Upload
openidksg4gskm
View
1.892
Download
22
Embed Size (px)
Citation preview
MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII ŞI TINERETULUIUNIVERSITATEA DIN PETROŞANI
FACULTATEA DE MINE
TEZĂ DE DOCTORAT
Ing. mat. CIOLEA DANIELA IONELA
STUDIUL REDUCERII NOXELOR ATMOSFERICE DEGAJATE PRIN ARDEREA
COMBUSTIBILILOR SOLIZI ÎN CENTRALELE ELECTROTERMICE,
CU APLICAŢIE LA C.E.T. PAROŞENI
CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC:Prof. univ. dr. ing. GEORGESCU MIRCEA
CUPRINSIntroducere
Cap. 1. Stadiul actual al cercetărilor privind reducerea noxelor atmosferice rezultate din arderea combustibililor solizi în C.E.T. – uri: scop, obiective şi metode de cercetare
Cap. 2. Legislaţia românească şi europeană privind regimul noxelor atmosferice
Cap. 3. Dispersia noxelor atmosferice degajate ca urmare a arderii combustibililor solizi în C.E.T. –uri
Cap. 4. Prezentarea generală a S.E. Paroşeni
Cap. 5. Surse şi emisii de noxe la S.E. Paroşeni
Cap. 6. Cercetări la S.E. Paroşeni privind desulfurarea gazelor rezultate din arderea cărbunilor
Cap. 7. Cercetări experimentale proprii privind reducerea noxelor atmosferice rezultate din arderea combustibililor solizi la S.E. Paroşeni
Cap. 8. Efectele economice ale implementării soluţiilor de desulfurare a gazelor rezultate din arderea cărbunilor
Cap. 9. Concluzii, contribuţii proprii şi propuneri
Bibliografie
Scopul cercetărilor teoretice/experimentale priveşte reducerea noxelor atmosferice degajate prin arderea combustibililor solizi în termocentrale, cu exemplificare la S.E. Paroşeni, în special pentru dioxidul de sulf.
Obiective:
studiul proceselor de ardere a cărbunilor; dependenţa concentraţiei poluanţilor din gazele de ardere de
calitatea combustibilului şi de condiţiile de ardere; stabilirea teoretică şi experimentală a emisiilor la coş; studiul proceselor de dispersie a noxelor în atmosferă; influenţa imisiilor asupra calităţii atmosferei, apei şi solului; propunerea de soluţii privind reducerea concentraţiilor noxelor
în gazele de ardere; abordarea sistematică a ansamblului mediu înconjurător-instalaţie
energetică; stabilirea unor soluţii capabile să reducă gradul de poluare; evidenţierea unor aspecte rezultate din studiile teoretice şi
experimentale; soluţii de reducere a noxelor atmosferice; analiza energo-economo-ecologică a soluţiei de depoluare alese.
Metode de cercetare:
Metode analitice: metodologia de explorare analitică a proceselor de poluare atmosferică; determinarea emisiilor şi imisiilor la arderea cărbunilor; examinarea tehnicilor existente de depoluare a aerului; identificarea celor mai bune niveluri de performanţă legate de protecţia
mediului, pe baza datelor puse la dispoziţie în Uniunea Europeană şi în toată lumea;
Metode experimentale: metodologia experimentală pe procese de poluare atmosferică; determinarea experimentală a emisiilor şi imisiilor la arderea cărbunilor; cercetări experimentale proprii pe instalaţie de laborator; cercetări experimentale proprii pe instalaţie pilot de ardere în strat fluidizat.
CAPITOLUL 1STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND REDUCEREA NOXELOR ATMOSFERICE REZULTATE DIN ARDEREA COMBUSTIBILILOR SOLIZI ÎN
C.E.T. – uri: SCOP, OBIECTIVE ŞI METODE DE CERCETARE
De-a lungul timpului s-au făcut cercetări de reducere a noxelor de la centralele electrotermice, astfel există diferite procedee şi o varietate de echipamente şi tehnici.
Reducerea emisiilor (SO2, NOx, PM ş.a.) de la IMA prin: măsuri primare; măsuri secundare. Măsurile primare SO2: utilizarea combustibilului cu conţinut redus de sulf - la sursă; utilizarea de adsorbanţi în sistem de ASF – în focar Măsurile secundare SO2 - se realizează prin diferite
procedee:
Procedeul de spălare cu NH3
Procedeul de spălare cu NaOH
Procedeul de spălare cu peroxid
de hidrogen(apă oxigenată)
Procedeu de spălare cu CaCO3/ Ca(OH)2
Absorţia de tip pulverizare uscată
Procedee cu injecţie de sorbenţi
Procedee umede
Procedee semi-uscate
Procedee uscate
Procedeul cu cărbune activ
Procedeul DESONOX
ProcedeulWellman-Lord
Procedee uscate
Procedee umede
Procedee neregenerative
Procedee regenerative
Procedee de desulfurare a
gazelor de ardere
Fig. 1.1. Măsuri secundare pentru reducerea emisiilor de oxizi de sulf
Procedee cu injecţie de sorbenţi
Procedeul de spălare cu CaCO3/ Ca(OH)2
CAPITOLUL 2LEGISLAŢIA ROMÂNEASCĂ ŞI EUROPEANĂ PRIVIND
REGIMUL NOXELOR ATMOSFERICE
Directiva UE Transpunere în România
Directiva 2001/80/CE (LCP)
privind limitarea emisiilor în aer de către
poluanţii proveniţi de la instalaţiile mari de
ardere
1.1. HG nr. 541/2003 (completată şi modificată prin HG 322/2005) privind stabilirea unor măsuri pentru limitarea emisiilor în aer ale anumitor poluanţi proveniţi din instalaţii mari de ardere.
1.2. Ord. MAPAM nr. 712/2003 pentru aprobarea Ghidului privind elaborarea propunerilor de programe de reducere a emisiilor anuale de SO2, NOx şi pulberi provenite din
instalaţii mari de ardere.
1.3. Ord. MAPAM nr. 1052/2003 privind organizarea şi funcţionarea Secretariatului tehnic pentru controlul activităţilor instalaţiilor mari de ardere.
1.4. Ord. MAPPM/MEC/MAI nr. 833/545/859/2005 pentru aprobarea Programului de reducere a emisiilor de SO2, NOx şi pulberi provenite din instalaţii mari de ardere.
2. Directiva 96/61/CE (IPPC) privind reducerea,
prevenirea şi controlul integrat al
poluării
2.1. Legea nr. 84/2006 pentru aprobarea OUG nr. 152/2005 privind prevenirea şi controlul integrat al poluării (abrogă şi înlocuieşte OUG nr. 34/2002).
2.2. Ord. Nr. 818/2005 cu modificările şi completările ulterioare (Ord. 1158/2005) pentru modificarea anexei la Ord. 818/2005 pentru aprobarea procedurii de emitere a autorizaţiei integrate de mediu.
2.3. Ord. 36/2004 privind aprobarea Ghidului tehnic general pentru aplicarea procedurii de emitere a autorizaţiei integrate de mediu.
Valorile limită de emisie pentru instalaţiile mari de ardere
Tipul combustibil
uluiEmisii
Capacitatea termică
nominală P [MW]
Valoare limită de emisie
[mg/m3]
Combustibili solizi
O2 de
referinţă: 6%
SO21)
50 < P < 100 2000
100 < P < 500Scădere liniară de la
2000 la 400
P > 500 400
NOx ca NO2 2)
50 < P < 500 600
P ≥500 2002)
Pulberi3)
P < 500 100
P ≥500 503)
Poluant Concentraţia maximă admisă [g/m3N]
Medie de scurtă durată Medie de lungă durată anuală
1 h zilnică
SO2350 125 20
NO2 200 - 40 30
PM10 - 50 40 20
CO Medie pe 8 h zilnic 10 mg/m3N
CAPITOLUL 3DISPERSIA NOXELOR ATMOSFERICE DEGAJATE CA
URMARE A ARDERII COMBUSTIBILILOR SOLIZI ÎN C.E.T. - URI
Noxe atmosferice la C.E.T. şi efectele lor: oxizii de sulf oxizii de azot monoxidul şi dioxidul de carbon praful alţi agenţi poluanţi
Poluarea mediului înconjurător datorată IMAPoluarea aerului - evacuarea pe coşuri a noxelor, spulberarea
particulelor/cenuşii, difuzia/dispersia poluanţilor - la S.E. Paroşeni reprezintă un risc mediu spre minim pentru
acest tip de activitate industrială. Valorile emisiilor şi concentraţiile substanţelor poluante respectă, în general (excepţie făcând SO2), limitele admise de legislaţia în vigoare
Poluarea apelor - la S.E. Paroşeni reprezintă o poluare controlată şi normală.
Poluarea solului Solul din incinta S.E. Paroşeni, depozitele de zgură/cenuşă şi
din zonele învecinate este un sol slab contaminat, ceea ce implică un risc în mod normal acceptat pentru acest tip de activitate industrială
Poluarea fonică În cadrul S.E. Paroşeni - nivelul de zgomot se încadrează în
general în limitele impuse de Legea Protecţiei Muncii nr. 319/2006
Poluarea radioactivă
Alte tipuri de poluare
Consideraţii teoretice privind dispersia în atmosferă a agenţilor poluanţi
Rolul coşului de fum – dispersia noxelor, temp.gazelor/viteza lor sa fie >> Factorii meteorologici şi influenţa lor:
Temperatura aerului – Instabilitatea, Stabilitatea; Densitatea şi presiunea; Umiditatea aerului; Vântul; Turbulenţa.
Ecuaţii utilizate în descrierea fenomenelor de dispersie: Ecuaţia de continuitate; Ecuaţia Navier-Stokes; Ecuaţia energiei; Ecuaţia Reynolds; Criteriul dinamic- nr. Reynolds; Criteriul termic – nr. Richardson.
Modele statistice de difuzie utilizate în modelare Teoria statistică a lui Taylor; Modelul de difuzie Monte Carlo; Modelul de difuzie orizontală Langevin; Modelul de difuzie K; Modelul gaussian de dispersie a poluanţilor – aplicat de S.E. Paroşeni
CAPITOLUL 4PREZENTAREA GENERALĂ A S.E. PAROŞENI
Depozit de zgură şi cenuşă reactivat
S = 8.00 ha
LEGENDĂ: coşul de fum nr.1, nr.2 (h =120 m, 160 m)
5 turnuri de răcire 5 depozite de zgură şi cenuşă cazane (C1, C2, C3) blocul 4 (C4, TA4) şi CAF 2 stive de cărbune staţie descărcare cărbune
electrofiltre canal apă industrială râul Jiul de Vest şoseaua DN 66A benzi transportoare
C4 CAFTA4
Fig.4.2. Amplasamentul S.E. Paroşeni
Caracteristicile geofizice ale terenului Condiţii climatice – climă montană, vânt: N-S (11%), NV(5,1 %), calm
atmosferic (69,9%) Descrierea fluxului tehnologic în S.E. Paroşeni (5 etape: 1955-2006)
-IMA nr. 1 - C1, C2 şi C3, coş de fum nr. 1, h = 120 m şi Dvf = 6 m; IMA nr. 2 - C4 (gr. 4), tip I – „existent” şi CAF, tip II – „nou”, coş de fum nr. 2, h =160 m
Dvf = 7 m.
Instalaţia de alimentare cu combustibili Alimentarea cu cărbune Instalaţia de gaze naturale
Datele de exploatare ale termocentralei Paroşeni Pt =587 MWt
Instalaţia de termoficare magistrala I – S.E. Paroşeni – Vulcan – Petroşani, magistrala II – S.E. Paroşeni – Lupeni.
Instalaţia de desprăfuire a gazelor de ardere IMA nr.1 - 1 EF/Cazan; IMA nr. 2 – 3 EF
Instalaţia de evacuare zgură şi cenuşă – staţii Wedag Instalaţii de automatizare şi alte instalaţii necesare IMA
CAPITOLUL 5SURSE ŞI EMISII DE NOXE LA S.E. PAROŞENI
Sursele de poluare atmosferică la S.E. Paroşeni sunt:
două coşuri de fum; un depozit de cărbune (două stive); o staţie de descărcare cărbune; benzile transportoare de cărbune; cinci depozite de zgură şi cenuşă; cazanele (C1, C2, C3); grupul nr. 4 (C4, CAF).
Emisiile de noxe de la S.E. Paroşeni se evacuează în atmosferă odată cu gazele de ardere prin coşurile de fum şi/sau prin stocarea, manevrarea cărbunelui – descărcării din vagoane, eroziunea eoliană de pe stive, traficul intern şi spulberarea prafului de cenuşă.
Emisiile şi concentraţiile poluanţilor prin coşurile de fum - S.E. ParoşeniAnul IMA - S.E.
ParoşeniOre funcţi-
onareEmisii[t/an]
Concentraţii [mg/ mN]
SO2 NOx PM SO2 NOx PM
2004IMA 1 11 577 8 800 1 400 1 400 4 900 800 560
IMA 2* 84 25 4 0,9 2 300 240 80
2005IMA 1 12 019 8 436 1 491 1 069 4 242,35 749,60 537,53
IMA 2* 134 45 8 3 4 226,99 788,36 297,56
2006IMA 1 11 812 8 404 1 635 879 4 055,62 792,34 429,82
IMA 2* 30 10,26 2,45 1,05 2 856,51 682,51 293,33
2007sem.I
IMA 1 4 322 2 600,06 485,88 212,24 3 448,64 543,23 286,80
IMA 2
CAF 156 55,84 11,55 4,64 3 309,13 673,61 275,13
gr.4 1 917 2 542,44 675,16 67,83 2 900 150 35
CMA [mg/ m3 N] 4001) 5001) 2002)
50Notă: * doar CAF, grupul nr. 4 era oprit pentru modernizare; 1) începând cu 31.12.2010;2) începând cu 01.01.2016.
Situaţia actuală privind protecţia atmosferei la S.E. Paroşeni
Pentru reducerea emisiilor din sursele existente s-au luat următoarele măsuri:
montarea de arzătoare cu formare redusă de NOx pt. IMA 2; montarea de electrofiltre care asigură desprăfuirea gazelor în gospodăriile de cărbune, sunt prevăzute instalaţii de
desprăfuire depozitele de zgură şi cenuşă au instalaţii de stropire evacuarea gazelor de la IMA 2 este monitorizată on-line printr-
un sistem automat cu transmiterea datelor la distanţă.
Astfel, se observă că: valorile concentraţiilor maxime de NOx şi pulberi de cenuşă
sunt mai mici decât maximele admise
valorile concentraţiei de SO2 depăşesc cu mult maximele admise fiind necesară montarea unei instalaţii de reducere a emisiei din gazele de ardere evacuate în atmosferă
CAPITOLUL 6CERCETĂRI LA S.E. PAROŞENI PRIVIND DESULFURAREA
GAZELOR REZULTATE DIN ARDEREA CĂRBUNILOR
Prezentarea variantelor de desulfurare analizate
a)Varianta 1 – procedeul umed de desulfurare a gazelor de ardere cu calcar
Instalaţia se compune dintr-un absorber în care are loc procesul desulfurării din gazele de ardere, prin pulverizare cu suspensie de calcar transportată hidraulic din depozit.
Evacuarea produsului secundar rezultat (şlam de gips / gips) din procesul de reţinere al SO2 s-a analizat în două ipoteze:
Ipoteza A – evacuarea produsului secundar în fluid dens;Ipoteza B – evacuarea produsului secundar (gips) în soluţie
agregat.
b) Varianta 2 – procedeul semiuscat de desulfurare a gazelor de ardere cu var
Instalaţia se compune din două reactoare în care are loc reţinerea de SO2 din gazele de ardere, prin pulverizare cu suspensie de var stins, transportat pneumatic din depozit.
Evacuare produsului secundar rezultat (şlam de produs final/produs final –sulfit de calciu în amestec cu alţi produşi de reacţie) din procesul de reţinere a SO2 s-a analizat:
Ipoteza A – şlam de produs final în fluid dens;
Ipoteza B – produs final în soluţie agregat.
CAPITOLUL 7CERCETĂRI EXPERIMENTALE PROPRII PRIVIND
REDUCEREA NOXELOR ATMOSFERICE REZULTATE DIN ARDEREA COMBUSTIBILILOR SOLIZI LA S.E. PAROŞENI
S-au efectuat experimente cu măsurători pe două instalaţii:
1) o instalaţie experimentală de laborator pentru studiul reducerii emisiilor de poluanţi;
2) o instalaţie pilot de ardere în strat fluidizat la funcţionarea pe cărbune - huilă din bazinul Valea Jiului.
Determinarea concentraţiilor poluanţilor gazoşi din gazele de ardere s-a efectuat utilizând un echipament performant -
Gazoanalizorul TESTO 350 XL. Huilă –
Valea Jiului
Fig. 7.1. Huilă de Valea Jiului
Var Lapte de var
Calcar
NaOH, NH3
Fig. 7.2. Reactivi folosiţi pentru reducerea dioxidului de sulf şi alte noxe atmosferice
Sistem de despră-fuire a
gazelor de ardere
Instalaţiei de laborator pentru diferite tehnologii umede de desulfurare
DP - pompa dozatoare, F- focar, FGC-răcitor de gaze, R-rotametru, GBP-protecţia arzătorului, SV-supape de siguranţă, FV-vizor, NG - gaz natural, PA-aer primar, SA-aer secundar, CA-aer pentru răcire, Pol-poluanţi, CDPol-dozarea controlată a poluanţilor, CDPar- dozarea controlată a prafului, AIFG- analiza gazelor de ardere la intrarea în scruber, AOFG-analiza gazelor de ardere la ieşirea din scruber, P, T- prize de măsură pentru presiune şi temperatură
H2O2
p.m.1
p.m.2p.m.3
Ieşire gaze
Intrare gaze
Lichid pulverizare
Tuburi de sticlă+
Lichid de spălare
Punctele de măsuare p.m.1, p.m.2 şi p.m.3
Tabelul 7.1. Rezultatele experimentelor la diferite temperaturi
TemperaturaConcentraţia
H2O2
[mg/ml]
Punct demăsură
Tgaze
[0C]
O2
[%]
SO2
[ppm]
Eficienţa de reţinere
pentru SO2
60 0C3
p.m.1 89,43 10,47 34596,52 %p.m.2 80,64 10,18 143
p.m.3 71,82 10,17 12
70 0C
3
p.m.1 89,61 10,41 34398,54 %p.m.2 80,92 10,26 47
p.m.3 72,26 10,14 5
1,5
p.m.1 90,04 10,48 33897,34 % p.m.2 81,25 10,32 66
p.m.3 72,83 10,19 9
0,5
p.m.1 89,41 10,46 32685,58 %p.m.2 80,74 10,20 118
p.m.3 71,83 10,18 47
80 0C 3
p.m.1 89,43 10,48 35597,46 %p.m.2 80,08 10,31 58
p.m.3 79,37 10,11 9Notă: 1 ppm SO2 = 2,85 mg/m3
N
Instalaţiei pilot de ardere în strat fluidizat a cărbunelui
Pc. măsurare
Imagini – Instalaţia pilot ASF
Gazoanalizorul TESTO 350 XL- echipament performant de determinare a emisiilor gazoase din gazele de
ardere, determinarea acestora realizându-se în celule speciale- gazele analizate sunt SO2, CO, O2, NO şi NO2. - detectează coeficientul excesului de aer şi determină, prin calcul,
concentraţia de CO2, viteza de curgere a gazelor şi debitul masic pentru toate gazele analizate.
1 – imprimantă, 2 – touch-pen (creion electronic), 3 – bară pentru informaţii de sistem, 4 – afişare valori măsurate, 5 – bară pentru informaţii legate de funcţionare, 6 – taste operare funcţiuni, 7 – tastatură, 8 – conectare sondă presiune, 9 – conectare probă, 10 – conectare unitate de analiză, 11 – interfaţa tip serial
Sonda de prelevare a gazelor
Imagini din timpul experimentelor cu TESTO 350 XL / INSTALAŢIA PILOT
Tipul cărbunelui
Felul injecţieiEficienţa
reducerii SO2
Rezultate pentru SO2 (în Anexa
tab.7.3)
Scruber ReactorTabele Aij
(i =1÷10, j=1÷2)
Figuri Aij
(i =1÷11, j =1÷3)
Huilă Valea Jiului (I) cu 2,1 % S H2O
- 17,2 % A.1.1, A.1.2 A.1.1, A.1.2
soluţie cu 2,5% Ca(OH)2
93,2 % A.2.1, A.2.2 A.2.1, A.2.2
soluţie cu 5% Ca(OH)2 94,9 % A.3.1, A.3.2 A.3.1, A.3.2
Huilă Valea Jiului (I) cu 40g de CaCO3 la 1
kg de cărbune
H2O- 50,3 % A.4.1, A.4.2 A.4.1, A.4.1
H2O 81,2 % A.4.1, A.4.2 A.4.1, A.4.2
Huilă Valea Jiului (II)cu 1,7 % S
H2O
- 18,1 % A.5.1, A.5.2 A.5.1, A.5.2
soluţie cu 1,5% Ca(OH)2
71,5 % A.6.1, A.6.2 A.6.1, A.6.2
soluţie cu 1,5% NaOH 86,9 % A.7.1, A.7.2 A.7.1, A.7.2
soluţie cu 2,5% NaOH 90,6 % A.8.1, A.8.2 A.8.1, A.8.2
soluţie cu 5% NaOH 99,4 % A.9.1, A.9.2 A.9.1, A.9.2
injecţie cu amoniac 91,96 % A.10.1, A.10.2
A.10.1, A.10.2Huilă Valea Jiului (II)
15 g uree la 1 kg cărbune
H2Oinjecţie cu amoniac
95,11 % A.10.2, A.10.3
(NOx)
56,28%
A.10.1, A.10.3
Variaţia temperaturilor - focar, intrare/după SEGA (Sistem de Epurare a Gazelor de Ardere) A.11.1 - A.11.3
Evolutia SO2
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Timp [min]
Conce
ntr
atia
[m
g/m
3N
] la
O2
ref 6
%
Inainte de SEGA Dupa SEGA
CMASO2 = 350 mg/m3
N
Fig. A.1.1. Variaţia concentraţiei dioxidului de sulf pe parcursul măsurătorilor
Concentratia medie a SO2
3143.6
2601.6
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Co
nce
ntr
atia
[mg
/m3 N
] la
O2r
ef 6
%
Inainte de SEGA Dupa SEGA
Fig. A.1.2. Concentraţia medie şi gradul de reţinere a dioxidului de sulf
Gradul de retinere a SO2 [%]
17.2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
SET 1 -arderea huilei
simple, fără reactivi. - 2,1% sulf
Scruber:Injecţie H2O
Reactor: -
Evolutia SO2
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Timp [min]
Con
cent
ratia
[m
g/m
3N
] la
O2
ref 6
%
Inainte de SEGA Dupa SEGA
CMASO2 = 350 mg/m3
N
Fig.A.3.1. Variaţia concentraţiei dioxidului de sulf pe parcursul măsurătorilorConcentratia medie a SO2
3343.2
169.90
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Co
nce
ntr
atia
[mg
/m3 N
] la
O2r
ef 6
%
Inainte de SEGA Dupa SEGA
Gradul de retinere a SO2 [%]
94.9
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Fig. A.3.2. Concentraţia medie şi gradul de reţinere a dioxidului de sulf
SET 3Cărbune:Huilă Valea Jiului (I)
Scruber:Injecţie H
2O
Reactor: Injecţie soluţie cu 5 %
Ca(OH)2
Evolutia SO2
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
Timp [min]
Con
cent
ratia
[m
g/m
3N
] la
O2
ref 6
%
Carbune fara reactant Carbune cu CaCO3 Carbune cu CaCO3 si injectie de H2O
CMASO2 = 350 mg/m3
N
Fig. A.4.1. Variaţia concentraţiei dioxidului de sulf pe parcursul măsurătorilor Gradul de reţinere a SO2 [%]
50.3
81.2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
cu CaCO3cu CaCO3 si injecţie de H2O
Concentraţia medie a SO2
1466.1
2951
553.6
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Cărbune făra reactantCărbune cu CaCO3
Cărbune cu CaCO3 si injectie de H2O
SET 4Cărbune- cu 40g de CaCO3 /
1 kg de cărbune
Scruber:Injecţie H2O
Reactor: -
Evolutia SO2
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Timp [min]
Con
cent
ratia
[mg/
m3N
] la
O2r
ef 6
%
Inainte de SEGA Dupa SEGA
CMASO2 = 350 mg/m3N
Fig, A.9.1. Valorile raportate ale SO2
Gradul de retinere a SO2 [%]
99.4
90.00
92.00
94.00
96.00
98.00
100.00
Concentratia medie a SO2
2952.8
17.60
500
1000
1500
2000
2500
3000
Con
cent
ratia
[mg/
m3N
] la
O2r
ef 6
%
Inainte de SEGA Dupa SEGA
Fig. A.9.2. Concentraţia medie şi gradul de reţinere pentru SO2
SET 9Cărbune: Huilă Valea Jiului (II)
Scruber: Injecţie H2O
Reactor: Injecţie soluţie cu 5 %
NaOH
CAPITOLUL 8EFECTELE ECONOMICE ALE IMPLEMENTĂRII SOLUŢIILOR DE DESULFURARE A GAZELOR REZULTATE DIN ARDEREA
CĂRBUNILORCalcul economic estimativ privind desulfurarea pe instalaţia pilot – Total 10 500 lei Evaluarea costurilor de investiţii la S.E. Paroşeni
Tabel 8.1. Evaluarea costurilor de investiţii pentru instalaţia de desulfurare a gazelor
Varianta de desulfurare
Varianta 1 - Procedeul umed Varianta 2- Procedeul semiuscat
1 2 3 4
Ipoteza AEvacuarea produsuluisecundar în fluid dens
Ipoteza BEvacuarea produsului
secundar în soluţie agregat
Ipoteza AEvacuarea produsuluisecundar în fluid dens
Ipoteza BEvacuarea produsului
secundar în soluţie agregat
Valoarea totală a investiţiei (în Euro)
1 2 3 4
30 000 000 31 500 000 24 000 000 25 500 000
CAPITOLUL 9CONCLUZII, CONTRIBUŢII PROPRII ŞI PROPUNERI
9.1. Concluzii generaleIMA pe combustibili solizi, aşa cum este şi S.E. Paroşeni care
face obiectul tezei, contribuie considerabil la emisiile de noxe atmosferice, necesitând conformarea acestora la cerinţele celor mai bune tehnici existente (BAT).
Cercetările cu privire la tehnicile de denoxare a gazelor de ardere sunt numeroase şi au fost sistematizate în scheme şi tabele în teză, putându-se observa uşor avantajele/dezavantajele fiecărui procedeu de reducere a noxelor atmosferice.
Reducerea emisiilor de la IMA se realizează pe diferite căi, dar în general măsurile avute în vedere se împart în două categorii, respectiv măsuri primare şi măsuri secundare.
Legislaţia în vigoare la ora actuală privind regimul noxelor atmosferice este realizată prin două directive de mediu ale UE care privesc IMA din sectorul producerii energiei electrice şi termice.
S.E. Paroşeni se va încadra în legislaţia în vigoare dacă se va implementa instalaţia de desulfurare la termocentrală până cel mai târziu în 31 decembrie 2010.
IMA nr.1 are drept de funcţionare maxim 20 000 h (2008 – 2015), iar
IMA nr.2 - în tranziţie 3 ani, începând cu 2008 până la 31 decembrie 2010, perioadă în care instalaţia de desulfurare va fi proiectată şi construită pe terenul ocupat acum de vechile cazane ce compun IMA1.
Emisiile de noxe de la S.E. Paroşeni se evacuează în atmosferă odată cu gazele de ardere prin coşurile de fum şi/sau prin stocarea, manevrarea cărbunelui – descărcării din vagoane, eroziunea eoliană de pe stive, traficul intern şi spulberarea prafului de cenuşă.
Reducerea emisiilor din sursele existente prin măsuri luate la S.E. Paroşeni prezentate detaliat în teză, au condus la reducerea oxizilor de azot şi pulberii sub limitele admisibile, dar, nu au rezolvat problema reducerii dioxidului de sulf, pentru aceasta fiind necesară montarea unei instalaţii de desulfurare a gazelor de ardere evacuate în atmosferă
Cercetările experimentale proprii, s-au efectuat pe două instalaţii: o instalaţie experimentală de laborator, unde s-a folosit ca reactiv peroxidul de oxigen (H2O2) şi o instalaţiei pilot de ardere în strat fluidizat a cărbunelui, utilizând pentru desulfurarea gazelor mai mulţi reactivi şi anume: var, hidroxid de sodiu, calcar, amoniac.
Soluţia, care oferă cele mai bune rezultate de desulfurare a gazelor pe instalaţia experimentală de laborator, este utilizarea unui lichid de pulverizare pe bază de apă oxigenată, la o concentraţie de 1,5 mg/ml.
Procedeul care oferă cele mai bune rezultate de desulfurare a gazelor pe instalaţia pilot de ardere în strat fluidizat este spălarea gazelor de ardere în reactor cu o soluţie alcalină de hidroxid de sodiu cu 5 % NaOH.
Rezultatele obţinute prin introducerea calcarului în focar nu sunt tot atât de eficiente ca şi în cazul celorlalţi reactivi utilizaţi. Soluţia este însă simplă şi ieftină ceea ce o poate impune la rezolvarea desulfurării IMA 1 din S.E. Paroşeni.
Pentru IMA 2 de la S.E. Paroşeni procedeul umed cu calcar, în vederea reducerii SO2, este bun, dar nu este singurul, aşa cum rezultă din cele prezentate în teză.
Este imperios necesar ca până în 31.12.2010 la S.E. Paroşeni să se implementeze instalaţia de desulfurare deoarece în prezent la S.E. Paroşeni emisiile de dioxid de sulf sunt de sapte ori mai mari decât normele europene.(…fondul de mediu!!! )
9.2. Contribuţii propriiConsider că, în urma cercetărilor teoretice şi experimentale efectuate pentru
denoxarea gazelor rezultate în urma arderii huilei de Valea Jiului în instalaţiile mari de ardere, am adus următoarele contribuţii:
inventarierea şi sintetizarea tehnologiilor de denoxare: procedee/scheme/ principii;
studierea avantajelor/dezavantajelor procedeelor de denoxare; analiza critică a cadrului legislativ în domeniul protecţiei atmosferice
referitor la instalaţiile mari de ardere; analiza teoretică a dispersiei noxelor atmosferice şi a unor modele
matematice de dispersie a poluanţilor atmosferici; cercetări experimentale proprii pe:
o instalaţie experimentală de laborator pentru studiul reducerii emisiilor de poluanţi rezultaţi în urma arderii huilei de Valea Jiului;
o instalaţie pilot de ardere în strat fluidizat pentru denoxarea gazelor rezultate prin arderea huilei de Valea Jiului (cu o cercetare mai detaliată privind desulfurarea).
În cadrul acestor cercetări s-au efectuat următoarele: selectarea reactivilor ţinând cont de accesibilitatea lor
(preţ/disponibilitate); utilizarea substanţelor/reactivilor care neutralizează/captează SO2,
anume: var (Ca(OH)2 ), calcar (CaCO3), hidroxid de sodiu (NaOH), amoniac (NH3) şi alţi reactivi (cum ar fi H2O2);
prepararea soluţiilor de reactivi la diferite concentraţii.
realizarea de măsurători pe instalaţia de ardere în strat fluidizat la funcţionarea cu huilă din Valea Jiului (1,7 % - 2,1 % sulf);
determinarea concentraţiilor poluanţilor gazoşi din gazele de ardere utilizând un echipament performant - Gazoanalizorul TESTO 350 XL;
efectuarea analizelor de gaze de ardere înainte de scruber şi după separatorul de picături (evacuarea gazelor la coş);
analiza critică a rezultatelor experimentale obţinute pe instalaţia pilot de ardere în strat fluidizat la arderea huilei de Valea Jiului;
sublinierea soluţiei de desulfurare privind eficienţa; constituirea de tabele şi grafice pe variante experimentale, pe baza
rezultatelor obţinute în urma experimentelor efectuate pe instalaţia pilot de ardere în strat fluidizat;
monitorizare on-line cu ajutorul programului MENER a temperaturilor: din focar şi din sistemul de transfer termic; de la intrare/ieşire SEGA (sistemul de epurare a gazelor de
ardere); după ciclon (separatorul centrifugal) şi la coş;
prezentarea grafică a variaţiilor temperaturilor - focar, intrare/ieşire SEGA, la coş ş.a.
9.3. PropuneriAvând în vedere complexitatea problemei, aşa cum a rezultat şi din lucrare,
cercetările privind depoluarea atmosferei în zona termocentralei S.E. Paroşeni trebuie să se continue în următoarele direcţii:
stabilirea unor soluţii de desulfurare pentru IMA 1 astfel încât aceasta să-şi reducă emisia de SO2 în perioada următoare de funcţionare (20 000 ore);
analiza posibilităţii de implementare la IMA 2 a desulfurării prin procedeul cu hidroxid de sodiu avându-se în vedere că prin acest procedeu conţinutul de dioxid de sulf se reduce cu peste 99 %;
construirea unor modele matematice de dispersie a noxelor cu aplicabilitate pe condiţiile concrete de la S.E. Paroşeni.
VĂ MULŢUMESC PENTRU ATENŢIE!
VĂ MULŢUMESC !VĂ MULŢUMESC !
VĂ MULŢUMESC !
VĂ MULŢUMESC !VĂ MULŢUMESC !
VĂ MULŢUMESC !