Légszennyezőanyag kibocsátás

1. Légszennyezőanyag kibocsátás Primerenergia fajták,tüzelőanyagok égetése,szennyezőanyagok keletkezése, leválasztása

2. Primer energiahordozók (energiaforrások) • megújuló energiaforrások: • vízenergia, • geotermikus energia, (gejzírek, hévizes források, földhő), • napenergia, • szélenergia, • biomassza (mezőgazdasági, kommunális stb. hulladék, energianövény) • ásványi tüzelőanyagok: • szilárd tüzelőanyagok (feketeszén, barnaszén, lignit, tőzeg), • kőolaj, • földgáz • nukleáris energiaforrások (magenergia): • hasadóanyagok (urán, tórium) • fúzió alapanyagai (deutérium, lítium) égetés nem égetés

3. Világ energiahordozó felhasználása tüzeléssel: 91,6% tüzelés nélkül: 8,4%

4. Hőtermelés égéssel • Égés: hőfejlődéssel járó oxidáció, pl.: • Metán égése • Oktán: C8H18 + 12,5 O2 8 CO2 + 9 H2O 114 g + 12,5*32 g 8*44g+9*18 g • Kén: S + O2 SO2 32 g+32 g 64 g +2 +2 CH4 O2 CO2 H2O 16 g + 2 * 32 g 44 g + 2 * 18 g +

5. Tüzelőanyagok komponensei

6. Égésből keletkező szennyezők • Karbon – széndioxid: nem mérgező, hosszúéletű, szelektív sugárzás elnyelés, globális (üvegház) hatás szénmonoxid: jó tüzelésben alig lesz, mérgező • Hidrogén – vízgőz: nem mérgező, rövid légköri életű, nem szennyező • Kén – kéndioxid (kéntrioxid): savas, maró hatás, légkörben szulfáttá alakul – kontinentális hatás • Nitrogén – nitrogénoxidok (NO, NO2): savas, eü. hatás, légkörben nitráttá alakul – kontinentális hatás • hamutartalom – pernye: kirakódik, eü. hatás – salak: tűztérben marad

7. Légszennyezők keletkezése • Legtöbbször (tipikus folyamat): • a szennyezőanyag kiinduló anyaga a tüzelőanyagban található (pl. kén), aránya: A, [-] • a kémiai reakcióban résztvevő hányad: c2, [-] • a szennyezőanyag kémiai reakcióval keletkezik, (pl. kén égése), a reakció tömegaránya: c1, [-] • tüzelőanyag fűtőértéke: Htü Fajlagos keletkezési tényező:

8. C + O2→ CO2 12g + 32g → 44 g • Karbon  széndioxid Számpélda S + O2→ SO2 32g + 32g → 64 g • Barnaszén  kéndioxid

9. Légszennyezők leválasztása

10. Pernye • Keletkezés • széntüzelésnél: hamutartalomból, 10...40%, talaj-, kőzet-alkotó anyagok, zárványok. Leggyakoribb összetétel: • SiO2 30-50% • Alvegyületek 15-30% • Fe vegyületek 2-30% • Ca vegyületek 1,5-15% • olajtüzelésnél: szűrés utáni ásványi maradék, olajfinomítóban belekerülő fémek (lepárlási maradék)<<1%, sok fémoxid, nehézfém, apró szemcsék Bázicitási szám a bázikus komponensek aránya: K+Na+Ca+Mg vegyületek összes hamu Kénmegkötési hajlamot jellemzi

11. mennyiség E D F C G B H A Szemcseméret eloszlás, szitamaradék görbe 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 0,05-0,1 0,15-0,2 0,25-0,3 >0,035 A <0,05 0,1-0,15 0,2-0,25 0,3-0,35 0,3 0,2 0,1 0,05 0,35 0,15 0,25 Differenciális eloszlás Normálva az összesre (A+B+C+D+E+F+G+H) Integrális eloszlás

12. Frakció és összes leválasztási fok

13. Rostélytüzelés t=0.8-0.85 Természetes leválasztódás Szénportüzelés t=0.15-0.2 Salakolvasztó tüzelés t  0.9

14. Elektrosztatikus pernyeleválasztó szóróelektróda alakok:

15. Elektrosztatikus pernyeleválasztó pernye oldalirányú vándorlási sebessége: (gyűjtőelektróda felé)

16. Zsákos szűrő Szakaszos üzem Üzem közbeni tisztítás

17. Tüzelőanyagok kéntartalmának összetétele és égése kénoxidok a füstgázban szerves kén kén szulfát szervetlen kén hamuban kötött kén pirit

18. Kén-trioxid képződés aránya

19. Száraz kénleválaszt(ód)ás Természetes leválasztódás: leválasztás javítása: LIFAC eljárás (félszáraz) mészkőpor befúvás Száraz leválasztás: (alacsony leválasztási fok) víz befecskendezés

20. Száraz kéntelenítés (CFBC) Cirkulációs fluid tüzelés

21. Nedves mészköves kéntelenítés Utómelegítés Víz Tisztított füstgáz Tisztítandó füstgáz Mészkő szuszpenzió mosótorony CaCO3 + H2SO3  CaSO3 + H2O + CO2 előmosó SO2 + H2O  H2SO3 Levegő Gipsz pép oxidálás CaSO3 + ½ O2  CaSO4 Utómelegítés lehet: gáztüzelés csapolt gőzzel füstgáz hőjével

22. Nitrogénoxidok keletkezése • elsődlegesen mindig NO (nitrogén-monoxid) • oxidáló környezetben részlegesen NO2-vé alakul • redukáló környezetben részlegesen N2O-vé alakul • három képződési forma: • termikus NO • tüzelőanyag NO • prompt NO

23. Termikus NOx képződés termikus NO: levegő N tartalmából Első lépés: O2 disszociáció Feltételek: magas hőmérséklet elegendő oxigén hosszú tartózkodási idő Disszociáció fok: • O2 ↔ 2O • O+N2 ↔ NO+N • N+O2 ↔ NO+O • N+N↔ N2

24. Tüzelőanyag NOx képződés tüzelőanyag NO: tüzelőanyag N tartalmából N+O2 ↔ NO+O N+N ↔ N2 CnHm-N + O2 H2O+CO2+N

25. Prompt NOxképződés prompt NO: levegő N tartalmából Gyors felmelegedés + lokális oxigén hiány  szénhidrogén lánc szétszakadása Pl.: H – C – C – C – C – C – H H – C – C – – C – C – C – H H HHHH H HHHH I IIII I IIII I IIII I IIII H HHHH H HHHH mint a tüzelőanyag NO H H I I H – C – C – N2 I I H H H H I I H – C – C – N N I I H H mint a termikus NO

26. Nitrogénoxid csökkentés • Tüzeléstechnikai beavatkozások • füstgáz recirkuláció (hőmérséklet és O2 csökkentés) • többfokozatú tüzelés (hőmérséklet és O2 csökkentés) • NOx szegény égők (hőmérséklet és O2 csökkentés) • redukáló zóna kialakítása (lokális O2 hiány) • égési levegő hőmérsékletének csökkentése (hőmérséklet csökkentés) • Hatása: 35…75% csökkenés a hagyományos megoldásokhoz képest

27. Nitrogénoxid leválasztás SCR –SelectiveCatalyticReduction általában vanádium-pentoxid katalizátor TiO2 vázon élettartama 3-8 év a tüzelőanyagtól függően

28. NH3 befecskendezés SCR berendezés Katalizátor elemek:

29. Széndioxid leválasztás • tüzelés előtti leválasztás: szénelgázosítás utáni széndioxid leválasztás, gázturbinában tiszta hidrogén tüzelés • tüzelés utáni leválasztás: hagyományos tüzelés után abszorpciós leválasztás, majd deszorpció • oxi-fuel tüzelés: tiszta oxigénben égetés után a széndioxid + vízgőz égéstermékből a vízgőz kikondenzálása

30. Kazán Füstgáz-tisztítás CO2 befogás Levegő Égéstermék Szén Atmoszferikus égéstermék (1000 m3/s) Gőzturbina G Gőz CO2 További lépések G: Generátor • Szükséges fejlesztések: • Mosószerek/anyagok viselkedésüknek és környezetükre gyakorolt hatásuknak vizsgálata szén specifikus feltételek mellett. • Folyamattesztelés kísérleti és demonstrációs léptékben. Széndioxid kivonás a füstgázból(post-combustion CO2 capture) reagens: etanol-amin oldat költség: 50…60 USD/t CO2 utólag beépíthető megoldás Reducing Greenhouse Gas Emission. The Potential of Coal. IEA - CIAB, 2005

31. LSZ G: Generátor LSZ: Levegő szeparátor HK: Hőhasznosító kazán Levegő N2 Nagynyomású füstgáz (10m3/s) O2 Gáz-turbina HK Elgázosító Füstgáz-tisztítás CO shift CO2 befogás Füstgáz Szén Gőz-turbina G G CO2 További/változtatott lépések CO shift: (H2O)gőz + CO = CO2 + H2 • Szükséges fejlesztések: • H2-ben gazdag tüzelőanyagú gázturbina, további egységek integrálása • A teljes IGCC technológia műszaki/gazdasági optimalizálása A technológia hozzáférhető ipari méretekben, a H2 hasznosító gázturbina kivételével. Az IGCC-k elterjedésének egyelőre gátat szab azok magas költsége. Széndioxid kivonás elgázosítással(pre-combustion CO2 capture) Reducing Greenhouse Gas Emission. The Potential of Coal. IEA - CIAB, 2005

32. Szén LSZ Kazán Füstgáz-tisztítás CO2/H2O Kondenzáció CO2 Levegő O2 Gőz-turbina H2O, SO2 G További/változtatott lépések G: Generátor LSZ: Levegő szeparátor • Szükséges fejlesztések és vizsgálatok: • Kazántervezés az égéstermék recirkulációjával és O2/CO2 égetésével • Égéstermék tisztítása, kondenzáció és vízkezelés • A folyamat elemeinek összehangolása Jelenleg Oxy-fuel folyamat csak elméleti modellként létezik, laboratóriumi méretekben. Megvalósíthatóságát most kell demonstrálni. Oxi-fuel eljárás tüzelés oxigénnel: égéstermék: H2O + CO2 égéstermék recirkuláció kell vízgőz kondenzálás egyszerű levegő szétválasztás energiaigénye nagy

33. Tárolási geológiai formációkban • kimerült olaj és gázmezők • olaj és gáztermelés intenzifikálása • mély víz- és sórétegekben • metán kitermelés szénrétegekből

34. Óceáni elhelyezés