Διεργασίες Αερίων Αποβλήτων. Η ύλη περιλαμβάνει βασικές αρχές αντιρρυπαντικής τεχνολογίας ατμοσφαιρικών ρύπων

Transcript

1 Διεργασίες Αερίων Αποβλήτων Η ύλη περιλαμβάνει βασικές αρχές αντιρρυπαντικής τεχνολογίας ατμοσφαιρικών ρύπων

2 Σε αδρές γραμμές η ύλη Βασικές γνώσεις πάνω στους ατμοσφαιρικούς ρύπους Διατάξεις συλλογής (αιωρούμενων) σωματιδιακών ρύπων (βαρυτικοί συλλέκτες, φυγοκεντρικοί διαχωριστές αεροκυκλώνες, ηλεκτροστατικοί συλλέκτες, σακόφιλτρα, φίλτρα βαθιάς αέριας διήθησης, πλυντρίδες απαερίων) Έλεγχος αέριων ατμοσφαιρικών ρύπων (VOCs, SO x, NO x ) Διασπορά ρύπων στην ατμόσφαιρα Ατμοσφαιρικοί ρύποι και κλιματική αλλαγή

3 Τι ονομάζουμε ατμοσφαιρικό ρύπο; Πηγές εκπομπής ρύπων Μεταφορικά μέσα Θερμοηλεκτρικές μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Μονάδες καύσης απορριμμάτων Βιομηχανικοί-οικιακοί καυστήρες Διάφορες άλλες βιομηχανικές ή αγροτικές δραστηριότητες

4 Συνεισφορές στην ατμοσφαιρική ρύπανση

5 Βιομηχανικές πηγές ρύπων (ετησίως)

6 Μέσο μεταφοράς ρύπων η ατμόσφαιρα Πηγή Ρύποι ατμόσφαιρα Ανάμειξη ή και & χημική μετατροπή αποδέκτες Στόχος αντιρρυπαντικής τεχνολογίας; Να παρέμβει στην πηγή Πως;

7 Ο έλεγχος των ατμοσφαιρικών ρύπων έχει επιβληθεί νομοθετικά Υπάρχει και οικονομικό κίνητρο για τη βιομηχανία;

8 Πόσα κιλά (σε αέρια, υγρή και στερεή μορφή) εισάγουμε ημερησίως στον οργανισμό μας; Πόσα κιλά εισάγουμε σε αέρια μορφή (εισπνοή); Πόσα κιλά εισάγουμε σε υγρή και στερεά μορφή;

9 «Ναι» ή «όχι» στη βιομηχανία; Η εφαρμογή αντιρρυπαντικής τεχνολογίας είναι η χρυσή τομή μεταξύ της βιομηχανικής ανάπτυξης και της ποιότητας ζωής

10 Ταξινόμηση ατμοσφαιρικών ρύπων Φυσικοί - Ανθρωπογενείς δράση ανέμου Καυσαέρια μέσων μεταφοράς Ηφαίστεια Απαέρια από Αστραπές θερμοηλεκτρικά εργοστάσια Αποσύνθεση πανίδας Δασικές πυρκαγιές Γύρης Φυσική ραδιενέργεια Πρωτογενείς - Δευτερογενείς

11 Σπουδαιότεροι ρύποι SOx (Επιβάρυνση στην ανάπτυξη των φυτών, αναπνευστικά προβλήματα) NOx (Επιβάρυνση στην ανάπτυξη των φυτών, αναπνευστικά προβλήματα) CO (Αδρανές για τα φυτά, μεγάλη χημική συγγένεια με αιμοσφαιρίνη) VOCs (συμβάλει στη δημιουργία φωτοχημικού νέφους, αναπνευστικά προβλήματα, καρκινογόνο ) Σωματιδιακοί ρύποι

12 Σωματιδιακοί ρύποι Σωματίδια στη Χημική μηχανική d <1000 μm Ατμοσφαιρική ρύπανση PM 10 PM 2.5 PM 1 Αεροζόλ καπνός (0.1-5 μm) Ομίχλη (2-200 μm) σκόνη (1-100 μm) Από Αφρική σε Αμερική ton/year

13

14 Έλεγχος ρύπανσης Προτάσεις επίλυσης Παύση της πηγής Μετακίνηση της πηγής Αλλαγή τρόπου λειτουργίας Χρήση αντιρρυπαντικής τεχνολογίας

15 Προτάσεις επίλυσης με μεθόδους αντιρρυπαντικής τεχνολογίας Για σωματιδιακούς ρύπους (βαρυτικοί συλλέκτες, φυγοκεντρικοί διαχωριστές αεροκυκλώνες, ηλεκτροστατικοί συλλέκτες, σακόφιλτρα, φίλτρα βαθιάς αέριας διήθησης, πλυντρίδες απαερίων) Για αέριους ρύπους (Απορρόφηση, προσρόφηση, καύση, συμπύκνωση)

16 Επιλογή κατάλληλης αντιρρυπαντικής τεχνολογίας Χαρακτηριστικά ρύπου Χαρακτηριστικά της ροής απαερίων Χωροθέτηση συσκευών Διαθεσιμότητα παροχών, κατάλληλοι αποδέκτες Επιτρεπόμενες τιμές εκπομπών Θόρυβος Οικονομικοί παράγοντες

17 Σωματιδιακοί ρύποι Διάμετρος σωματιδίου Ισοδύναμη διάμετρος Αεροδυναμική διάμετρος (διάμετρος σφαίρας μοναδιαίας πυκνότητας με ίδια οριακή ταχύτητα κατακάθισης με το σωματίδιο)

18 Χωρισμός σωματιδίων με βάση το μέγεθος Ανάπιπτα ( > 10 μm ) Αναπνεύσιμα (εισπνεύσιμα) ( < 10 μm ) Λεπτά ή μικρά (d <2.5 μm) Χοντρά ή μεγάλα (2.5 μm <d <10 μm) T S P (Total Susended Particles) Πρωτογενή Δευτερογενή

19 Κατακάθιση σωματιδίων F B > F A +F D Οριακή ταχύτητα κατακάθισης F B F A +F D ) 4 πd ( ρ D D V F C D A B D F F F F g d g d a m - 6 π - ρ 6 π ρ 3 3

20 Γενική έκφραση ταχύτητας κατακάθισης 4 3 ρ V ( ) - ρ ρ gd C D Νόμος Stokes F 3πμd D V

21 Περιοχές κατακάθισης σωματιδίων Περιοχή Stokes F D (ρ π -ρ) d 6 Ενδιάμεση περιοχή V 0.153g 0.71 ρ d μ g ( ρ ρ) C D 0.71 C D 24 Re Re 2<Re<500 Περιοχή Newton <Re<2x10 5 C D V 1.74 Re 2 V gd gd V d ρ μ ( ρ - ρ) 18μ ( ) 2

22 Συντελεστής οπισθέλκουσας ως συνάρτηση του αριθμού Re

23 0.3<Re<1000 C D 24 Re ( Re 0.7 )

24 Αριθμός Γαλιλαίου (Ga)/αριθμός Αρχιμήδη (Ar) / 4 2 ' D D πd F F g ρ ρ d π πd F D ) - ( 6 / 4) ( 3 2 ' g ρ ρ d F D ) - ( 3 2 ' g V d ρ ρ ρ C ρv F D D 2 2 ' ) - ( 3 4 / 2 Ga 3 4 ] g ) - ( [ d 3 4 Re C D ) - ( g d Ga 3 1/ 2 3 ) Re 4 3 ( D C Ga

25 Οριοθέτηση των περιοχών κατακάθισης σωματιδίων και συσχετίσεις που ισχύουν για τις διάφορες περιοχές

26 Ταχύτητα κατακάθισης πολύ μικρών σωματιδίων Παράγοντας διόρθωσης Cunningham (C) F D 3πμd C V 3πμd V Aλ 1+ d d (μm) C V V Stokes (1 + Aλ ) d gd ( - ) C

27 Περιοχή Stokes με διόρθωση Cunningham Εξίσωση (2.30) Περιοχή Stokes Εξίσωση (2.15) V (cm/s) Ενδιάμεση περιοχή Εξίσωση (2.19) Περιοχή Newton Εξίσωση (2.21) Κατακάθιση στην ατμόσφαιρα για σωματίδια με πυκνότητα ρ 2000 kg/m E d (μm)

28 V (cm/s) Κατακάθιση στην ατμόσφαιρα ρ 1000 kg/m 3 ρ 3000 kg/m 3 ρ 5000 kg/m d (μm)

29 Χρονικά μεταβαλλόμενη κίνηση σωματιδίου Αεροδυναμική διάμετρος V dv m - dt τ ρ dv 18μ FB - FD FA + 2 V g dt ρd C 2 d C V dv V ρ - 18μ [ ] τg 1- ex(-t / τ) dv dt ρ + g + g τ dt τ ρ 2 ρd C V τg g 18μ 18μV0 d a ρ0cg

30 Απόδοση διατάξεων αντιρρύπανσης ατμοσφαιρικών ρύπων Q In C In Aντιρρυπαντική Διάταξη QOut C Out m m m in out 1 in C Q C C Q in in out out 1 m m out in in in m m in Q C C out in Q Q out in 1 C C out in Q Q out in

31 Μονάδες μέτρησης συγκέντρωσης ατμοσφαιρικών ρύπων mv V V a 10 6 C μ m 3 g ( ) m V a ( g) (m 3 ) mv RT PM C μ

32