تکنولوژيهای کاهش انتشار آلاينده های هوا و گازهای گلخانه ای

1. تکنولوژيهای کاهش انتشار آلاينده های هوا و گازهای گلخانه ای

2. 1 2 3 4 5 فهرست مطالب مقدمه ای بر آلودگی هوا و پديده گلخانه ای اثرات آلاينده های هوا و گازهای گلخانه ای منابع انتشار آلاينده های هوا و گازهای گلخانه ای تکنولوژيهای کاهش انتشار آلاينده های هوا تکنولوژيهای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای

3. مقدمه ای بر آلودگی هوا و پديده گلخانه ای

4. چرا آلودگی هوا مهم است؟ • مصرف هوا در مقایسه با آب و غذا • متوسط مصرف روزانه غذا توسط انسان: 1.5 kg • متوسط مصرف روزانه آب توسط انسان : 2.5 kg • متوسط مصرف روزانه هوا توسط انسان: 15 kg • انسان می تواند بدون آب و غذا تا چندین روز زنده بماند ولی بدون هوا بیش از چند دقیقه قادر به ادامه حیات نخواهد بود • تعریف آلودگی هوا:وجود یک یا چند ماده آلوده کننده در هوای آزاد به مقدار و مدتی که کیفیت هوا را تغییر داده و برای انسان، حیوان، گیاه و ساخته های بشری مضر باشد

5. منابع آلودگی هوا • منابع آلودگی طبیعی: بدون دخالت مستقیم بشر باعث آلودگی هوا میشوند • طوفان، گرد و غبار صحرا، آتش سوزيهای خودبخود جنگلها، اقيانوسها، فعاليت آتشفشانها • منابع آلودگی مصنوعی: منابعی که با دخالت انسان باعث پخش آلاینده ها در هوا می شوند • وسایل نقلیه موتوری • صنایع و نیروگاهها • منابع تجاری و خانگی • سهم آلوده کنندگی منابع مصنوعی بمراتب بیشتر از منابع طبیعی میباشد

6. انواع آلاينده های هوا • آلاینده های اولیه: آلاینده هایی که مستقیماً وارد اتمسفر شده و به شکلی که انتشار یافته اند وجود خواهند داشت مثل اکسیدهای گوگرد، مونوکسید کربن و ... • آلاینده های ثانویه: آلاینده هایی که از ترکیب آلاینده های اولیه و در اثر برخی شرایط محیطی تشکیل می شوند مثل ازن و مه دود فتوشیمیایی • آلاینده های هوا در سه شکل جامد، مایع و گاز موجودند

7. آلاينده های شاخص هوا • مونوکسید کربن • اکسیدهای گوگرد • اکسیدهای ازت • ترکیبات آلی فرار • اکسید کننده های فتوشیمیایی • ذرات معلق

8. اثرات آلاينده های هوا و گازهای گلخانه ای

9. منوکسيد کربن میل ترکیبی منوکسید کربن با هموگلوبین 240 برابر میل ترکیبی اکسیژن با هموگلوبین می باشد در هنگام استنشاق منوکسید کربن، این گاز به سرعت با هموگلوبین خون ترکیب شده و ترکیب کربوکسی هموگلوبین را بوجود می آورد غلظتهای کم منوکسید کربن: تحریک اعصاب و کاهش تیز بینی و تیز هوشی افزایش غلظت: سردرد و احساس فشار در پیشانی، ضعف و حالت تهوع افزایش بیش از حد: تیرگی دید، بیهوشی، ضربان شدید قلب، تشنج و مرگ ذرات معلق افزایش غلظت ذرات معلق در هوا، میزان مراجعات به بیمارستانها برای بیماریهایی مثل عفونتهای بخش فوقانی دستگاه تنفس، اختلالات قلبی، آسم، برونشیت، تنگی نفس، التهاب ریوی و ... را افزایش می دهد

10. اکسيدهای گوگرد اثرات تنفسی گاز SO2 و ذرات سولفاته کاهش دید در اثر شکست نور بارش بارانهای اسیدی اسیدی شدن خاکها، رودخانه ها و دریاچه ها تسریع تخریب بناها

11. اکسيدهای ازت • تقریباً همه NOx منتشر شده بصورت NO می باشد که در اتمسفر به NO2 اکسید شده و NO2 نيز در حضور نور خورشید با هیدروکربنها ترکیب شده و مه دود فتوشیمیایی را تولید می کند که اثر منفی آن بر سلامتی کاملاً مشخص شده است • NO2 می تواند با رادیکال هیدروکسیل ترکیب شده و باعث تولید بارانهای اسیدی شود • NO2 در غلظتهای خیلی بالا باعث بروز مشکلات تنفسی می شود • کنترل انتشار اکسیدهای نیتروژن سخت تر از کنترل سایر آلاینده هاست • روشهای اعمالی برای کاهش انتشار CO باعث افزایش تولید NOx می شود

12. مه دود فتوشيميايی • سرفه های شدید، تنفس های کوتاه و سریع، سردرد، تنگی نفس، التهاب و سوزش چشم، بینی و حلق • صدمه دیدن برگ درختان و کاهش رشد گیاهان (90% خسارات ناشی از آلودگی هوا در بخش کشاورزی ناشی از ازن می باشد) • ترکيبات آلی فرار (VOCs) • توجه عمده به این ترکیبات بدلیل شرکت کردن آنها در واکنش تولید مه دود فتوشیمیایی می باشد • بعضی از این ترکیبات مثل بنزن سمی و سرطانزا بوده و بصورت جداگانه بعنوان آلاینده های خطرناک نیز طبقه بندی می شوند

13. منابع انتشار آلاينده های هوا و گازهای گلخانه ای

14. منوکسيد کربن • وسایل نقلیه موتوری • احتراق ناقص سوخت در مراکز خانگی و تجاری • سوزاندن زباله در محیط • آتش سوزی جنگلها • صنايع و نيروگاهها • بخش حمل و نقل منبع اصلی انتشار منوکسید کربن است • مراکز ثابت مصرف کننده سوختهای فسیلی سهم اندکی در تولید منوکسید کربن دارند

15. اکسيدهای گوگرد (SOx) • مراکز ثابت احتراق سوختهای فسیلی • مثل نیروگاههای حرارتی • پالایشگاههای نفت و گاز • کارخانه های ذوب مس • کارخانه های سیمان • حمل و نقل جاده ای

16. اکسيدهای ازت(NOx) • اکسيدهای نيتروژن حرارتی: در اثر ترکيب اکسيژن و نيتروژن موجود در هوا در دمای بالا تشکيل می شود • اکسیدهای نیتروژن سوختی: به هنگام احتراق در اثر اکسید شدن نیتروژن موجود در ساختار شیمیایی سوخت تولید می شود • سوختهای مختلف حاوی مقادیر متفاوتی از نیتروژن هستند • گاز طبیعی: بدون نیتروژن • زغال سنگ: تا 3% نیتروژن

17. ترکيبات آلی فرار (VOCs) • مصرف حلالها (مثل تینر رنگ) • نگهداری و حمل و نقل ترکیبات آلی فرار • وسایل نقلیه موتوری • ذرات معلق (PM) • احتراق سوختها • صنایع مختلف (ذوب فلزات، صنایع شیمیایی، عملیات خرد کردن، سائیدن و ...)

18. دی اکسيد کربن • احتراق سوختهای فسيلی • تخمير هوازی ضايعات جامد و مايع • جنگل زدايی • متان • احتراق سوختهای فسيلی • فضولات حيوانی • تخمير بي هوازی ضايعات جامد و مايع • شاليزارهای برنج • اکسيد نيترو • احتراق سوختهای فسيلی • خاکهای تقويت شده با کود • واحدهای شيميايی

19. تکنولوژيهای کاهش انتشار آلاينده های هوا

20. کنترل انتشار ترکيبات آلی فرار (VOCs)

21. جذب Absorption • جذب سطحی کربن فعال Activated Carbon Adsorption • چگالش Condensation • جداسازی غشایی Membrane Separation

22. جذب

23. جذب • مزایا • می تواند به بازده های بالایی برسد (95% تا 98%) • می تواند برای محدوده وسیعی از دبی جریان گاز بکار رود (2000 تا 100000 فوت مکعب در دقیقه) • می تواند برای محدوده وسیعی از غلظت ورودی VOC بکار رود (500 تا 5000 ppm ) • برای جریان هوای با رطوبت بالا مناسب است • معایب • ممکن است به تولید یک جریان پساب منتج شود • ممکن است به گرفتگی پرکن ها منجر شود (در صورت وجود مواد ریز در گاز ورودی) • احتمال دارد مقداری از مایع جاذب وارد گاز خروجی شده و آلودگی جدیدی را بوجود آورد

24. جذب سطحی کربن فعال

25. جذب سطحی کربن فعال • مزایا • یک تکنولوژی با کاربرد وسیع است • می تواند به بازده های بالایی برسد (90% تا 98%) • می تواند برای محدوده وسیعی از غلظت ورودی VOC بکار رود (500-5000 ppm ) • برای جریان هوای با رطوبت بالا مناسب است • معایب • ممکن است به تولید یک جریان پساب منتج شود • ممکن است به گرفتگی پرکن ها منجر شود (در صورت وجود مواد ریز در گاز ورودی) • احتمال دارد مقداری از مایع جاذب وارد گاز خروجی شده و آلودگی جدیدی را بوجود آورد

26. چگالش

27. چگالش • مزایا • می تواند به بازده متوسط برسد (50% تا 90%) • فرآیند ساده ای است که در آن نیازی به تماس گاز حاوی VOC با یک جریان دیگر (مثل روغن یا کربن فعال) نیست؛ از اینرو آلودگی به حداقل می رسد • بازده سیستم با افزایش غلظت VOC در جریان گاز ورودی افزایش می یابد • برای ترکیبات آلی با فراریت کم مناسب است • معایب • ممکن است به تولید یک جریان پساب منتج شود • مایع تولید شده، برای جداسازی آب احتیاج به تصفیه یا جداسازی دارد • ممکن است دمای خیلی پایینی مورد نیاز باشد • برای جریانهای کم تا متوسط گاز ورودی مورد استفاده قرار می گیرد

28. جداسازی غشایی

29. جداسازی غشایی • مزایا • در صورت ترکیب با یک مرحله چگالش می تواند بدون کار کردن در دمای خیلی پایین به بازده های بالایی برسد (بیش از 90%) • می تواند برای ترکیبات آلی با فراریت بالا کارآمد باشد • می تواند برای جریانهای با غلظت کم موثر باشد • معایب • ممکن است غشاء بدلیل گرفتگی احتیاج به تعویض سالیانه داشته باشد • معمولاً برای جریانهای بالای گاز مقرون به صرفه نیست

30. کنترل انتشار اکسيدهای ازت (NOx)

31. عوامل افزايش دهنده انتشار NOx حرارتی • بالا بودن دما در محفظه احتراق • بالا بودن غلظت اکسيژن در محفظه احتراق • زمان ماند بالای گازهای حاصل ازاحتراق در محفظه • جلوگیری از تشکيل NOx از طريق اصلاح فرآيند و تجهیزات احتراق • کاهش دمای محفظه احتراق • کاهش زمان ماند گازها در محفظه احتراق • کاهش غلظت نیتروژن موجود در سوخت • احیای شیمیایی NOx در محفظه احتراق • کاهش انتشار NOx پس از احتراق • احیای کاتالیستی انتخابی (SCR) • احیای غير کاتالیستی انتخابی (SNCR) • جذب

32. انواع روشهای کنترل انتشار NOx • کاهش دما در محفظه احتراق : از طريق تغيير نسبت استوکيومتری ايده ال • مخلوط غنی از سوخت برای محدود کردن مقدرا اکسيژن در دسترس • مخلوطهای غنی از هوا برای محدود کردن دما از طريق رقيق سازی انرژی ورودی • تزريق گازهای احتراق سرد و تهی از اکسيژن به داخل محفظه احتراق • تزريق گازهای احتراق سرد بهمراه مقدرای سوخت • تزريق آب يا بخار • کاهش زمان ماند • زمانبندی ترزيق سوخت و احتراق در موتورهای درون سوز • محدود کردن شعله به محدوده ای کوچک در بويلرها • احياء شيميايی NOx : استفاده از يک ماده شيميايی برای احياء NOx • آمونياک در سيستم SCR • آمونياک يا اوره در سيستم SNCR

33. انواع روشهای کنترل انتشارNOx ... • اکسيداسيون NOx : افزايش ظرفيت نيتروژن بمنظور بالابردن قابليت جذب آن توسط آب • با استفاده از کاتاليست • از طريق تزريق H2O2 • از طريق تزريق ازن • جلوگيری از ورود نيتروژن به محفظه احتراق • حذف نيتروژن از سوخت • حذف نيتروژن از هوا (احتراق با اکسيژن خالص) • جذب و جذب سطحی : تزريق جاذب هايی مانند آمونياک, پودر سنگ آهک و کربن • تزريق در محفظه احتراق • تزريق در مسير گازهای احتراق

34. Selective Catalytic Reduction (SCR) DeNOx System

35. Selective Catalytic Reduction (SCR) DeNOx System

36. Selective Non-Catalytic Reduction (SNCR) DeNOx System

37. ترکيبی از روشهای مختلف برای کاهش انتشار NOx

38. راندمان سيستمهای مختلف کاهش انتشار NOx

39. کنترل انتشار اکسيدهای گوگرد (SOx)

40. جلوگيری از تشکيل اکسيدهای گوگرد • بکارگيری سوختهايی با گوگرد کمتر (مانند گاز طبيعی) و يا گوگردزدايی از سوختها • حذف اکسيدهای گوگرد از گازهای حاصل از احتراق • سولفور زدايی گازهای دودکش Flue Gas Desulfurization (FGD)

42. سيستم حذف SOx بهمراه سيستمهای حذف NOx و ذرات معلق

44. کنترل انتشار ذرات معلق (PM)

45. جداسازی ذرات معلق از جريان گاز می تواند بر اساس موارد زير صورت گيرد: • نيروی گرانش • اينرسی • نيروی گريز از مرکز • شستشو • فيلتر • باردار کردن ذرات

47. تکنولوژيهای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای

48. تغيير سوخت (استفاده از سوختهای سبک بجای سوختهای سنگين) • گاز طبيعی بجای گازوئيل، مازوت و زغال سنگ • کاهش مصرف سوخت های فسيلی • افزايش راندمان (توليد، انتقال،توزيع و مصرف) • کاهش تلفات انرژی • بازيابی جريانهای دور ريز حاوی انرژی • توسعه استفاده از انرژيهای تجديد پذير • جمع آوری و ذخيره سازی دی اکسيد کربن • بازيابی دی اکسيد کربن از گازهای خروجی از فرآيندها و گازهای دودکش و استفاده از آن • کاهش انتشار دی اکسيد کربن از فرآيندهای شيميايی (سيمان و ...) • انرژی هسته ای • احياء جنگلها

49. بازيابی گازهای ارسالی به فلر : اين گازهاي بازيابي شده بسته به ترکيبات موجود در آن ميتواند به عنوان سوخت و يا خوراک در واحدهاي مختلف مورد استفاده قرار گيرد • ميزان کاهش انتشار بستگی به ترکيب گاز بازيابی شده دارد • بازيابی هر 1000 مترمکعب گاز همراه نفت معادل 2 تا 3 تن CO2 • بازيابی هر 1000 مترمکعب گاز متان تقريباً معادل 2 تن CO2

50. بازيابی گازهای ارسالی به فلر