Környezetvédelem 2013

1. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Környezetvédelem2013 Levegőtisztaság védelem 3.0 Pintér Péter Mihály Email : pinter.peterm@bgk.uni-obuda.hu

2. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Az ipari légszennyezés kialakulásának okai

3. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A gáztisztítás főbb módszerei

4. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Tisztítási módszer kiválasztásánál figyelembe kell venni : • A költségeket, • Hatásosságot • A szennyező komponensek további sorsát : - szennyező komponensek ártalmatlan anyagokká alakulnak - szennyező komponenseket hasznosíthatóvá válnak - tisztítás során csak dúsulás jön létre keletkezett anyagot kezelni tárolni kell

5. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Porleválasztó eljárások

6. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Ciklonok A ciklonok centrifugális elven működő porleválasztók. A leválasztható szemcseméret 20m, leválasztási hatásfok 80-90%. 1 szennyezett gáz 2 bevezetőcsonk 3 merülőcső 4 örvényhenger 5 tisztított gáz 6 por vbe: a gáz bevezetési sebessége vt: tangenciális sebesség Porciklon

7. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Elektrosztatikus porleválasztók A határszemcse mérete 1-2 m, leválasztási hatásfok 99%. Magas hőmérséklet, nagy gázmennyiség, csekély energia szükséglet 1 szóró elektród 2 feszültség forrás 3 poros gáz 4 por 5 leválasztó elektród 6 tisztított gáz Csöves elektrosztatikus porleválasztó

8. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Porszűrők A gázt szűrőanyagon vezetik át, amelyen a szűrő pórusainál kisebb szemcsék fennakadnak A porszűrők leválasztási hatásfoka 99%, határszemcse átmérője 0,5m alatt van

9. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Gázleválasztó berendezések • A gázleválasztó berendezések csoportosítása: • - Biológiai szűrő • Adszorpciós berendezések • Abszorpciós berendezések • Égetéses eljárások • Kondenzációs eljárások

10. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Biológiai szűrő Biomosók : • Mosófolyadék regenerációja a mikroorganizmusok biológiai lebomlása, és bioszűrőbetétek alkalmazásakor következik be. • Bioszűrőknél a szennyezett levegőt biológiailag aktív anyagon vezetik át

11. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Adszorpciós berendezések • Felületi megkötés • Abszorbens legtöbbször aktív szén • Adszorpció mértéke függ : - hőmérséklettől ha nől akkor a megkötődés csökken - nyomástól ha nől akkor a megkötődés nől • Fő követelmény: levegőből gőzök ne kondenzálódjanak deszorpció : a telített, szennyezett aktív szenet ellenáramban történő meleg levegő vagy gőz befúvatásával tisztítják

12. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Abszorpciós berendezések • A folyadékban történő elnyeletést jelent • A mosófolyadék legtöbb esetben víz, de lehet sav, lúg, szerves oldószer • Kemiszorpció : mosófolyadék reagál a szennyező anyaggal, további kezelés • Abszorpció mértéke is függ a hőmérséklettől és a nyomástól • A leválasztás hatásfoka 60-70%. nagy sebességek rövid a tartózkodási idő, ezért kemiszorpciónálalkalmazzák. 1 tisztítandó gáz 2 folyadék elvezetés 3 perforált töltéstartó lemez 4 folyadék bevezetés 5 tisztított gáz A leválasztási hatásfok 99%. Abszorpciós mosótorony Venturi - mosó

13. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Égetéses eljárások Az égetéses eljárás során a gáz éghető komponenseit oxidálják, pl.: CO, NO, korom, stb. Eljárási módjai: • Termikus, elfáklyázás a kémény tetején a gázokat meggyújtják és elégetik - 800-10000C + szekunder,másodlagos levegő • Katalitikus égetés: katalizátorok jelenlétében égető berendezésekben - Alkalmazott katalizátoroknak hosszú élettartam kell, 6000C alacsonyabb hő, - szénerőművek szennygázainál

14. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Kondenzációs eljárások • gázáramból a gáz halmazállapotú szennyeződéseket úgy távolítják el, hogy folyékony halmazállapotúvá teszik • nyomás növelésével vagy a hőmérséklet csökkentésével • nagy oldószertartalmú száraz gázok részleges kicsapatására alkalmazzák Csőköteges kondenzátor

15. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A gépipari tevékenységek légszennyezése Fémes bevonatok készítésekor fellépő légszennyezés • A mechanikai csiszoló üzemek légszennyezése • Az oldószeres zsírtalanítás légszennyezése • A fémszóró üzemek légszennyezése • A horganyzás légszennyezése

16. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A mechanikai csiszoló üzemek légszennyezése Légszennyező anyagok: - csiszoló-, és fényezőanyagok, - lekoptatott fémrészecskék a csiszolókorongokból, - fényezőkorongokból származó textilhulladékok, • SiO2 szilikózis, • Al2O3 aluminózis, A porképződés csökkenthető: - SiO2 tartalmú csiszolóanyagot zsírral vagy olajjal kötött massza formájában alkalmazzák - a száraz eljárások helyett nedves eljárások alkalmazásával - porelszívással

17. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Az oldószeres zsírtalanítás légszennyezése Légszennyező anyagok: triklóretilén és perklóretilén Az oldószer gőzeinek hatása az emberre: - a szem-, és orrnyálkahártya, bőr izgatása • fejfájás, • nagyobb mennyiségben émelygés és kábultság • akut mérgezésnél szívritmuszavar és légzésbénulás Állatkísérletekben bebizonyították rákkeltő hatását.

18. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A fémszóró üzemek légszennyezése A fémszóró üzemekben a keletkező por, gáz és gőz eltávolítására szellőző berendezéseket kell építeni. Az elszívott levegőt ciklonban vagy elektrosztatikus porleválasztóban tisztítják. A horganyzás légszennyezése A tűzi-mártó horganyzás légszennyező anyagai: HCl gőz, NH4Cl, ZnCl2, NH3 A 300 0C –ra lehűlt gázban az ammónia és a sósav NH4Cl-dá alakul, és ködöt képez. A gázban ZnO és Zn-gőz is található. A kémiai és galvánüzemekben a kádak helyi légelszívása technológiai követelmény. A szennyezett légtérben való munkához, megfelelő szűrőbetétű gázálarcot kell viselni.

19. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Emissziócsökkentés az erőművekben Füstgázban SO2 tartalom 1-4 g/m3 tüzelőanyag szerint • 700 MW-os erőmű kőszénnel, 2.5millió m3/h füstgáz ebből 2.5 t//h kénné alakul • Abszorpciós eljárások a kéntelenítés során : - Meszes mosóeljárás, felfűtés + kompresszorok, végtermék gipsz - Ammóniumszulfát-nitrát, ammoniumsó végtermék, (NH4)2SO4 - Szóró abszorpciós eljárás, kálciumszulfit ebből anhidrát oxidációval - Aktív szén SO2-abszorpciója Előnyös eljárások ahol a adszorpciós jelek visszanyerhetőek, regeneratív eljárások, pl. magnéziumos eljárás, Welmann-Lord eljárás( elemi kén, folyékony kéndioxid, kénsav)

20. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet NOx csökkentés NOx eltávolítása primer és szekunder intézkedéseket alkalmaznak, a keletkező Nox-t távolítják el Primer intézkedések : Céljai : - rendelkezésre álló oxigén csökkentése a reakciótérben - tüzelési hőmérséklet csökkentése - reakcióban résztvevő anyagok egyenletes gyors keveredése a lángban - magas hőmérsékletnél a tartózkodási idő csökkentése - a láng végében már képződött nitrogén-oxid redukciója Módjai : - fokozatos égetés elve, első nem teljes égetés, majd teljes égetés plussz levegővel, fontos a CO miatt a szénpor egyenletes őrlése - égők égési levegőjébe füstgáz visszavezetés, magas égetési hőmérsékletnél, csúcsteljesítmény csökkentése, olvasztókamrás

21. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Elsődleges intézkedések a gáz és olajtüzelés során keletkező NO csökkentésére

22. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Szekunder intézkedések • Redukciós eljárás : NO molekuláris nitrogénné redukálódik, redukáló anyag NH3 tartalmaz oxigén felvételéhez, • Oxidációs eljárás : NO oxidálódik gyökcsoportokkal, melyek elektronsugárzás során keletkeznek. NO2 ill. salétromsav-oxidációs termékeket általában • Katalitikus redukció : • Katalizátoros berendezés nitrogén-oxid csökkentésére • A füstgázt kerámia-fixágyas katalizátoron keresztül áramoltatás, redukcióhoz ammónia

23. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Szelektív katalitikus redukció - SCR Selective Catalytic Reduction • Gázfázisban lévő NOx szétválasztása N,O • Nagyteljesítményű tüzelőberendezéseknél • Nitrogén oxid csökkentéséreű • Katalizátor titán-oxid, • Adalék vanádium, volfram, fémek • Optimális 350 0C • SCR reaktor kazán után ,vagy füstgáz-kéntelenítő után kapcsolható

24. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Emissziócsökkentés a közlekedési eszközöknél Kipufogógázok károsanyagtartalmának csökkentése Cél a káros anyagok csökkentése Tökéletes lenne az égés vízgőz+CO2 Káros anyagok kb 1% közepes terhelésnél, kipufogógáznak, CO, CO2 NOx PB vegyületek Káros anyagok a kipufogógázban, a légfelesleg tényező függvényében 5-10% levegőhiány λ = 0,95-0,9 dús keverék max teljesítmény Levegőhiány tökéletlen égés káros anyag hányad megnő

25. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet A motorral kapcsolatos megoldások • Megfelelő motorkonstrukció , égéstér kialakítás, sűrítési arány, • Keverék képzésének és összetételének módja és minősége, keverési arány • Gyújtás időpontjának módosítása • Lekapcsolás motorfék-üzemmódba • Kipufogógáz visszavezetés

26. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Kipufogógáz utókezelése a katalizátorban Káros anyagokat vegyi úton ártalmatlanítja, nem alakul át közben Magnézium-aluminium-szilikát ebből van az ovális kerámia hordozó Csatornás porózus hordozóréteg 7000x felület Hordozórétegre gőzölik a katalitikusan aktív : platinát, ródiumot, palládiumréteget kb2 gr. A lambda-szonda felépítése A katalizátor

27. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Dízel motorok emissziójának csökkentése Részecskeszűrő

28. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Katalizátor lambda-szondával • - Pontos keverék összetétel csak zárt láncú irányítással lehetséges • - Visszacsatolás is kell • - Figyelni kell a kipufogógáz összetételt • λ=1-től való eltérés esetén korrigálás • Átalakítás értéke elérheti a 90-95% értéket • Katalizátor lambda-szonda nélkül 60% hatásfok

29. Bánki Donát Gépész és Biztonságtechnikai Mérnöki KarMechatronikai és Autótechnikai Intézet Lambda-szonda • Gázt át nem eresztő kerámiatest van benne • Kívül belül gázt áteresztő platina réteg • Külső platinaréteget véd egy porózus kerámia réteg • Több réssel ellátott fémcső az ütődés ellen • Külső felülete érintkezik a kipufogógázzal, platinaréteg közvetítésével kapcsolódik negatív • Belső felülete a külső levegővel érintkezik, belső platinaréteg adja a feszültséget , • Értéke a kipufogógáz oxigéntartalmától függ • Mérőérzékelőként katalizátor előtt kipufogócsőbe szerelik • a szonda által adott feszültség mértékének függvénye a szabályozás • 3000C felett alkalmas az O-ionok vezetésére • Szondafeszültség jön létre • Optimális 6000C , 3000C alatt a vezérlés kihagyja • 8500C-9000C ne haladja meg a hőmérsékletet