1) 50 Gáztüzelésű erőművek >50MWt (1) 5 Gázturbinák(1) 2…4 Szén- és lignittüzelés >50MWt (2) 5…20 5…30 Olajtüzelés >50MWt (2) ÚJ (2013 jan. 1-e utáni) (1) 10/2003. (VII. 11.) KvVM rendelet 110/2013. (XII. 4.) VM rendelet (2) Integrated Pollution Prevention and Control. BAT for Large Combustion Plant. EC 2005. barnaszén: fp = 20…40 g/MJ  15…40 g/m3 * (1-εt) ≈ 10 g/m3 50mg/m3-re kell csökkenteni  εö>90% (99,…%)

17 Ciklon rendszerű leválasztó
- 1-2-μm-ig - εö~90% is lehet - utána zsákos/elektrofilter kell - hűtés nélkül tisztítható a gáz (150°C) CFD Cyclone Simulation.mp4

18 𝐹 𝑐 =𝑚∙ 𝑣 2 𝑟 ∆𝑝=𝜉∙𝜌∙ 𝑣 2 2𝑔 Ciklonok
𝐹 𝑐 =𝑚∙ 𝑣 2 𝑟 ∆𝑝=𝜉∙𝜌∙ 𝑣 2 2𝑔 ε ↑ - dciklon (vgáz=áll) ↓, de ekkor Δp ↑, ktg ↑  multiciklon - vgáz ↑ Részterhelés: ε ↓ - vgáz ↓

19 Multiciklon rendszerű leválasztó
𝜀 ö,𝑚𝑐 = 𝜂 𝑚𝑐 ∙ 𝜀 𝑒 multiciklon csoport-hatásfok εö< εe , mert a por ccio nem egyeletes

20 Örvénycsöves multiciklon
- Jobb elrendezés - ε nagyobb - közös gáz be- és elvezetés, ház behegesztett perdítő elem

21 Elektrosztatikus pernyeleválasztó
- 1 μm körüli is - εö~97-99,6% is lehet °C-on üzemel (LUVO és ECO közé) ESP Working Principle.mp4

22 Szóróelektróda típusok és a porszemcsék leválasztási mechanizmusa

23 Gyűjtőelektródák tisztítása
por szigetelő  le kell szedni rázás: ütögetés:

24 Elektrosztatikus pernyeleválasztó leválasztó lemezének kialakítása

25 Leválasztási fok oldal- és hosszirányú vándorlás időigénye: L h
v: szemcse átlagos vándorlási sebessége 1 n db z szélességű csatorna füstgázsebesség: fajlagos felület gyűjtőelektróda lemez felülete

26 Leválasztási fok

27 Szemcsék átlagos oldalirányú vándorlási sebessége
v=f(gáz/por paraméter, elektromos térerő) nem ↑ ∞-ig  kisülés szóró elektródán sok hegy, folytonos él v kisebb, de ε eleve jó v nagyobb, ε jobb gyakori, jó ε a=[1…3], agyakorlati=2,5-3 D=por/gáz dialaktromos állansó

28 Szemcse vándorlási sebesség
vfg [m/s] v [m/s] Opt: 1-3 m/s f [s/m] v [m/s] Részterhelés: ε↑ - vfg ↑ (F=áll), ciklonnál jobb ε↑ - F ↑, ε↓ - f ↑, mert v ↓ v (mm) 107 108 109 1010 1011 ρ = pernye ellenállás fontos áramnak ezen át kell jutni - általában rossz vezető (jó minőségű C-ben: - sok SiO2, ami rossz vezető - kevés S, H2O, ami jó vezető - ρ túl nagy vezetőképességet ↑ kell  H2O (hűt és drága) T ↑ (kopás nagyobb)

29 Zsákos típusú szövetszűrők
- 1-2 μm is bent marad - a csatornák beboltozódnak  tisztítás BAG FILTER.mp4

30 Tisztítási periódus ε 1 üzemidő Δp Tartalék kapacitás !!
High efficiency filtration with P84® filter bags.mp4 ε↑ - τ ↑, 2-3 periódus után kvázistacioner üzem Δp ε 1 üzemidő τ τ 2< τ1 Tartalék kapacitás !!