ΑΝΑΛΥΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΤΕΘΕΝΤΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ

Transcript

1 ΤΕΧΝΙΚΟ ΕΠΙΜΕΛΗΤΗΡΙΟ ΕΛΛΑΔΟΣ ΤΜΗΜΑ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΚΡΗΤΗΣ ΘΕΜΑ: Παροχή γνώμης για την λειτουργία του πυρηνελαιουργείου της εταιρείας «Χ.ΓΙΑΝΝΟΥΛΗΣ Α.Ε. ΕΛΑΙΟΕΞΑΓΩΓΙΚΗ Α.Ε.» στη θέση «Γαζέπι Μύλος» του Δήμου Αρκαλοχωρίου. ΑΝΑΛΥΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΤΕΘΕΝΤΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Η Επιτροπή Δημήτριος Νεονάκης, Μηχανολόγος Μηχανικός Μαρία Μαρκάκη, Χημικός Μηχανικός ΜSc Παραγωγής και Διοίκησης Μαρία Αποστολάκη, Μηχανικός Περιβάλλοντος

2 Α. (ε). Τρόπος Εξέτασης της προβλεπόμενης στη μελέτη ταχύτητας εισόδου των αερίων στον κυκλώνα Αν κυριολεκτήσουμε, «εξέταση» των προβλεπομένων ταχυτήτων μπορεί να γίνει σε περίπτωση δοκιμαστικής λειτουργίας, υπό τον έλεγχο των αρχών, με άμεση μέτρηση με διαθέσιμα σήμερα όργανα της ροής των καυσαερίων και μέτρηση των διαστάσεων της πραγματικής εισόδου στον κυκλώνα. Αν το επιτρέπει η διάταξη (λόγω ύψους, υλικού κ.λπ.), μπορεί να γίνει μέτρηση της ταχύτητας και στο ίδιο το σημείο διατομή που ενδιαφέρει, με εισαγωγή του αισθητηρίου του οργάνου μέτρησης-ελέγχου (συνήθως σε μορφή «κεραίας ραδιοφώνου»). Επίσης, χρήσιμα είναι τα στοιχεία (καμπύλη λειτουργίας, ιπποδύναμη, διάμετρος πτερωτής κ.α.) του ανεμιστήρα που διακινεί το ρεύμα των απαερίων ξήρανσης. Αν το ερώτημα υπονοεί τρόπο «υπολογισμού» και όχι εξέτασης, τότε πρέπει να παρατηρήσουμε τα εξής: Η ταχύτητα σε m/s στο συγκεκριμένο σημείο (διατομή εισόδου των αερίων στον κυκλώνα) είναι το πηλίκο των εξής 2 μεγεθών: της παροχής των αερίων σε m 3 /s (m 3 /hour / 36 seconds/hour) και σε m 2. του μεγέθους της διατομής εισόδου, που είναι συνήθως ορθογωνική και δίδεται Η παροχή των αερίων, για να επιτευχθεί η απαγωγή του νερού του υγρού ελαιοπυρήνα σε μορφή υδρατμών για την εξεταζόμενη παραγωγική δυναμικότητα, κυμαίνεται στην περιοχή των 6-8.m 3 /h, ανάλογα και με τις επιλεγόμενες θερμοκρασίες λειτουργίας (6- o C αντίστοιχα). Λόγω των απαιτήσεων μέγιστης θερμοκρασίας -45 o C σύμφωνα με οδηγίες του Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., θεωρούμε πιθανότερη τη λειτουργία στην περιοχή των m 3 /h, ώστε να υπάρχει διαθέσιμη η απαιτούμενη για την ξήρανση της υγρής πυρήνας θερμότητα. Επίσης, η πραγματική παροχή των αερίων αυξάνεται στην πράξη, λόγω μη στεγανότητας του ξηραντηρίου και επομένως ανεξέλεγκτη είσοδο αέρα από το περιβάλλον.

3 Το μέγεθος διατομής εισόδου στον κυκλώνα είναι παράμετρος σχεδιασμού του και μπορεί να καθοριστεί από το μελετητή-κατασκευαστή, ώστε να επιτευχθεί η επιθυμητή για κυκλώνες «βέλτιστη» ταχύτητα εισόδου στην περιοχή 15- m/sec, ανάλογα με την εκάστοτε παροχή. Σημειώνεται επίσης, ότι η αύξηση της ταχύτητας από το ρεύμα του ξηραντηρίου προς την είσοδο του κυκλώνα θα πρέπει να είναι προοδευτική, διαφορετικά θα υπάρχει πρόβλημα στην λειτουργία του (μεγάλη πτώση πίεσης, ανεπιθύμητος στροβιλισμός πριν την είσοδο κ.α.). Επομένως σύμφωνα με τα παραπάνω η αναφερόμενη ταχύτητα των 9,52m/s στην είσοδο του κυκλώνα κατά την Μ.Π.Ε. συμφωνεί με το ζεύγος της φερόμενης ως παροχής σε αυτήν (6. m 3 /h / 2) και των διαστάσεών της (,7x1,25 m 2 ορθογωνική διατομή). Ακόμα και αν δεν αυξηθεί η παροχή, μπορούμε να αυξήσουμε την ταχύτητα με μείωση της διατομής εισόδου, ώστε να επιτευχθεί καλύτερη συγκράτηση στον κυκλώνα, πράγμα που όμως δεν προβλέπεται και δεν έχει απασχολήσει τη Μ.Π.Ε., ως έχει. Αν αυξηθεί η παροχή στα m 3 /h, η ταχύτητα θα διαμορφωθεί στην περιοχή των 12 16,5 m/sec ανάλογα με τη θεωρούμενη διατομή εισόδου, δίνοντας θεωρητικά έναν καλύτερο διαχωρισμό %, προκαλώντας όμως ενδεχομένως μεγαλύτερη παράσυρση στερεού στα αέρια και επομένως μεγαλύτερες φορτίσεις σε σκόνη σε απόλυτα μεγέθη στην είσοδο και την έξοδο του κυκλώνα (η φόρτιση που αναφέρει η Μ.Π.Ε. είναι 4,6g/m 3 αέρα, ενώ στη μελέτη του κ. Στροφύλα αυτή ανεβαίνει ως και σε 9g/m 3 σε βιβλιογραφικά δεδομένα αναφέρεται και μικρότερη αλλά όχι κάτω των 2,25g/m 3, που αντιστοιχεί όμως σε καλά ελεγχόμενη λειτουργία ξηραντηρίου, χωρίς ανεξέλεγκτη είσοδο αέρα από το περιβάλλον). Είναι προφανές ότι εκτός του ποσοστού κατακράτησης σκόνης στον κυκλώνα, μας ενδιαφέρουν και τα απόλυτα μεγέθη (συγκέντρωση σκόνης), τα οποία συγκρίνονται στην έξοδο με το όριο εκπομπής από την καμινάδα (1mg/m 3 ).

4 Β. (α). Την κοκκομετρική σύνθεση του εισερχομένου υλικού στον κυκλώνα Η κοκκομετρική σύνθεση του εισερχόμενου στον κυκλώνα υλικού αναζητήθηκε βιβλιογραφικά, αλλά δεν κατέστη δυνατόν να εντοπισθεί σχετική πληροφορία, ίσως και λόγω του μικρού διαθέσιμου χρονικού διαστήματος αλλά και λόγω αντικειμενικών δυσκολιών μέτρησης του συγκεκριμένου μεγέθους, που πρέπει να γίνει κατά τη διάρκεια της λειτουργίας με τη χρήση καταλλήλων διατάξεων (η μέτρηση σημειώνουμε ότι είναι δύσκολη αλλά εφικτή, στο πλαίσιο και ενδεχόμενης δοκιμαστικής λειτουργίας με αυτήν θα φανεί και η συνεισφορά της τέφρας του πυρηνόξυλου από την εστία καύσης του περιστροφικού ξηραντηρίου στα απαέρια). Τα στοιχεία κοκκομετρίας που είναι διαθέσιμα (συνόδευαν τη μελέτη του κ. Στροφύλα) αφορούν άλλα ρεύματα υλικού από τις εγκαταστάσεις του πυρηνελαιουργείου της ΑΒΕΑ στα Χανιά, όπως αυτά είχαν μετρηθεί από το Εργαστήριο Εμπλουτισμού Μετ/των και Βιομ. Ορυκτών του Τμήματος ΜΗΧ.Ο.Π. του Πολυτεχνείου Κρήτης (κοκκομετρία υλικού στην είσοδο του ξηραντηρίου, στην έξοδό του και του υλικού που παρακρατείται στους κυκλώνες). Για τον υπολογισμό της κοκκομετρίας στην είσοδο του κυκλώνα, μέσω ισοζυγίων μάζας, απαιτούνται όμως και άλλα στοιχεία τα οποία δεν είναι όλα διαθέσιμα: Παροχή και ποσοστό υγρασίας ελαιοπυρήνα προς ξήρανση Παροχή και ποσοστό υγρασίας ξηραμένου ελαιοπυρήνα Παροχή συλλεγόμενου ξηρ.ελαιοπυρήνα στον κυκλώνα Κοκκομετρία συλλεγόμενου ξηρ.ελαιοπυρήνα στον κυκλώνα Παροχή και κοκκομετρία μη συλλεγόμενου στον κυκλώνα κλάσματος ή εναλλακτικά ο πραγματικός συντελεστής απόδοσης του κυκλώνα για τα διάφορα μεγέθη κόκκου γνωστή γνωστή άγνωστη-αμφίβολη γνωστή (πειραματικά από ΑΒΕΑ κ.α.) Άγνωστα ή αμφίβολα Με τα διαθέσιμα στοιχεία μπορούμε μόνο να εκτιμήσουμε αν μια κοκκομετρία συλλεχθείσας σε κυκλώνα ξηραντηρίου σκόνης (διαθέσιμα στοιχεία από 3 κυκλώνες, 2 ΑΒΕΑ και 1 OLITECN) μπορεί να έχει προέλθει από μια υποτιθέμενη κοκκομετρία υλικού εισόδου, χρησιμοποιώντας τις θεωρητικά αναμενόμενες αποδόσεις του κυκλώνα που προτείνει η Μ.Π.Ε. ανά μέγεθος κόκκου, σύμφωνα με το μοντέλο των Leith & Licht (βλ. ανάλυση σημείου Γ(β)).

5 Σύμφωνα με αυτή τη μεθοδολογία προκύπτουν τα εξής: Α. Για τη θεωρούμενη ως χονδρομερή σκόνη (Πανεπιστήμιο Πειραιά) Κλάσμα του μέσο αερίου ρεύματος Αναγωγή σκόνης που κοκκομετρίας μέγεθος συλλέγει ο συλλεγόμενης Dpi (μm) κυκλώνας ανά σκόνης % μέγεθος (%) 2,5 1,27 1,38% 5 1,68 1,83% 7,5 1,93 2,1% 1 2,11 2,29% 15 3,14 3,41% 4,18 4,55% 3 5,39 5,86% 4,66 5,7% 6 7,73 8,41% Πειραματική Κατανομή Α σκόνης απορροής κυκλώνα Πειραματική Κατανομή Β σκόνης απορροής κυκλώνα Πειραματική Κατανομή Γ σκόνης απορροής κυκλώνα 75 5,87 6,38% ,72% 86,1% (>125) 9,1%(>125) 96,8% (>125) ΣΥΝΟΛΟ 91,96 1, Β. για την προτεινόμενη από τη ΜΠΕ κατανομή Κλάσμα του αερίου ρεύματος σκόνης που συλλέγει ο κυκλώνας ανά μέγεθος (%) 28 2,46 2,47% μέσο μέγεθος Dpi (μm) 73 2,84 2,85% 18 7,57 7,61% ,73 17,82% ,62 35,8% 8 18,64 18,73% 565 4,1 4,12% 715 2,73 2,74% 9 1,76 1,77% 1 6,5 6,8% ΣΥΝΟΛΟ 99,5 1, Αναγωγή κοκκομετρίας συλλεγόμενης σκόνης % 87,7% (>163 μm) Πειραματική Κατανομή Α σκόνης απορροής κυκλώνα 86,1% (>125 μm) Πειραματική Κατανομή Β σκόνης απορροής κυκλώνα 9,1% (>125 μm) Πειραματική Κατανομή Γ σκόνης απορροής κυκλώνα 96,8% (>125 μm) Από τα στοιχεία των ανωτέρω πινάκων προκύπτει ότι η «χονδρομερής» κατανομή της βιβλιογραφίας (Πανεπιστήμιο Πειραιά) δεν φαίνεται να επιβεβαιώνεται πειραματικά για κυκλώνα με περίπου τη λειτουργία του προτεινόμενου, καθώς το κλάσμα που συλλέγεται πειραματικά έχει τουλάχιστον 86% σωματίδια με κόκκο άνω των 125μm, ενώ αν ίσχυε η κατανομή τα άνω των 125 μm σωματίδια δεν θα έπρεπε να περνάνε το 58%.

6 Στην περίπτωση της προτεινόμενης από τη Μ.Π.Ε. κατανομής, αυτή εμφανίζεται να συμφωνεί με τα πειραματικά δεδομένα που διαθέτουμε για την κοκκομετρία του συλλεγόμενου υλικού, καθώς η συλλεγόμενη σκόνη είναι κατά 87% του συνολικού βάρους μεγαλύτερη από 163μm μέση διάσταση κόκκου. Επομένως και το μέρος του βάρους το μεγαλύτερο από τα 125μm για τα οποία είναι διαθέσιμα τα πειραματικά δεδομένα θα είναι τουλάχιστον το ίδιο ή και παραπάνω. Η κατανομή συνεχίζει να συμφωνεί με τα πειραματικά δεδομένα ακόμα και αν μειωθεί η απόδοση του κυκλώνα από τα 99,5 σε 95%. Εδώ κρίνουμε σκόπιμο να αναφέρουμε ότι η προτεινόμενη από τη βιβλιογραφία ως χονδρομερής σκόνη έχει προκύψει το πιθανότερο από μετρήσεις σε σκόνες που προέρχονται από αδρανή υλικά (τσιμέντο, τάλκ κ.α.), τα οποία όμως είναι αρκετά λεπτομερή από τη φύση τους.

7 Γ. (β). Τον τρόπο υπολογισμού των κυκλώνων Εξέταση των τριών τρόπων υπολογισμού Ο κυκλώνας είναι μία από τις συσκευές που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία για πάνω από έναν αιώνα για την αποκονίωση αερίων, αποτελούμενος βασικά από δύο ομόκεντρους κυλίνδρους και έναν κώνο (βλ. σχήμα). Η συγκρατούμενη σκόνη συλλέγεται στο κάτω μέρος του κώνου, ενώ το αποκονιωμένο ρεύμα αερίων εξέρχεται από τον εσωτερικό κύλινδρο. Οι περισσότεροι έχουμε δει κυκλώνα στις καμινάδες των σουβλατζίδικων αλλά και των καυστήρων των κεντρικών θερμάνσεων. Η λειτουργία του κυκλώνα στηρίζεται στον «εξαναγκασμό» του αερίου σε δημιουργία δίνης μεταξύ των δύο κυλίνδρων και στον κώνο, στην οποία οι δυνάμεις που ασκούνται πάνω στα στερεά σωματίδια της σκόνης είναι ως και 1 φορές μεγαλύτερες από αυτές της βαρύτητας, αναγκάζοντάς τα να προσκρούσουν με τα τοιχώματα του κυκλώνα και να διαχωριστούν από τα αέρια. Η βασική διάσταση ενός κυκλώνα είναι η Διάμετρός του Dc. Όλες οι υπόλοιπες διαστάσεις εκφράζονται ως ποσοστά της Dc. Έχουν προταθεί από μελετητές και εταιρείες διάφορες «γεωμετρίες» κυκλώνων, με διαφορετικές αναλογίες ανάλογα με τις απαιτήσεις διαφόρων εφαρμογών (βλ. συνημμένο σχήμα και πίνακα με αναλογίες π.χ. κατά Stairmand-υψηλή απόδοση, Lapple-υψηλή παροχή κ.α.). Η απόδοση ενός κυκλώνα αυξάνεται όσο μειώνεται η Dc, αλλά παράλληλα αυξάνεται η πτώση πίεσης λόγω της «δυσκολότερης» διέλευσης των αερίων από τη συσκευή. Για να κρατηθεί η πτώση πίεσης σε «λογικά» επίπεδα αλλά να επιτευχθεί και μια καλή απόδοση, συνηθίζεται να χρησιμοποιούνται συστοιχίες όμοιων παράλληλων κυκλώνων, στους οποίους μοιράζεται η συνολική παροχή. Γενικά οι κυκλώνες χρησιμοποιούνται ως πρώτο στάδιο καθαρισμού των αερίων, επιτρέποντας έτσι και την προστασία από υψηλά φορτία σκόνης πιο ακριβών διατάξεων αποκονίωσης, που τοποθετούνται μετά από αυτούς (π.χ. σακκόφιλτρα, πλυντηρίδες κ.α.).

8 Τα πλεονεκτήματα των κυκλώνων είναι η σχετικά απλή κατασκευή και συντήρησή τους, η μη ύπαρξη κινουμένων μερών (πλην του ανεμιστήρα), η δυνατότητα λειτουργίας τους και σε υψηλές θερμοκρασίες ανάλογα με τα υλικά κατασκευής τους, το σχετικά μικρό κόστος κατασκευής και λειτουργίας 1. Μοντέλο McCABE & SMITH : Καθώς υπάρχει συμφωνία, δεν γίνεται περαιτέρω αναλυτικός έλεγχος. Σημειώνεται όμως, ότι υπάρχει υπερεκτίμηση απόδοσης και από τους δύο, λόγω χρήσης μεγαλύτερης από την πραγματική πυκνότητας για τα σωματίδια (1.3Kg/m 3 αντί 55Kg/m 3, βλ. ανάλυση κατωτέρω). Επίσης, οι χρησιμοποιούμενοι τύποι και καμπύλες ισχύουν για κυκλώνες με «πρότυπες» αναλογίες-γεωμετρία, που δεν συμπίπτουν ακριβώς με αυτές του προτεινόμενου από την μελέτη κυκλώνα, οπότε δημιουργούν αμφιβολία για την ακρίβεια του αποτελέσματος, ακόμα και αν χρησιμοποιηθεί η σωστή πυκνότητα. 2. Μοντέλο «LARRY RICCI» - γνωστό στη βιβλιογραφία ως LEITH & LICHT : Το συγκεκριμένο μοντέλο έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως, καθώς είναι από τα λίγα που μπορούν να εκτιμήσουν την θεωρητική απόδοση ακόμα και συγκεκριμένου κυκλώνα, που ξεφεύγει από τους «πρότυπους-μελετημένους» σχεδιασμούς της βιβλιογραφίας. Τα αποτελέσματα όμως που δίδει το Πανεπιστήμιο Πειραια δεν είναι αριθμητικά σωστά καθώς, προφανώς εκ παραδρομής, κατά την μετατροπή των μm σε ft και για τις δύο εξεταζόμενες κοκκομετρίες έχει γίνει διαίρεση και όχι πολλαπλασιασμός με το συντελεστή μετατροπής 3,281. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα το μοντέλο να χρησιμοποιήσει στους υπολογισμούς μειωμένες διαστάσεις των κόκκων κατά μία τάξη μεγέθους (δηλ. 1 φορές, καθώς 3,281x3,281 = 1,76) και να δώσει λάθος χαμηλές αποδόσεις. Με διόρθωση μόνο της μετατροπής των μονάδων, το μοντέλο, όπως ακριβώς έχει περασθεί σε excel από το Πανεπιστήμιο Πειραιά, εκτιμά αποδόσεις μεγαλύτερες και από το μοντέλο McCABE & SMITH: 99,5% για την κοκκομετρία που προτείνει η Μ.Π.Ε. (αντί 84,8%) και 91,96% (αντί 73,2%) για την προτεινόμενη ως χονδρομερή κοκκομετρία. Στο σημείο αυτό πρέπει να παρατηρήσουμε τα εξής: o Το μοντέλο όπως χρησιμοποιήθηκε από το Πανεπιστήμιο Πειραιά (μετά την αποκατάσταση της αβλεψίας μετατροπής μονάδων) υπερεκτιμάει την απόδοση

9 του κυκλώνα, καθώς δεν έχει δώσει βάρος σε τουλάχιστον 2 παραμέτρους, που κατά τη γνώμη μας δεν έχουν τη σωστή τιμή: την πυκνότητα των σωματιδίων και το συντελεστή γεωμετρίας G. o Η πυκνότητα των σωματιδίων δεν είναι ούτε 1.3Kg/m 3, ούτε 2.245Kg/m 3. Το υπό μελέτη υλικό είναι οργανικό φυτικό υπόλειμμα μίγμα ξύλου, σάρκας ελιάς και λαδιού και αναμένεται να έχει πυκνότητα μικρότερη από το νερό, στο οποίο και επιπλέει. Η εκτίμηση του κ. Στροφύλα για 55-65Kg/m 3, θεωρούμε ότι αντιστοιχεί στην πραγματικότητα, ευρισκόμενη στην περιοχή των πυκνοτήτων που αναφέρει η βιβλιογραφία για τα περισσότερα ξύλα, δημητριακά, έλαια-λίπη (βλ. συνημμένη σελίδα 3-95 της 6 ης έκδοσης του Perry s Chemical Engineers Handbook). Η πειραματικώς μετρηθείσα τιμή (Δρ.Σωτ.Τσιβιλής) 375Kg/m 3 αφορά Φαινόμενο Ειδικό Βάρος (Bulk Density) των συγκρατουμένων από τον κυκλώνα σωματιδίων συνολικά (μαζί με το κενό μεταξύ τους). o Ο συντελεστής γεωμετρίας G που χρησιμοποιείται δεν υπολογίζεται για το συγκεκριμένο κυκλώνα αλλά λαμβάνεται ως ίσος με αυτόν για το σχεδιασμό Stairmand, ο οποίος όμως δεν φαίνεται να αντιστοιχεί στον υπό μελέτη κυκλώνα, του οποίου οι αναλογίες συμφωνούν περισσότερο με σχεδιασμό Lapple (βλ. συνημμένο συγκριτικό πίνακα). Επομένως αντί του συντελεστή G=551,3 θα έπρεπε να χρησιμοποιηθεί το πολύ ο συντελεστής G=2,9. Αν δε, υπολογίσουμε το συντελεστή γεωμετρίας του προτεινόμενου κυκλώνα, αυτός δεν ξεπερνάει την τιμή 355 (υπάρχει αναλυτικός τρόπος υπολογισμού του στη σχετική δημοσίευση, ο οποίος όμως δεν χρησιμοποιήθηκε από το Πανεπιστήμιο Πειραιά). o Εκ των ανωτέρω αν θέσουμε ρ=55kg/m 3 και G=355, η εκτιμώμενη απόδοση μειώνεται και διαμορφώνεται θεωρητικά σε 98,43% για την προτεινόμενη από τη Μ.Π.Ε. κατανομή και 87,42% για την προτεινόμενη από το Πανεπιστήμιο Πειραιά. Σημειώνεται δε, ότι με λεπτομερέστερους υπολογισμούς στο διεθνές σύστημα μονάδων, το ίδιο μοντέλο δίδει τελικά ποσοστό απόδοσης κατάτι λιγότερο από 98% (97,93%) για την κατανομή της Μ.Π.Ε. o Δοκιμαζόμενα τα στοιχεία του κυκλώνα και του αερίου ρεύματος που προτείνεται από τον κ. Στροφύλα στη μελέτη του, το μοντέλο δίδει μια απόδοση της τάξεως του 98,73%, που αντιστοιχεί με 114mg/m 3 συγκέντρωση στην έξοδο της καμινάδας (για μεγάλη φόρτιση 9g/m 3 στην είσοδο του κυκλώνα.

10 3. Μεθοδολογία COULSON & RICHARDSON Οι υπολογισμοί, όπως αναφέρεται και στην σχετική βιβλιογραφία, έχουν στηριχθεί σε συγκεκριμένη πειραματική καμπύλη απόδοσης κυκλώνα, ο οποίος έχει συγκεκριμένο σχεδιασμό αναλογίες - γεωμετρία. Με την προτεινόμενη εξίσωση μπορούμε να μετασχηματίσουμε την καμπύλη απόδοσης και να εξάγουμε σχετικά ασφαλή συμπεράσματα μόνο για κυκλώνες που καλούνται μεν να «καθαρίσουν» ένα αέριο ρεύμα με διαφορετικά χαρακτηριστικά από αυτό του πειράματος (παροχή, διαφορά πυκνοτήτων σωματιδίων και αερίου, ιξώδες αερίου), διατηρούν δε την ίδια γεωμετρία με τον κυκλώνα του πειράματος. Ως εκ των ανωτέρω θεωρείται μη ενδεδειγμένη η χρήση του συγκεκριμένου μοντέλου, καθώς εδώ κρίνεται κυκλώνας διαφορετικής γεωμετρίας σχεδιασμού. Τα αποτελέσματα των υπολογισμών του Πανεπιστημίου Πειραιά απλώς δείχνουν ότι η προτεινόμενη από τους COULSON & RICHARDSON γεωμετρία κυκλώνα υψηλής παροχής δεν είναι κατάλληλη για την περίπτωση, ακόμα και της πολύ χονδρομερούς κατανομής της Μ.Π.Ε., χωρίς αυτό να σημαίνει ότι και ο προτεινόμενος από τη μελέτη ή και κάποιος άλλος κυκλώνας κατάλληλης γεωμετρίας δεν μπορεί να είναι επαρκής. Η προτεινόμενη εξίσωση μετασχηματισμού θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί μόνο αν είχαμε πειραματικά δεδομένα κατασκευαστή ή ερευνητών για τη συγκεκριμένη γεωμετρία του κατά τη Μ.Π.Ε. υφιστάμενου κυκλώνα, αλλά σε διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας από τις «δικές μας».

11 ΓΕΝΙΚΑ ΣΧΟΛΙΑ ΕΠΙ ΤΗΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΩΝ ΚΥΚΛΩΝΩΝ, ΤΩΝ ΣΧΕΤΙΚΩΝ ΜΕΓΕΘΩΝ & ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΩΝ Αυτό που μετράει δεν είναι μόνο τι διαστάσεις έχει ο κυκλώνας ή τι κοκκομετρία το υλικό στην είσοδό του, αλλά το τι βγαίνει πραγματικά από την καμινάδα, καθώς η πραγματική απόδοση ενός κυκλώνα εξαρτάται και από στοιχεία όπως: η ποιότητα κατασκευής και η αποτελεσματική συντήρηση (λεία τοιχώματα, αεροστεγής έξοδος της συλλεγόμενης σκόνης στο κάτω μέρος του κυκλώνα, ομαλή είσοδος και έξοδος των αερίων από τον κυκλώνα κ.α.), η υγρασία-συμπυκνώσεις υδρατμών στο αέριο ρεύμα, η αυξομείωση της παροχής λόγω διαφόρων φάσεων της παραγωγικής λειτουργίας, η προοδευτική πτώση της απόδοσης του ανεμιστήρα, ειδικά αν αυτός έχει τοποθετηθεί πριν τον κυκλώνα, όπως γίνεται τις περισσότερες φορές κ.α. Για το λόγο αυτό, τα αποτελέσματα των μοντέλων δείχνουν τη δυνατότητα των κυκλώνων να αντιμετωπίσουν τη ρύπανση σε ποσοστό άνω του 98,%, που ανάλογα και με τη φόρτιση των αερίων στην είσοδο, μπορεί να δώσει συμμόρφωση ή μη με την προδιαγραφή των 1mg/m 3 στην έξοδο της καμινάδας. Στον πίνακα που ακολουθεί δίδονται τα αποτελέσματα από το μοντέλο των Leith & Licht για διαφορετικούς συνδυασμούς των παραμέτρων. α/α Περίπτωση Κυκλώνας ΜΠΕ κατά McCabe & Smith (1ος τρόπος) Παροχή ενός ξηραντηρίου m 3 /h Ταχύτητα αερίων σε είσοδο κυκλώνα m/s Φόρτιση Εισόδου Κυκλώνα mg/μ 3 Απόδοση κατά Leith & Licht Πτώση Πίεσης στον κυκλώνα (mm H 2 O) Συγκέντρωση σκόνης στην έξοδο mg/m 3 ΜΠΕ 6. 9, ,85 52, 1 ΜΠΕ ΜΠΕ 6. 9, ,93 95,34 2 Πιθανή Λειτουρ. Α ΜΠΕ , , ,43 3 Πιθανή Λειτουρ. Β ΜΠΕ , , ,85 4 Στροφύλας Στροφύλας , , ,24 5 Πιθανή Λειτουρ. Γ Στροφύλας , , ,39 6 Πιθανή Λειτουρ. Δ Στροφύλας , , ,56

12 Το κατά πόσο όμως θα υπάρξει αυτή η απόδοση στην πραγματικότητα μπορεί να δοθεί μόνο με εγγύηση Σχεδιαστή Κατασκευαστή και φυσικά με έλεγχο εκ των υστέρων στο πλαίσιο δοκιμαστικής λειτουργίας, καθώς στην πράξη «μικρά» προβλήματα (ως άνω) στην λειτουργία του κυκλώνα μπορούν να μειώσουν αρκετά την απόδοσή του και να την κατεβάσουν στο αναφερόμενο από τη σχετική βιβλιογραφία 95%. Λόγω της μη αναμενόμενης ιδανικής συμπεριφοράς των κυκλώνων, αν δεν μπορεί να δοθεί εγγύηση από Σχεδιαστή-Κατασκευαστή για την απόδοση συγκεκριμένης συσκευής για το συγκεκριμένο διαχωρισμό, θα ήταν καλό να εξεταστεί η χρησιμότητα και η δυνατότητα (από πλευράς πτώσης πίεσης στο σύστημα και εγκατάστασης νέων ανεμιστήρων και συσκευών) της εγκατάστασης εν σειρά με τους κυκλώνες δεύτερου σταδίου καθαρισμού (π.χ. πλυντηρίδα, υδροκυκλώνας, Venturi κα.). Το δεύτερο αυτό στάδιο θα χρησιμεύσει παράλληλα και στην δέσμευση τουλάχιστον των οσμών που οφείλονται σε συμπυκνούμενες στην ατμόσφαιρα ενώσεις, που είναι και το κύριο πρόβλημα όχλησης από τα πυρηνελαιουργεία κοντά σε κατοικημένες περιοχές (σχετική παρουσίαση έχει γίνει στο συνέδριο HELECO στην Θεσσαλονίκη Κ.Κρεμαλής). Σχετικά με την προτεινόμενη από τη μελέτη Μ.Π.Ε. νέα μεθοδολογία απόσμησης με έγχυση ειδικών ουσιών στον αέρα κατά τη διέλευσή του από την καμινάδα, για να γίνει αποδεκτή, θα ήταν καλό να προσκομιστούν κάποιες παραπάνω πληροφορίες για την αποτελεσματική της εφαρμογή σε άλλα πυρηνελαιουργεία που βρίσκονται κοντά σε κατοικημένες περιοχές. Εκτός των στοιχείων της εταιρίας προμηθευτή, χρήσιμα θα ήταν τα στοιχεία από Διευθύνσεις Περιβάλλοντος άλλων Περιφερειών και Νομαρχιών της χώρας, όπου υπάρχουν πυρηνελαιουργεία. Τέλος, θα πρέπει να σημειώσουμε ότι η συγκέντρωση της σκόνης στην έξοδο της κάθε καμινάδας μπορεί να πληροί τις προδιαγραφές και να είναι και αρκετά ή και πολύ κάτω από το όριο των 1mg/m 3, αλλά η διασπορά της να μην είναι επιτυχής και σε επίπεδο ατμοσφαιρικής ρύπανσης να υπάρχει υπέρβαση του ημερήσιου ορίου των 5μg/m 3 για πάνω από το 1% του χρόνου λειτουργίας του εργοστασίου (βλ. επόμενο ερώτημα και σχετικούς υπολογισμούς).

13

14

15

16

17 Δ(γ) Εξέταση των υπολογισμών των δύο μοντέλων διασποράς που έχουν εκπονηθεί (από την εταιρία και έχει εγκριθεί από το Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε. και το μοντέλο που έχει υπολογιστεί από το Πανεπιστήμιο του Πειραιά) Θεωρητικό Υπόβαθρο Τα περισσότερα μαθηματικά μοντέλα, που υπολογίζουν την σχέση μεταξύ της εκπομπής αερίων ρύπων και της ποιότητας του αέρα, βασίζονται στην υπόθεση ότι οι μέσες (χρονικά) συγκεντρώσεις ενός αερίου ρύπου μιας πηγής υπολογίζονται χρησιμοποιώντας την κανονική ή Γκαουσιανή καμπύλη κατανομής. Τα βασικά Γκαουσιανά Μοντέλα Διασποράς εφαρμόζονται σε απλές σημειακές πηγές (point sources), όπως μια καμινάδα. Σχήμα 1: ιασπορά πλουμίου από σημειακή πηγή. Το τρισδιάστατο σύστημα συντεταγμένων του σχήματος θέτει την καμινάδα στην αρχή των αξόνων. Η κατεύθυνση του ανέμου καθορίζει τον άξονα x, που περιγράφει την απόσταση από την πηγή. Ο άξονας y είναι κάθετος στον x και περιγράφει την κάθετη απόσταση από την πορεία που ακολουθεί ο κώνος διασποράς. Το ύψος πάνω από το έδαφος περιγράφεται από τον άξονα z. Από τη στιγμή που τα αέρια που εκπέμπονται έχουν αρχική ταχύτητα και θερμική άνωση, ο κώνος διασποράς θα πάρει ένα συμμετρικό σχήμα γύρω από μια κεντρική γραμμή μετά από κάποια απόσταση από το σημείο εκπομπής. Αυτή η κεντρική γραμμή βρίσκεται λίγο πάνω από το σημείο εκπομπής της καμινάδας, πάνω στην οποία παρατηρούνται οι μέγιστες συγκεντρώσεις του ρύπου. Έτσι, όσο απομακρυνόμαστε από αυτή, τόσο μειώνονται οι συγκεντρώσεις.

18 Η εξίσωση που υπολογίζει την συγκέντρωση ενός ρύπου σε κάποιο σημείο του χώρου, δίνεται από την σχέση: όπου: 2 m y C( x, y, z) exp 2u y z 2 y exp 2 z H z H 2 2 z exp 2 C(x,y,z) η συγκέντρωση του ρύπου σε κάποιο σημείο του χώρου, µg/m 3 x η οριζόντια απόσταση από την πηγή, κατά τη διεύθυνση του ανέμου, m y η οριζόντια απόσταση από την πηγή, κάθετα στη διεύθυνση του ανέμου, m z η κατακόρυφη απόσταση από την πηγή, m m ο ρυθμός εκπομπής του ρύπου, µg/s H το ενεργό ύψος της καμινάδας, m u η μέση ταχύτητα ανέμου σε ύψος 1m από την επιφάνεια του εδάφους, m/s σ y ο συντελεστής οριζόντιας διασποράς, m σ z ο συντελεστής κατακόρυφης διασποράς, m 2 z 2 Το ενεργό ύψος της καμινάδας Η, είναι το άθροισμα του φυσικού ύψους της καμινάδας h και της ανύψωσης του κώνου διασποράς, Δh. Συνεπώς, θα ισχύει H = h + Δh. Ο σχηματισμός και η ανύψωση του κώνου διασποράς h, στην ατμόσφαιρα καθορίζονται από τα χαρακτηριστικά του ρύπου στην έξοδο της καμινάδας και από τον περιβάλλοντα αέρα. Συγκεκριμένα, η ανύψωση του κώνου διασποράς υπολογίζεται από τη σχέση: u s D T h 1,5, 268 u s T T...όπου: u s η ταχύτητα εξόδου των καυσαερίων D η διάμετρος της καμινάδας u η μέση ταχύτητα του ανέμου σε ύψος 1m από την επιφάνεια του εδάφους T s η θερμοκρασία εξόδου των καυσαερίων T a η θερμοκρασία αέρος s a Για την εφαρμογή του μοντέλου γίνονται οι ακόλουθες υποθέσεις:

19 Ο ρυθμός εκπομπής από την πηγή είναι σταθερός. Η ταχύτητα του ανέμου είναι σταθερή τόσο κατά τη διάρκεια του χρόνου, όσο και καθ ύψος. Ο ρύπος που εξετάζεται είναι αδρανής (δεν αντιδρά χημικά), ούτε έχουμε εναπόθεση και όταν χτυπήσει στο έδαφος δεν απορροφάται αλλά ανακλάται. Η περιοχή που εξετάζεται είναι σχετικά επίπεδη. (Πηγή Θεωρητικού Υπόβαθρου: LHTEE - Lab of Heat Transfer & Environmental Engineering, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης) Εφαρμογή του Μοντέλου Η υπό μελέτη εγκατάσταση περιλαμβάνει τέσσερις (4) καπνοδόχους ύψους 28 μέτρων (καπνοδόχοι ξηραντηρίων) και δύο (2) καπνοδόχους ύψους 25 μέτρων (καπνοδόχοι ατμολεβήτων). Επομένως, η εφαρμογή του μοντέλου γίνεται χωριστά για το σύνολο των καπνοδόχων στα 28 μέτρα και για το σύνολο των καπνοδόχων στα 25 μέτρα. Τέλος, εφαρμόζεται το μοντέλο για την περίπτωση, που το ύψος των καπνοδόχων των ξηραντηρίων αυξηθεί στα 3m. Παραδοχές 1. Δεδομένου, ότι οι μέγιστες συγκεντρώσεις του ρύπου παρατηρούνται κατά μήκος της κεντρικής γραμμής του κώνου διασποράς, στην Γκαουσιανή εξίσωση διασποράς δεν θα ληφθεί υπόψη ο όρος 2 y exp 2 y, που αναφέρεται στην μετατόπιση του κώνου διασποράς σε διεύθυνση κάθετη από τη διεύθυνση πνοής του ανέμου. Θα θεωρηθεί, δηλαδή, ότι για κάθε σημείο (x,z) ισχύει y=, οπότε Γκαουσιανή εξίσωση, η οποία θα επιλυθεί είναι η ακόλουθη: 2 y exp 2 y =1. Επομένως, η

20 C( x, y, z) m 2u y z exp 2 2 z H z H 2 2 z exp 2 2 z 2. Στην υπό μελέτη περιοχή θεωρούμε ότι η ατμόσφαιρα είναι ουδέτερη, με τάξη ευστάθειας D κατά Pasquill (stability class D), καθώς τα χαρακτηριστικά της τάξης D συμφωνούν με τις επικρατούσες μετεωρολογικές συνθήκες της περιοχής. Η μέση ταχύτητα του πνέοντος ανέμου στην περίπτωση αυτή είναι 5m/s. Οι τιμές των συντελεστών διασποράς σy και σ z υπολογίζονται εμπειρικά, όπου ένας αριθμός πειραμάτων συνετέλεσε στον προσδιορισμό των σx και σy ως συνάρτηση της κατάστασης της ατμόσφαιρας και της απόστασης από την πηγή. Για την επιλεγείσα τάξη ευστάθειας της ατμόσφαιρας (stability class D), δηλαδή για ουδέτερη ατμόσφαιρα, ισχύει: y,128 x,9,85 z,93 για 1 x 5 2 log 1,22 1,8log x,61(log x) για 5 x 1 z Επιπλέον, εξετάζονται τα αποτελέσματα του μοντέλου διασποράς για ατμόσφαιρα σταθερή, με τάξη ευστάθειας F κατά Pasquill (stability class F), καθώς αποτελεί τη δυσμενέστερη περίπτωση. Οι τιμές των συντελεστών διασποράς σy και σ z στην περίπτωση αυτή θα είναι: y,67x,9,8 z,57 για 1 x 5 και 2 log 1,91 1,37 log x,119(log x) για 5 x 1 z (Πηγή: Perry s Chemical Engineering Handbook, 7th Edition, R.H.Perry, D.W.Green, J.O.Maloney, McGraw-Hill, New York, 1997)

21 3. Η ταχύτητα εξόδου των απαερίων από την κάθε καπνοδόχο υπολογίζεται από τη βασική σχέση της παροχής των απαερίων: Q u...όπου: Q είναι η παροχή των απαερίων στην καπνοδόχο (για τα ξηραντήρια Q=3. m 3 /hr=8,335m 3 /s και για τους ατμολέβητες Q=1. m 3 /hr=2,78m 3 /s) u s η ταχύτητα των απαερίων, m/s 2 Α το εμβαδόν διατομής της καπνοδόχου ( A D ), m 2 4 s A Καπνοδόχοι Ατμολεβήτων Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για την εφαρμογή του μοντέλου στις δύο συνολικά καπνοδόχους των ατμολεβήτων, όπως αυτά ελήφθησαν από την Μελέτη Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων και προέκυψαν με βάση το θεωρητικό υπόβαθρο είναι τα εξής: Παροχή απαερίων στον κυκλώνα Q=1.m 3 /hr = 2,78m 3 /s Συγκέντρωση σκόνης στην είσοδο 335mg/m 3 Φορτίο σκόνης στην είσοδο κάθε κυκλώνα 5,25kg/d Απόδοση κυκλώνα 88,45% Ρυθμός εκπομπής σωματιδίων από κάθε ατμολέβητα m =,11Kgr/s Ρυθμός εκπομπής σωματιδίων από τους δύο ατμολέβητες m =,22Kgr/s Ταχύτητα πνέοντος ανέμου u = 5m/s Υψόμετρο αναφοράς y o = 329m Φυσικό ύψος καμινάδας h = 25m Θερμοκρασία εξόδου καυσαερίων T s = C Θερμοκρασία αέρος T a = C Διάμετρος καμινάδας D = 1,35m Ταχύτητα εξόδου απαερίων από την καπνοδόχο u s 1,94 m / s Ανύψωση του κώνου διασποράς h 1, 5m Ενεργό ύψος της καμινάδας Η = 25+1,5 = 26,5m.

22 Με βάση τα παραπάνω δεδομένα επιλύεται η βασική εξίσωση του Γκαουσιανού Μοντέλου για διάφορες οριζόντιες αποστάσεις x από τη πηγή, με 1 x 1 και για διάφορες υψομετρικές διαφορές z. Η επίλυση του μοντέλου γίνεται για τις δύο περιπτώσεις που αναφέρθηκαν παραπάνω, για ατμόσφαιρα ουδέτερη και για ατμόσφαιρα σταθερή. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν σχετικά με τις μέγιστες συγκεντρώσεις παρουσιάζονται στον ακόλουθο πίνακα: ΤΆΞΗ ΕΥΣΤΆΘΕΙΑΣ ΑΤΜΌΣΦΑΙΡΑΣ D Διεύθυνση Ανέμου Μέγιστη Συγκέντρωση Απόσταση από την πηγή Β-Ν 1,13μg/m 3 4m Ν-Β 1,32μg/m 3 m Α-Δ 7,95μg/m 3 5m ΤΆΞΗ ΕΥΣΤΆΘΕΙΑΣ ΑΤΜΌΣΦΑΙΡΑΣ F Διεύθυνση Ανέμου Μέγιστη Συγκέντρωση Απόσταση από την πηγή Β-Ν 17,95 μg/m 3 56m Ν-Β 14,5 μg/m 3 66m Α-Δ 14,98μg/m 3 9m Τα παραπάνω αποτελέσματα επιβεβαιώνουν τα διαγράμματα που ακολουθούν:

23 Διάγραμμα 1 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα ουδέτερη, Νότος = Αριστερά, Βορράς = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s) Διάγραμμα 2 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα ουδέτερη, Δύση = Αριστερά, Ανατολή = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s) Διάγραμμα 3 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα σταθερή, Νότος = Αριστερά, Βορράς = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s) Διάγραμμα 4 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα σταθερή, Δύση = Αριστερά, Ανατολή = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s)

24 Καπνοδόχοι Ξηραντηρίων Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για την εφαρμογή του μοντέλου στις τέσσερις συνολικά καπνοδόχους των ξηραντηρίων, όπως αυτά ελήφθησαν από την Μελέτη Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων και προέκυψαν με βάση το θεωρητικό υπόβαθρο, φαίνονται παρακάτω: Παροχή απαερίων στον κυκλώνα Q=3.m 3 /hr = 8,335m 3 /s (T=6C) Συγκέντρωση σκόνης στην είσοδο 46mg/m 3 Φορτίο σκόνης στην είσοδο κάθε κυκλώνα 3312kg/d Απόδοση κυκλώνα 98,88% Ρυθμός εκπομπής σωματιδίων από κάθε ξηραντήριο m =,86Kgr/s Ρυθμός εκπομπής σωματιδίων από τα δύο ξηραντήρια m =,172Kgr/s Μέση ταχύτητα πνέοντος ανέμου u = 5m/s Υψόμετρο αναφοράς y o = 329m Φυσικό ύψος καμινάδας h = 28m Θερμοκρασία εξόδου καυσαερίων T s = 9C Θερμοκρασία αέρος T a = C Διάμετρος καμινάδας D = 1,35m Ταχύτητα εξόδου των απαερίων από την καπνοδόχο u s 5,82m / s Ανύψωση του κώνου διασποράς h 3, 45m Ενεργό ύψος της καμινάδας Η = 28+3,45 = 31,45m Εναλλακτικά, μελετάται και η περίπτωση λειτουργίας των ξηραντηρίων σε συνθήκες T=C και παροχή απαερίων στον κυκλώνα Q=37.5m 3 /hr. Τα δεδομένα σε αυτή την περίπτωση είναι τα εξής: Παροχή απαερίων στον κυκλώνα Q=37.5m 3 /hr = 1,42m 3 /s Συγκέντρωση σκόνης στην είσοδο 46mg/m 3 Φορτίο σκόνης στην είσοδο κάθε κυκλώνα 41kg/d Απόδοση κυκλώνα 98,88% Ρυθμός εκπομπής σωματιδίων από κάθε ξηραντήριο m =,173Kgr/s

25 Ρυθμός εκπομπής σωματιδίων από τα δύο ξηραντήρια m =,215Kgr/s Μέση ταχύτητα πνέοντος ανέμου u = 5m/s Υψόμετρο αναφοράς y o = 329m Φυσικό ύψος καμινάδας h = 28m Θερμοκρασία εξόδου καυσαερίων T s = 9C Θερμοκρασία αέρος T a = C Διάμετρος καμινάδας D = 1,35m Ταχύτητα εξόδου των απαερίων από την καπνοδόχο u s 7,28m / s Ανύψωση του κώνου διασποράς h 4, 32m Ενεργό ύψος της καμινάδας Η = 28+4,32 = 32,32m Με βάση τα παραπάνω δεδομένα επιλύεται η βασική εξίσωση του Γκαουσιανού Μοντέλου, για ατμόσφαιρα ουδέτερη και για ατμόσφαιρα σταθερή. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν σχετικά με τις μέγιστες συγκεντρώσεις παρουσιάζονται στον ακόλουθο πίνακα: Διεύθυνση Ανέμου ΤΆΞΗ ΕΥΣΤΆΘΕΙΑΣ ΑΤΜΌΣΦΑΙΡΑΣ D Μέγιστη Συγκέντρωση Απόσταση από την πηγή Q=3.m 3 /hr Q=37.5m 3 /hr Q=3.m 3 /hr Q=37.5m 3 /hr Β-Ν 59,55μg/m 3 7,75μg/m 3 5m 5m Ν-Β 53,73μg/m 3 62,56μg/m 3 4m 5m Α-Δ 41,61μg/m 3 49,63μg/m 3 66m 7m Διεύθυνση Ανέμου ΤΆΞΗ ΕΥΣΤΆΘΕΙΑΣ ΑΤΜΌΣΦΑΙΡΑΣ F Μέγιστη Συγκέντρωση Απόσταση από την πηγή Q=3.m 3 /hr Q=37.5m 3 /hr Q=3.m 3 /hr Q=37.5m 3 /hr Β-Ν 12,91μg/m 3 123,49μg/m 3 98m 1m Ν-Β 8,96μg/m 3 98,51μg/m 3 12m 12m Α-Δ 96,42μg/m 3 118,71μg/m 3 11m 11m Τα παραπάνω αποτελέσματα επιβεβαιώνουν και τα διαγράμματα που ακολουθούν:

26 Διάγραμμα 5 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα ουδέτερη, Νότος = Αριστερά, Βορράς = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=3.m3/hr) Διάγραμμα 6 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα ουδέτερη, Δύση = Αριστερά, Ανατολή = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=3.m3/hr) Διάγραμμα 7 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα σταθερή, Νότος = Αριστερά, Βορράς = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=3.m3/hr) Διάγραμμα 8 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα σταθερή, Δύση = Αριστερά, Ανατολή = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=3.m3/hr)

27 Διάγραμμα 9 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα ουδέτερη, Νότος = Αριστερά, Βορράς = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=37.5m3/hr) Διάγραμμα 1 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα ουδέτερη, Δύση = Αριστερά, Ανατολή = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=37.5m3/hr) Διάγραμμα 11 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα σταθερή, Νότος = Αριστερά, Βορράς = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=37.5m3/hr) Διάγραμμα 12 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα σταθερή, Δύση = Αριστερά, Ανατολή = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=37.5m3/hr)

28 Καπνοδόχοι Ξηραντηρίων με Ύψος 3m Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν για την εφαρμογή του μοντέλου στις τέσσερις συνολικά καπνοδόχους των ξηραντηρίων με ύψος 3m, όπως αυτά ελήφθησαν από την Μελέτη Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων και προέκυψαν με βάση το θεωρητικό υπόβαθρο φαίνονται παρακάτω: Παροχή απαερίων στον κυκλώνα Q=3.m 3 /hr = 8,335m 3 /s (T=6C) Συγκέντρωση σκόνης στην είσοδο 46mg/m 3 Φορτίο σκόνης στην είσοδο κάθε κυκλώνα 3312kg/d Απόδοση κυκλώνα 98,88% Ρυθμός εκπομπής σωματιδίων από κάθε ξηραντήριο m =,86Kgr/s Ρυθμός εκπομπής σωματιδίων από τα δύο ξηραντήρια m =,172Kgr/s Μέση ταχύτητα πνέοντος ανέμου u = 5m/s Υψόμετρο αναφοράς y o = 329m Φυσικό ύψος καμινάδας h = 3m Θερμοκρασία εξόδου καυσαερίων T s = 9C Θερμοκρασία αέρος T a = C Διάμετρος καμινάδας D = 1,35m Ταχύτητα εξόδου των απαερίων από την καπνοδόχο u s 5,82m / s Ανύψωση του κώνου διασποράς h 3, 45m Ενεργό ύψος της καμινάδας Η = 3+3,45 = 33,45m Εναλλακτικά, μελετάται και η περίπτωση λειτουργίας των ξηραντηρίων σε συνθήκες T=C και παροχή απαερίων στον κυκλώνα Q=37.5m 3 /hr. Τα δεδομένα σε αυτή την περίπτωση είναι τα εξής: Παροχή απαερίων στον κυκλώνα Q=37.5m 3 /hr = 1,42m 3 /s Συγκέντρωση σκόνης στην είσοδο 46mg/m 3 Φορτίο σκόνης στην είσοδο κάθε κυκλώνα 41kg/d Απόδοση κυκλώνα 98,88% Ρυθμός εκπομπής σωματιδίων από κάθε ξηραντήριο m =,173Kgr/s

29 Ρυθμός εκπομπής σωματιδίων από τα δύο ξηραντήρια m =,215Kgr/s Μέση ταχύτητα πνέοντος ανέμου u = 5m/s Υψόμετρο αναφοράς y o = 329m Φυσικό ύψος καμινάδας h = 3m Θερμοκρασία εξόδου καυσαερίων T s = 9C Θερμοκρασία αέρος T a = C Διάμετρος καμινάδας D = 1,35m Παροχή απαερίων από την καπνοδόχο Q = 1,42m 3 /s Ταχύτητα εξόδου των απαερίων από την καπνοδόχο u s 7,28m / s Ανύψωση του κώνου διασποράς h 4, 32m Ενεργό ύψος της καμινάδας Η = 3+4,32 = 34,32m Με βάση τα παραπάνω δεδομένα επιλύεται η βασική εξίσωση του Γκαουσιανού Μοντέλου. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν σχετικά με τις μέγιστες συγκεντρώσεις παρουσιάζονται στον ακόλουθο πίνακα: Διεύθυνση Ανέμου ΤΆΞΗ ΕΥΣΤΆΘΕΙΑΣ ΑΤΜΌΣΦΑΙΡΑΣ D Μέγιστη Συγκέντρωση Απόσταση από την πηγή Q=3.m 3 /hr Q=37.5m 3 /hr Q=3.m 3 /hr Q=37.5m 3 /hr Β-Ν 52,84μg/m 3 62,5μg/m 3 5m 5m Ν-Β 46,59μg/m 3 55,67μg/m 3 58m 6m Α-Δ 37,64μg/m 3 45,3μg/m 3 76m 8m Διεύθυνση Ανέμου ΤΆΞΗ ΕΥΣΤΆΘΕΙΑΣ ΑΤΜΌΣΦΑΙΡΑΣ F Μέγιστη Συγκέντρωση Απόσταση από την πηγή Q=3.m 3 /hr Q=37.5m 3 /hr Q=3.m 3 /hr Q=37.5m 3 /hr Β-Ν 93,96μg/m 3 113,53μg/m 3 18m 18m Ν-Β 75,91μg/m 3 92,32μg/m 3 126m 128m Α-Δ 92,62μg/m 3 113,11μg/m 3 11m 11m Τα παραπάνω αποτελέσματα επιβεβαιώνουν και τα διαγράμματα που ακολουθούν:

30 Διάγραμμα 13 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα ουδέτερη, Νότος = Αριστερά, Βορράς = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=3.m3/hr) Διάγραμμα 14 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα ουδέτερη, Δύση = Αριστερά, Ανατολή = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=3.m3/hr) Διάγραμμα 15 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα σταθερή, Νότος = Αριστερά, Βορράς = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=3.m3/hr) Διάγραμμα 16 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα σταθερή, Δύση = Αριστερά, Ανατολή = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=3.m3/hr)

31 Διάγραμμα 17 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα ουδέτερη, Νότος = Αριστερά, Βορράς = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=37.5m3/hr) Διάγραμμα 18 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα ουδέτερη, Δύση = Αριστερά, Ανατολή = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=37.5m3/hr) Διάγραμμα 19 : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα σταθερή, Νότος = Αριστερά, Βορράς = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=37.5m3/hr) Διάγραμμα : Μεταβολή της συγκέντρωσης σωματιδιακής ρύπανσης συναρτήσει της απόστασης (Ατμόσφαιρα σταθερή, Δύση = Αριστερά, Ανατολή = Δεξιά, Ταχύτητα Ανέμου u=5m/s, Q=37.5m3/hr)

32 Συμπεράσματα Από την παραπάνω ανάλυση και δεδομένου ότι το ανώτατο επιτρεπτό όριο σύμφωνα με την Οδηγία 3/99/EC καθορίζεται στα 5μg/m 3, εξάγονται τα εξής συμπεράσματα: Οι συγκεντρώσεις σωματιδιακής ύλης από τις εκπομπές των καπνοδόχων των ατμολεβήτων δεν υπερβαίνουν το επιτρεπόμενο όριο, ούτε στη δυσμενέστερη περίπτωση σταθερής ατμόσφαιρας, καθώς η μέγιστη συγκέντρωση εμφανίζεται σε ατμόσφαιρα σταθερή, για βόρεια διεύθυνση ανέμου, με τιμή 17,95μg/m 3 σε απόσταση 56m από την πηγή. Οι συγκεντρώσεις σωματιδιακής ύλης από τις εκπομπές των καπνοδόχων των ξηραντηρίων για παροχή απαερίων Q=3.m 3 /hr, με το υφιστάμενο ύψος των 28m και για ουδέτερη ατμόσφαιρα, υπερβαίνουν το επιτρεπόμενο όριο για διεύθυνση ανέμου βόρεια και νότια, με μέγιστη συγκέντρωση 59,55μg/m 3 σε απόσταση 5m από την πηγή. Στην περίπτωση αύξησης του ύψους των καπνοδόχων των ξηραντηρίων στα 3m και για παροχή απαερίων Q=3.m 3 /hr, οι συγκεντρώσεις των σωματιδίων μειώνονται, αλλά παραμένουν εκτός των επιτρεπτών ορίων. Για ατμόσφαιρα ουδέτερη και βόρεια διεύθυνση ανέμου, η σωματιδιακή ρύπανση έχει μέγιστη συγκέντρωση 52,84 μg/m 3 σε απόσταση 5m από την πηγή. Για ατμόσφαιρα σταθερή, που αποτελεί και τη δυσμενέστερη περίπτωση, οι συγκεντρώσεις των σωματιδίων που εκπέμπονται από τις καπνοδόχους των ξηραντηρίων για παροχή απαερίων Q=3.m 3 /hr, τόσο για ύψος καπνοδόχου 28m όσο και για ύψος 3m, είναι σχεδόν διπλάσιες από το ανώτατο όριο, για οποιαδήποτε διεύθυνση ανέμου και σε σχετικά μεγάλες αποστάσεις από την πηγή. Για παροχή απαερίων από τις καπνοδόχους των ξηραντηρίων Q=37.5m 3 /hr, τόσο για ύψος καπνοδόχου 28m όσο και για ύψος 3m, η σωματιδιακή ρύπανση σε ατμόσφαιρα ουδέτερη βρίσκεται εκτός των επιτρεπόμενων ορίων, για διευθύνσεις ανέμου βόρεια και νότια. Σε ατμόσφαιρα ουδέτερη (δυσμενής κατάσταση), το όριο της ρύπανσης υπερβαίνεται και στα δύο πιθανά ύψη καπνοδόχων. Σημείωση: Σύμφωνα με την Οδηγία 3/99/EC για τη μέγιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση των 5μg/m 3 μπορεί να σημειωθεί υπέρβαση μέχρι 35 φορές ανά ημερολογιακό έτος (περίπου το 1% των ημερών του έτους). Δεδομένου ότι το

33 εργοστάσιο λειτουργεί 1 ημέρες, υπέρβαση του ορίου μπορεί να σημειωθεί σε 1 μέρες και για 24 ώρες λειτουργίας της εγκατάστασης. Στην παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε μια περαιτέρω ανάλυση, με σκοπό τον υπολογισμό της μέγιστης δυνατής συγκέντρωσης σωματιδιακής ύλης από την έξοδο των κυκλώνων έτσι, ώστε να πληρούνται τα όρια, τόσο της μέγιστης συγκέντρωσης σωματιδίων στην έξοδο από την καπνοδόχο (1mg/m 3, σύμφωνα με το Π.Δ. 118/81) όσο και της μέγιστης συγκέντρωσης σωματιδίων στον ατμοσφαιρικό αέρα (5μg/m 3, σύμφωνα με την Οδηγία 3/99/EC). Για την ανάλυση χρησιμοποιήθηκαν τα δύο διαφορετικά ύψη καπνοδόχων 28m και 3m, οι δύο πιθανές τάξεις ευστάθειας της ατμόσφαιρας D και F, καθώς και οι δύο πιθανές τιμές παροχής απαερίων στον κυκλώνα, Q=3.m 3 /hr και Q=37.5m 3 /hr. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης αυτής φαίνονται στον παρακάτω συγκεντρωτικό πίνακα: ΤΆΞΗ ΕΥΣΤΆΘΕΙΑΣ ΑΤΜΌΣΦΑΙΡΑΣ D Καπνοδόχος 28m Καπνοδόχος 3m Καπνοδόχος 28m Καπνοδόχος 3m C max =5μg/m 3 x=5m C max =5μg/m 3 x=5m C max =5μg/m 3 x=98m C max =5μg/m 3 x=18m Q = 3.m 3 /hr C κυκλ. =12,35mg/m 3 C max =5μg/m 3 x=5m C κυκλ. =11mg/m 3 C max =5μg/m 3 x=5m ΤΆΞΗ ΕΥΣΤΆΘΕΙΑΣ ΑΤΜΌΣΦΑΙΡΑΣ F Q = 3.m 3 /hr C κυκλ. =6,24mg/m 3 C max =5μg/m 3 x=1m C κυκλ. =6,9mg/m 3 C max =5μg/m 3 x=18m Q = 37.5m 3 /hr C κυκλ. =36mg/m 3 C κυκλ. =41mg/m 3 Q = 37.5m 3 /hr C κυκλ. =21mg/m 3 C κυκλ. =23mg/m 3 Στον παραπάνω πίνακα, με C max συμβολίζεται η μέγιστη συγκέντρωση σωματιδίων στην ατμόσφαιρα και με C κυκλ. η μέγιστη συγκέντρωση σωματιδίων στην έξοδο του κυκλώνα και επομένως στην έξοδο της καπνοδόχου. Από τον παραπάνω πίνακα εξάγεται το συμπέρασμα, ότι ο περιορισμός των 1mg/m 3 στην έξοδο της καμινάδας τηρείται σε όλες τις περιπτώσεις. Δεδομένου, όμως, ότι με απόδοση κυκλώνα 98,88% η συγκέντρωση σωματιδιακής ύλης στην έξοδο είναι 52mg/m 3, οι παραπάνω συγκεντρώσεις δεν είναι εφικτό να προκύψουν από τον κυκλώνα για οποιαδήποτε απόδοσή του μεγαλύτερη από τη δεδομένη.

34 Ε(δ) Εξέταση μελέτης διάθεσης υγρών αποβλήτων, όπως έχει εγκριθεί από τη Δ/νση Υγιεινής Ο τρόπος επεξεργασίας και διάθεσης των υγρών αποβλήτων, όπως αυτή περιγράφεται στην Τεχνική Έκθεση Διάθεσης Λυμάτων (Εκπονηθείσα μελέτη από τον Ηλεκτρολόγο Μηχανικό Περικλή Μαλαγαρδή, έτος 4) θεωρείται ορθή και επαρκής, με ελάχιστες έως μηδενικές περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις. Πρέπει, ωστόσο, να γίνουν συγκεκριμένες διευκρινίσεις, όσον αφορά στα δεδομένα που χρησιμοποιούνται στην παραπάνω έκθεση. Συγκεκριμένα, απαιτούνται: Τεκμηρίωση του ποσοστού περιεκτικότητας ελαϊκού οξέος στα ακάθαρτα όμβρια Τεκμηρίωση της ποσότητας καυστικού ασβεστίου (Ca(OH) 2 ), που απαιτείται για την εξουδετέρωση Τεκμηρίωση της παροχής λυμάτων, που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του χρόνου παραμονής των λυμάτων στη δεξαμενή καθίζησης Διευκρίνιση των διαστάσεων της κλίνης ξήρανσης και της διαθεσιμότητας και χωροθέτηση της κλίνης. Πρόσθετο προαιρετικό μέτρο: Περαιτέρω ελάττωση του όγκου των υγρών αποβλήτων θα μπορούσε να επιτευχθεί, με την παρεμπόδιση της βροχής να μπαίνει, από τα πλάγια (από τα ανοιχτά πλαϊνά), μέσα στο υπόστεγο όπου είναι η αποθηκευμένη πυρήνα. Αυτό είναι εφικτό με την τοποθέτηση πλαγίων αποσπώμενων παραπετασμάτων, τύπου γαλλικών περσίδων έτσι, ώστε να επιτρέπεται η κυκλοφορία αέρα εντός του υπόστεγου, αλλά να εμποδίζεται η εισροή βρόχινου ύδατος. Αποδεκτή λύση αποτελεί οποιαδήποτε άλλη κατασκευή, με ισοδύναμα αποτελέσματα.