4. PROTECŢIA ATMOSFEREI Atmosfera reprezintă învelişul gazos al planetei ce prezintă o grosime care ajunge până la cca. 500 km, fiind formată în proporţie de 96% din volumul total de aer, restul de 4% revenind apei sub formă de vapori. Aerul atmosferic este un amestec de cca. zece gaze şi este caracterizat prin anumiţi parametri fizicochimici, precum: densitate, umiditate, presiune, temperatură ale căror valoare variază foarte mult în timp şi în spaţiu. Atmosfera sau învelişul gazos al planetei are o serie de funcţii care fac posibilă existenţa vieţii pe Terra. Dintre acestea principalele funcţii sunt: - Reglarea temperaturii la suprafaţa pământului. Fără atmosferă pământul ar fi supus unor variaţii termice excesive între noapte şi zi. - Reglarea luminii solare la suprafaţa Pământului. Dacă atmosfera ar lipsi noaptea ar fi un întuneric profund, iar ziua ar fi o lumină orbitoare. - Filtrarea radiaţiilor solare. Ozonul reţine o mare parte din radiaţiile ultraviolete, iar bioxidul de carbon şi vaporii de apă, o parte din radiaţiile infraroşii. - Sursa de oxigen necesară respiraţiei oamenilor, plantelor şi animalelor, fără de care viaţa nu ar exista. - Realizarea circuitului apei. - Apărare împotriva meteoriţilor. - Mediu pentru realizarea radiocomunicaţiilor, pentru zboruri aeriene. 4.1 Poluarea atmosferei Poluarea atmosferei poate fi cauzată de modificarea proporţiilor normale ale constituenţilor naturali ai atmosferei, datorită introducerii în atmosferă a unor compuşi străini care se dovedesc a fi toxici sau periculoşi. Substanţele 44
poluante din atmosferă se găsesc sub următoarele faze: gaze, particule solide şi lichide, aerosoli. Poluanţii atmosferici se găsesc în atmosferă în principal fie din: arderea combustibililor, trafic, industrie, agricultură; fie ca rezultat al unor fenomene naturale: omul şi animalele, plantele, solul, materii organice în descompunere, vulcanii, surse radioactive, descărcări electrice, furtuni de praf, nisip. Substanţele eliminate în atmosferă pot avea un efect poluator direct sau prin combinarea lor cu alte substanţe în atmosferă, pot avea un efect poluator indirect. 4.1.1 Surse de poluare a atmosferei In cazul localităţilor urbane, care au platforme industriale, unii din principalii poluanţi ai atmosferei se regăsesc în gazele de ardere sau vaporii evacuaţi în atmosferă, ce au rezultat din diverse procese tehnologice. Există două tipuri de noxe în gazele de ardere şi anume: praful şi substanţele gazoase. Praful sau cenuşa aflate, în atmosferă, în suspensie poate conţine combustibili ne arşi cât şi reactanţi, proveniţi de la instalaţiile de desulfurare şi reducere a oxizilor de azot. Particulele ce compun praful pot fi clasificate astfel: - după mărime: vizibile cu ochiul liber (granule, picături, pulberi de cărbune, nisip calcinat); - vizibile cu microscopul optic: pulberi, ceaţă, cenuşă; - vizibile cu microscopul electronic: fum, impurităţi. - după starea de agregare: - solide sub forma de pulberi ; - lichide sub forma de suspensii. Substanţele gazoase cele mai importante, care trebuie eliminate din gazele de ardere sunt: dioxidul de sulf, oxizii de azot şi în cantităţi mai reduse acidul clorhidric şi fluorhidric. In industrie aceste substanţe se găsesc în combinaţii ca urmare a: - operaţiilor de măcinare, cernere, amestecare, unde aceste substanţe intră în contact cu gazele; - proceselor de ardere, prăjire, unde are loc amestecul între solid şi unul sau două gaze şi se formează fum; - operaţiilor de condensare cu formare de ceaţă. Unii din aceşti componenţi pot fi recuperaţi şi refolosiţi ca spre exemplu 45
pulberea de la fabricile de ciment ce se elimina prin coş. 4.1.2 Metode de determinare a poluării aerului Principalii poluanţi atmosferici: monoxidul de carbon (cel mai larg răspândit şi cel mai abundent), dioxidul de carbon, oxizii de azot, oxizi de sulf, hidrogenul sulfurat, compuşi organici volatili ce provin în cea mai mare parte din arderea incompletă a produselor petroliere cât şi din industria chimică, metale grele (plumbul), particule solide din atmosferă, produse rezultate în urma activităţilor omului, ce se datorează în cea mai mare parte procesului de ardere incompletă a combustibililor. Cele mai multe astfel de produse rezultă din arderea incompleta a combustibililor fosili şi a lemnului. Metodele de determinare a poluării aerului sunt: a) Determinări terestre se efectuează cu ajutorul unor aparate care au intrat în uzul curent şi se reflectă în următoarele aspecte ale poluării atmosferei: - poluarea termică, caz în care se folosesc termometre, termografe, termometre cu relee; - poluarea sonoră, caz în care se folosesc sonometre; - fluxul radiaţiei ionizante din aer, caz în care se folosesc radiometre; - turbiditatea atmosferei, caz în care se folosesc anemometre, baloane meteo etc. b) Determinări spaţiale se efectuează prin intermediul aparatelor de măsură amplasate pe sateliţi artificiali, făcând posibilă determinarea gradului de poluare al atmosferei pentru diferiţi parametri şi pentru diferite locaţii ale Globului pământesc. c) Determinări de laborator sunt precedate de o tehnică specială de prelevare a probelor pentru analiză, ce depinde de starea în care se găseşte agentul poluant: gaz, aerosoli, praf. d) Determinări continue supravegherea continuă a concentraţiei agenţilor poluanţi din atmosferă şi pentru a putea avertiza în cazul unor depăşiri a concentraţiei noxelor, peste maximă admisă. 4.2 Protecţia atmosferei Procedeele uzuale, de epurarea gazelor rezultate din procesele tehnologice din industrie constau în separarea constituenţilor nocivi prin: - sedimentare (camere de desprăfuire); - impact (separatoare prin impact); 46
- centrifugare (cicloane) - procedee umede (hidrocicloane, injectoare-separatoare) - filtrare (filtre cu saci, cu hârtie) - procedee electrice (filtre electrostatice) - procedee sonice (instalaţii cu separare sonică) Alegerea procedeului de epurare se face in principal după mărimea particulelor ce urmează a fi separate. 4.3 Utilaje pentru separarea particulelor solide prin sedimentare Sedimentarea particulelor este unul din cele mai frecvente procedee de epurare a gazelor. Procedeul de epurare prin sedimentare este aplicat şi la alte tipuri de instalaţii, cum ar fi cicloanele, în a căror parte inferioară, particulele îşi continuă procesul de sedimentare. In acelaşi mod, la instalaţiile de filtrare cu saci, în urma scuturării particulele reţinute, cad şi se sedimentează. In aceste condiţii viteza de sedimentare devine un parametru foarte important. 4.3.1 Camere de desprăfuire Instalaţia este compusă dintr-un număr de camere paralelipipedice în care gazul pătrunde cu o anumită viteză, iar după intrare se produce o destindere bruscă, însoţită de o reducere semnificativă de viteză, de la 6 8 m/s la 1 2 m/s şi chiar până la 0,5 m/s. Camerele de desprăfuire se dovedesc utile pentru particule cu dimensiuni mai mari de 100µm. Cea mai simplă cameră de depunere este de formă paralelipipedică (fig.4.1), având un horn de evacuare a aerului. Pentru determinarea lungimii camerei se foloseşte relaţia: Fig. 4. 1 Camera de depunere simplă h L v v p a (4.1) unde: h înălţimea camerei [m]; v p viteza de plutire [m/s]; L lungimea camerei [m]; v a viteza aerului în cameră [m/s]; Viteza de plutire este specifică fiecărui material. Viteza aerului în 47
cameră se alege între limitele 0,15 3 m/s, în funcţie de felul materialului care se separă. La intrarea amestecului de aer şi material în cameră se produc turbioane. In acest caz, calculul depunerii materialului solid este foarte complicat, iar calculul după relaţia anterioară trebuie considerat aproximativ. O soluţie mai avansată este camera de depunere cu filtru (fig. 4.2). Amestecul de aer şi material intră prin conducta 1, în spaţiul 2 unde se produce o scădere a vitezei. Materialul grosier se depune în pâlnia 3, iar cel fin este antrenat până la filtrul 4 unde este şi el separat. Dispozitivul de descărcare este antrenat de un motor electric. Mecanismul 7 serveşte pentru scuturarea periodică a sacilor filtrului. Aerul curăţat de praf este evacuat prin conducta 5. Fig. 4.2 Cameră de depunere cu filtru. 4.4 Utilaje de separare prin impact Utilajele de separare prin impact sunt camere închise, în care gazul încărcat cu particule solide, circulând pe orizontală întâlneşte diverse şicane, pe care particulele le lovesc, tot aici se produce şi o destindere bruscă a gazului datorită diferenţei mari dintre secţiunea de intrare a gazului şi a camerei de desprăfuire. Efectul combinat al celor două fenomene determină sedimentarea, figura 4.3. Pentru a evita formarea turbioanelor şi pentru a reduce volumul camerei se construiesc camere cu rafturi. O astfel de cameră de desprăfuire cu rafturi este prezentată in figura 4.4. Întreaga cameră este umplută cu rafturi aşezate pe înălţimea camerei. Rafturile sunt înclinate pentru scurgerea prafului. Distanţa dintre rafturi se determină din condiţia ca numărul R e <1.400. 48
unde: v a viteza aerului [m/s]. va dech R e = 1400 (4.2) ν ν - vâscozitatea cinematică a aerului [m 2 /s]. unde s-a făcut substituţia b = nh. 2h b 2n h d ech 2 2 = h h + b h( n + 1) (4.3) 49
Fig. 4.4 Cameră de depunere cu rafturi 4.5 Utilaje de separare prin centrifugare Operaţia de sedimentare liberă are un randament relativ scăzut, mai ales în cazul particulelor fine. Se constată că viteza de sedimentare a particulei creşte prin mărirea masei particulelor (aglomerarea mai multor particule), prin scăderea densităţii gazului (încălzirea gazului) sau prin creşterea acceleraţiei gravitaţionale (prin aspirare). Deoarece primele două metode nu sunt economice se utilizează o a treia metodă şi anume creşterea forţei centrifuge în cicloane. 4.5.1 Cicloane Gazele poluate pătrund şi se deplasează, în ciclon, tangenţial datorită unui confuzor amplasat la intrare (fig. 4.5). Datorită confuzorului şi formei cilindroconice a ciclonului particulele sunt accelerate foarte mult şi forţa centrifugă creşte atingând valori de 5 2500 ori, fată de forţa gravitaţională. Valorile crescute ale forţei centrifuge se ating in cicloane cu diametre mici (cca. 10cm). Separarea aerului de particulele solide de material, în cicloane se face datorită fenomenului de centrifugare. Curentul de aer şi material pătrund tangenţial în ciclon prin conducta 1 şi datorită ciocnirii cu pereţii exteriori ai ciclonului, particulele de material îşi reduc viteza şi se preling de-a lungul pereţilor corpului ciclonului 2, depunându-se la baza acestuia de unde sunt evacuate. Aerul iese prin partea superioară a corpului. Mişcarea particulelor intr-un asemenea ciclon este prezentată în figura 4.6 a şi 4.6 b. S-a observat că, în interiorul ciclonului, se creează două spirale de gaz. 50
Prima, este descendentă, şi se formează imediat după pătrunderea gazului în ciclon şi se află în apropierea peretelui, figura 4.6 c, iar a doua, ascendentă central, se formează în partea inferioară şi se evacuează prin orificiul de evacuare central. Pe traseul descendent, particulele solide părăsesc gazul, evacuându-se pe partea inferioară a ciclonului. Pe spirala ascendentă se evacuează numai particule foarte fine. Scăderea presiunii în vâna de curent se produce datorită pătrunderii întrun spaţiu cu volum mărit, iar apariţia curentului exterior descendent se datorează faptului că intrarea în ciclon se efectuează tangenţial. Particulele pierd Fig. 4.5 Ciclon din viteză prin frecarea cu peretele ciclonului, dar şi datorită frecărilor interne între particule. Aceste pierderi sunt compensate de conicitatea ciclonului. 51
4.5.2 Multicicloane Ţinând seama că în practică se lucrează cu debite mari de aer a apărut ideea combinării mai multor cicloane de diametru mic într-o singură unitate, numită multiciclon. Multicicloanele se mai numesc baterii de cicloane sau cicloane celulare. S-a constatat că cu cât scade diametrul ciclonului cu atât selectarea particulelor se face pe categorii dimensionale din ce în ce mai fine. Astfel au fost construite cicloane cu diametre din ce în ce mai mici, cuprinse între 0,05 0,2 m, care au fost montate intr-o carcasa comună. (fig. 4.8, fig.4.9) Cicloanele sunt montate în carcasă între două plăci. Gazul poluant se introduce, prin racordul lateral, între cele două plăci de fixare a cicloanelor. Gazul poluat este purificat simultan în cicloane aşa cum a fost descris anterior iar particulele separate sunt evacuate pe la partea inferioara a camerei. Fiecare element a unei baterii de cicloane este prevăzut la partea superioară, central, cu o spirală elicoidală, ce imprimă gazului o mişcare centrifugală descendentă (fig. 4.7), sau cu o rozetă (fig.4.10) care are acelaşi rol. In acest caz, pentru obţinerea mişcării centrifuge, nu se mai introduce aerul tangenţial în cilindrul elementului de ciclon ca în cazul ciclonului obişnuit. Paleta montată între cilindrul exterior şi cel interior al elementului de ciclon, obligă curentul de aer să capete o mişcare centrifugă Fig. 4.7 Element de multiciclon Fig. 4.8 Ansamblu de multiciclon. Fig. 4.9 Multiciclon cu elemente orizontale Spirala elicoidală determină imediat mişcarea elicoidală la cicloanele cu dimensiuni reduse. S-a remarcat că eficacitatea unui ciclon este cu atât mai mare cu cât diametrul este mai mic, iar viteza deci şi debitul de aer la care se poate merge sunt limitate. 52
Corpul elementelor de multiciclon se face de obicei din fontă, dar la unităţi de multiciclon cu puţine elemente se poate face şi din tablă de oţel. Unghiul de înclinare al paletei turbionare se ia 25 o, considerându-se ca fiind optim. Experienţa a arătat că reducerea unghiului sub 25 o, măreşte insuficient capacitatea multiciclonului pentru a compensa creşterea suplimentară de presiune. Este important ca trecerile elementelor de multiciclon prin placa superioară şi prin cea inferioară să fie bine etanşate, deoarece trecerea gazelor prin placa superioară cât şi prin cea inferioară reduce mult eficacitatea aparatului (fig. 4.8). Trecerile între elemente pentru curăţire, sunt necesare când prin natura prafului sau gazului se prevede posibilitatea de înfundare. O altă variantă de multiciclon este multiciclonul cu elemente orizontale (fig. 4.9). Amestecul de aer cu praf intră în tuburile 1, unde cu ajutorul paletelor 2, capătă o mişcare de rotaţie. Particulele de praf se separă şi ajung în camera de praf 3, iar aerul fără praf iese prin tuburile centrale 4. Pentru o bună funcţionare a multiciclonului, trebuie eliminată tendinţa de înfundare, care se poate datora unei descărcări nefăcute la timp, a pătrunderii de aer fals în buncăr sau a aderenţei materialului. Pentru a elimina adeziunea materialului trebuie să se ia măsuri constructive corespunzătoare: amestecul de aer şi material să fie împărţit în mod uniform la elementele ciclonului; concentraţia amestecului să nu depăşească anumite limite. In acest scop la intrarea în ciclon se pun şicane care împart jetul în mod uniform, iar elementele de multiciclon se execută cât mai egale ca dimensiuni. Concentraţia amestecului se limitează la 0,1 kg material/m 3 N aer, iar în unele cazuri la valori şi mai mici. Pentru că pierderile de presiune pe fiecare ciclon sunt însemnate, s-a ajuns la soluţia constructivă prezentată în figura 4.11. Fiecărui element de multiciclon i s-a montat o pâlnie tronconică din tablă, care are la capătul inferior trei petale răsucite în spirală. Dispozitivul se numeşte spirocon. Acest dispozitiv a redus pierderile cu până la 55%. Multicicloanele reţin particulele până la 1µm, fată de cicloane care reţin particulele cu dimensiuni până la 20 µm. O soluţie interesantă a fost montarea cicloanelor cu dimensiuni mici în poziţie înclinată cu axa la 45 o (fig. 4.12). Acest tip de multiciclon poate face şi o separare a prafului, în particule grosiere şi particule fine. Elementul de multiciclon este închis în partea superioară, în zona orientată către racordul de alimentare, ceea ce obligă gazul poluat, pe lângă destinderea pe care o suferă la intrare, datorită trecerii din racordul de alimentare în spaţiul mult mai larg dintre cele două plăci de susţinere a elementelor de multiciclon, să facă o rotire de 180 o, să 53
Fig.4.11 Element de multiciclon cu spirocon Fig. 4.10 Element de multiciclon cu rozetă pătrundă în spaţiul multiciclonului. Acesta face ca particulele mari să părăsească gazul înainte de a intra în element şi să se evacueze, prin alunecare pe placa inferioară, înclinată. Particulele fine, împreună cu gazul pătrund în elementele multiciclonului şi se separă în modul cunoscut. Gazul epurat iese pe la racordul din partea superioară şi este evacuat, iar praful cade pe partea inferioară a carcasei şi se evacuează datorită înclinaţiei acesteia. Acest tip de multiciclon este utilizat pentru epurarea prafului de la măcinarea clincherului de ciment, de la depozitarea minereurilor feroase şi neferoase, de la gazele de ardere rezultat de la centralele care lucrează cu cărbune pulverizat. 54
4.6 Utilaje pentru separarea particulelor solide prin procedeul umed Pentru mărirea eficienţei instalaţiilor de epurare a aerului s-a recurs la umezirea particulelor, ceea ce are drept efect creşterea greutăţii lor prin formarea de aglomerate. Astfel sunt realizate granule ce conţin toate dimensiunile de praf, chiar şi pe acelea care în mod curent nu pot fi sortate in cicloanele uscate. Ele se depun prin sedimentare sub formă de nămoluri. 4.6.1 Ciclon cu pelicula de apă Cicloanele uscate sunt destinate, în general, desprăfuirii grosolane. Pentru a reţine şi particule mai mici se recurge la producerea unei pelicule de apă pe peretele interior al ciclonului (fig. 4.14). Astfel particulele foarte fine, care ajung Fig. 4.14 Ciclon cu peliculă de apă pe perete 55
la perete, sunt antrenate de pelicula de apă şi evacuate pe la partea inferioară. Din bazinul de apă situat la partea superioară apa, se scurge gravitaţional, printr-o conductă la duzele amplasate radial în ciclon şi formează pelicula de apă de pe pereţii ciclonului. Intrarea gazului, cât şi evacuarea se execută tangenţial, circulaţia efectuându-se din partea inferioară spre partea superioară. Apa ce a antrenat praful se acumulează într-un vas decantor situat la partea inferioară a ciclonului. Nămolul decantat este periodic evacuat, iar apa folosită este reciclată. Fig. 4.15 Ciclon cu duze centrale de stropire 4.6.2 Ciclon cu duze centrale de umezire Sunt construcţii de cicloane care sunt prevăzute în interior, în partea centrală, cu nişte duze care determină o ploaie de picături de apă, figura 4.15. Această instalaţie colectează praful atât de pe pereţii ciclonului cât şi cel aflat în interiorul său. Curentul de gaz care intră pe la partea inferioară a ciclonului, este trecut printr-o ploaie de particule de apă, realizată cu o ţeavă dispusă axial, prevăzută cu duze care dau naştere unor picături foarte fine de apă. 56
4.6.3 Epurarea cu tub Vanturi Instalaţia din figura 4.16 este constituită tot dintr-un ciclon 1, care reţine particulele aglomerate. Aglomeratele se produc prin umectarea gazului poluat cu un jet de apă creat de o conductă amplasată în centrul tubului Vanturi 5, montat pe orificiul de alimentare. În tubul Vanturi jetul de apă este dispersat, ceea ce determină o umectare eficientă a particulelor de praf. Apa cu particulele de praf este colectată în vasul tampon 2, unde particulele de praf sedimentează şi sunt evacuate pe la partea inferioară. Apa aflată în partea superioară este pompată în vasul de limpezire 3, unde sunt îndepărtate ultimele resturi de praf. Pompa 4, alimentează Tubul din interiorul tubului Vanturi cu apă curată. Gazul care pătrunde în confuzorul tubului Vanturi este accelerat mărindu-şi foarte mult energia cinetică astfel încât se ating la ieşirea din confuzor viteze de 70 100 m/s. In zona difuzorului are loc dispersia apei în masa de gaz poluat şi ca urmare a contactului dintre particule, la viteză mare, se produc aglomeratele. Particulele reţinute de aceste instalaţii au dimensiuni de 0,001 0,5 mm, dar sunt reţinute şi particulele mai mari de 0,5 2 mm. Variante constructive ale tuburilor Vanturi Funcţie de dispunerea tubului de injecţie a apei sunt mai multe soluţii constructive (fig. 4.17). Varianta 4.17a are injectorul amplasat axial şi pulverizează apa în gâtul tubului Vanturi formând un con. Particulele solide din gazul poluat străbat această perdea conică de apă şi în difuzor se lipesc formând aglomerate suficient de mari spre a fi reţinute în ciclon. Varianta 4.17b are injectorul amplasat tot axial dar poziţia acestuia este astfel realizată încât se formează un dublu con de apă, primul realizat de injector iar al doilea prin reflexia de pe peretele tubului Vanturi. Astfel se creşte efectul de umectare deoarece gazul poluat străbate două perdele conice de apă. Varianta 4.17c are injecţia amplasată radial şi se realizează cu mai multe injectoare montate într-un plan transversal în gâtuitura tubului Vanturi. Varianta 4.17d foloseşte fenomenul de condensare a vaporilor de apă ce se produce la traversarea tubului Vanturi. Astfel se execută o primă umectare a particulelor înainte de confuzor urmată de doua umectare la ieşirea din difuzorul tubului Vanturi. Este necesară a doua umectare pentru a elimina posibilitatea de uscare a particulelor la trecerea prin tubul Vanturi când acestea îşi accelerează viteza şi se produc frecări importante cu degajare de căldură. 57
Fig.4.16 Instalaţie de epurare gaze cu tub Vanturi Fig. 4.17 Tipuri de tuburi Vanturi 58
4.6.4 Separatoare cu jet O instalaţie de separare eficientă cu gabarit relativ restrâns, este instalaţia de spălare cu jet, figura 4.18, care se mai numeşte şi injectorul spălător. Ea este formată din două sau mai multe unităţi. Fiecare unitate este compusă dintr-un bazin cu apă în interiorul căruia este montat un injector care realizează umezirea pereţilor. Prin orificiul axial al injectorului pătrunde apă la o presiune de 0,3 0,6 MPa, iar din lateral, printr-un orificiu dispus la 90 0 faţă de axa injectorului, intră gazul poluat. La trecerea prin injector similar, ca în tubul Vanturi, particulele solide sunt umezite şi se aglomerează. Presiunea le deplasează spre bazin unde la contactul cu apa, sedimentează. Particulele umede care nu au constituit aglomerate sunt şi ele dirijate spre bazin unde vor sedimenta. Gazul ajuns în bazin împreuna cu particulele fine ce nu au sedimentat este evacuat printr-o conductă racordată la partea superioară a bazinului spre injectorul următor în care procesul de epurare este reluat. Instalaţia poate reţine particule de până la 0,8 µm; are dezavantajul unui consum mare de energie şi apă. Cheltuielile mai pot fi reduse prin recircularea apei. Fig. 4.18 Spălătoare cu jet 59
4.6.5 Hidrociclonul Hidrociclonul este un aparat simplu şi eficient pentru separarea din aer a pulberilor reziduale, ce apar ca urmare a operaţiilor de măcinare, cernere, depozitare etc. Un asemenea aparat este prezentat în figura 4.19. Fig.4.19 Hidrociclonul Principiul de funcţionare se bazează pe turbionarea intensă a amestecului gazos poluat la trecerea printr-o fantă îngustă. Schimbarea bruscă a direcţiei curentului de gaz, la pătrunderea în apa din bazin, ca şi forma fantei, dau naştere unei mişcări centrifuge, care determină o spumare intensă la suprafaţa apei, în zona fantei. Turbionarea se realizează pe seama energiei cinetice a gazului. Gazul poluat, introdus sub cupola centrală este forţat, de presiunea de la intrare, să treacă prin apa din bazin, unde, datorită umeziri, pierde particulele de dimensiuni mai mari, iar la trecerea prin norul de spumă, format la ieşire din fantă, pierde şi particulele mai fine. Evacuarea gazului se face prin racordul, aflat la partea superioară a carcasei. Debitul de gaz este limitat atât superior cât şi inferior de pulverizarea lichidului prin fantă cu formarea spumei. 60
Stabilirea debitului optim de gaz se face prin încercări experimentale direct pe instalaţie în momentul pornirii. 4.6.6 Desprăfuitorul cu pulverizatoare rotative In acest tip de aparat gazul intra printr-un racord dispus tangenţial, la partea inferioară a zonei cilindrice a carcasei (fig. 4.20). Gazul se ridică către partea superioară, ajutat şi de ventilatorul plasat la ieşire, în racordul de evacuare a gazului epurat. Pe traseu sunt dispuse, la distanţe egale, pe axa aparatului, discuri cu orificii, care sunt alimentate cu apă printr-un racord conectat la un bazin de apă. Discurile sunt antrenate în mişcare de rotaţie de motoare electrice, etanşate special pentru a se evita pătrunderea apei în interior. Discurile aruncă picături fine de apă către pereţii aparatului, formând o pânză de picături fine până la peretele aparatului, iar pe perete se obţine o peliculă continuă de apă. Particulele de praf sunt antrenate fie de picăturile fine din spaţiul aparatului, fie de pelicula de apă de pe pereţi fiind dirijate către Fig. 4.20 Desprăfuitorul cu pulverizatoare partea inferioară a aparatului, într-un bazin. Nămolul depus pe fundul acestuia este evacuat periodic, iar apa limpezită poate fi reciclată. Aparatul reţine particule de pană la 0,3 0,6 µm. 61
4.6.7 Separator pentru aerosoli de clorură de amoniu Separatorul pentru aerosoli de clorură de amoniu este un aparat cu destinaţie specială, care a dat rezultate bune la reţinerea aerosolilor de bioxid de sulf. Gazul poluat intră prin racordul lateral (fig. 4.21) şi întâlneşte pelicula de apă de la baza aparatului 1, urcă apoi pe ţeava centrală 2, pe lângă conul cu poziţie reglabilă 3, către partea superioară. Conul reglabil şi pâlnia deflectoare 4 Fig. 4.21 Separator de aerosoli de clorură de amoniu. reglează debitul de gaz, impiedicandu-1 să părăsească prea repede aparatul. Înainte de ieşirea din aparat, gazul trece printr-un separator de picături 5 şi părăseşte spaţiul prin racordul situat pe capacul aparatului. Amestecul de picături din separator este dirijat de pâlnia 4 către peretele sferic 6, ce susţine conducta centrală şi se scurge prin ţeava laterală 7, situată la baza aparatului. Aerosolii de clorură de amoniu au dimensiuni de 0,15 1,15 µm situându-se printre cei mai fini aerosoli, ceea ce îi face foarte greu de reţinut. Consumul de apă este de 0,5 4,5 l/m 3 de gaz. 62
4.7 Utilaje pentru separarea particulelor solide prin filtrare Filtrarea este operaţia prin care gazul încărcat cu particule solide, este trecut printr-o suprafaţă filtrantă în care sunt reţinute particulele de praf. Suprafeţele filtrante sunt de forme şi din materiale diferite: - materiale sintetice poroase sub formă de plăci; - materiale fibroase în strat (azbest, vată din sticlă) susţinute de plase metalice; - materiale granulare vărsate (nisip sau corpuri de umplutură). - materiale textile de formă tubulară. 4.7.1 Filtre cu saci La trecerea amestecului de aer şi material solid în formă de praf printr-o ţesătură de pânză, cea mai mare parte a materialului solid este reţinută, iar aerul cu urme de praf trece prin pânză. In timpul funcţionării pânza se îmbâcseşte cu praf, fapt care ajută la o mai bună filtrare a aerului. Dacă în timpul funcţionării pânza nu este scuturată, pe partea pe care pătrunde aerul, se formează un strat de praf, care acţionează ca un strat filtrant suplimentar. Gradul de îmbâcsire al pânzelor de filtru se evaluează în mod obişnuit în g/m 2. In cazul în care pânza este scuturată în timpul funcţionării, o parte din praful depus pe suprafaţă cade, iar rezistenţa ţesăturii la trecerea aerului nu mai este cea iniţială. După mai multe scuturări în timpul funcţionării, pânza recapătă rezistenţa iniţială, care depinde atât de felul ţesăturii cât şi de materialul care trebuie separat. Suprafaţa ţesăturii se eliberează mult mai bine de praf dacă, afară de scuturare, pânza este supusă unui curent de aer proaspăt care pătrunde prin ţesătură în sens opus celui la care lucrează la filtrare. Rezistenţa pânzei este mai mică în acest caz decât în cazul unei scuturări simple. Dacă scuturarea şi suflarea pânzelor se fac la intervale scurte, 3-4 min., rezistenţa poate fi considerată practic constantă în timp. Filtrele cu saci pot fi cu pânze fixe, cu scuturare, cu scuturare şi suflare, cu suflare. Filtrarea aerului se face ca urmare a trecerii acestuia prin ţesătura textilă din care sunt executaţi sacii, impurităţile existente în curentul de aer fiind reţinute de ţesătură. In figura 4.22 este prezentat un filtru cu pânze xe, montate în zig-zag pentru mărirea suprafeţei filtrante. Filtrele cu pânze fixe se scutură normal la perioade de 8 sau 24 ore. Ne fiind o suflare în sens invers celui cu funcţionare normală, se foloseşte pânză subţire, netedă şi fără scame. Pentru a 63
Fig. 4.22. Filtru cu pânze fixe proteja pânzele filtrului, se recomandă pentru concentraţia iniţială a prafului, să nu depăşească 150 g/m 3. In cazul concentraţiilor iniţiale mai mari, se recomandă o curăţire prealabilă cu alte mijloace, ca cicloane, multicicloane etc. Debitul normal pentru acest gen de filtre este de 40-50 m 3 /h m 2 ; la valori mai mari rezistenţa la trecerea aerului prin filtru creşte mult. Eficienţa acestor filtre este de 98-99,8% pentru debitul normal de 40 m 3 / h m 2. Aerul care pătrunde prin ne etanşeităţile din mantaua filtrului, atunci când lucrează în depresiune pe conducta de absorbţie, ajunge la 25% din volumul util. Filtrele cu scuturare pot fi cu scuturare mecanică sau cu dispozitive acţionate manual. Fig. 4.23 Filtru cu saci cu scuturare mecanică Fig. 4.24 Filtru cu saci cu scuturare şi suflare. Un exemplu de filtru cu pânză cu scuturare este cel prezentat în figura 4.23. Motorul electric 1 acţionează prin intermediul reductorului 2, cama 3. Cei patru saci 5, prin piesele lor de la partea superioară, sunt legaţi rigid de tija 4, 64
care este ridicată încet cu ajutorul camei 3 şi, la o anumită poziţie, este lăsată să cadă brusc în jos. Prin căderea bruscă a tijei, se produce scuturarea sacilor de praful depus în interior. Amestecul de aer şi praf intră prin gura de intrare 6, iar aerul iese prin gura de evacuare 7. Suprafaţa de filtrare la acest utilaj este de 3 m 2. Încărcarea maximă la acest gen de filtre este de 180 m 3 /h m 2, corespunzătoare la o rezistenţă a pânzei de filtrare de (0,8-1) 10 3 N/m 2. La încărcări mai mari de 180 m 3 /h m 2, se observă străpungeri locale, care reduc mult eficacitatea. Frecvenţa scuturării la acest gen de filtre este în funcţie de concentraţia amestecului, variind de la 1 la 15 scuturări pe minut. Dimensiunile uzuale pentru saci sunt diametre de la 120 mm la 200 mm şi înălţimea de la 1500 până la 3000 mm. Unii proiectanţi adoptă pentru saci forma tronconică, admiţând ca această variantă asigură o scuturare mai eficientă. În industrie sunt folosite adesea filtre cu scuturare şi suflare (fig.4.24). Acesta se compune dintr-o cutie metalică 3, fixată pe cadrul metalic 16. Cutia este împărţită în mai multe compartimente în interiorul cărora sunt fixaţi sacii 4, executaţi din ţesătură din lână de calitate superioară. Partea inferioară a sacilor este fixată la capacul care desparte buncărul 2 de cutia propriu zisă, iar partea superioară la suportul 5. În timpul funcţionării o cameră se află în regim de scuturare iar cealaltă în regim de filtrare, fiecare cameră trecând pe rând în regim de scuturare. În regim de filtrare, aerul pătrunde în filtru prin conducta 1 şi trece prin buncărul 2 în interiorul sacilor 4. Particulele de material sunt reţinute, de ţesătura sacilor, iar aerul care iese din saci este aspirat prin conducta 10, în colectorul de aer filtrat 12. În acest timp clapeta 14 este deschisă, iar clapeta 13 este închisă. Pentru scuturare, cama 9 fixată pe axul 8 antrenată în mişcare de rotaţie roteşte periodic pârghia 7, care ridică si coboară tija 6 a suportului 5, scuturând astfel sacii. În acest timp, clapeta 14 este închisă, iar clapeta 13 deschisă. Aceasta permite ca prin conducta 11 să se sufle în interiorul camerei aer curat, pentru curăţare, care pătrunde în saci din exterior spre interior. Scuturarea sacilor împreună cu curăţirea lor cu aer, fac ca particulele de material să se desprindă de ţesătură şi să cadă în buncărul 2, de unde sunt evacuate cu ajutorul transportorului elicoidal 15. Pentru a se putea urmări funcţionarea filtrului, la partea sa superioară se află pasarela 17. Încărcarea acestor filtre este de 150-180 m 3 /h m 2. Pierderea de presiune variază mult în funcţie de tipul pânzei folosite. 65
In figura 4.25 este reprezentată schematic o instalaţie cu filtru cu suflare în sens opus celui cu funcţionare normală. Spre deosebire de filtrul din figura 4.24, în timpul suflării nu se produce scuturarea sacilor. Din desen se vede că este vorba de o instalaţie în vacuum. Pompa 1 produce depresiunea necesară în instalaţie. Aerul pătrunde în sistem prin obturatorul 2, iar materialul pulverulent din buncărul 3 cade în curentul de aer la deschiderea sertarului 4. Materialul solid este antrenat prin conducta 6 în buncărul 7, unde particule mari se depun, iar praful fin împreună cu aerul Fig.4.25 Instalaţie cu filtru cu scuturare. ajunge la pânza de filtru 8. 4.8 Utilaje pentru separarea particulelor solide prin procedee electrice 4.8.1 Filtrele electrostatice Acestea sunt probabil cele mai potrivite pentru reţinerea prafului, utilizate atât pentru particule micrometrice, cât şi pentru cele mai mari atât la presiuni, umidităţi şi temperaturi scăzute, cât şi ia valori ridicate ale acestora. Căderea de presiune pe traseul gazelor de ardere este neglijabilă astfel încât cheltuielile de energie sunt reduse la minimum. Principiul de funcţionare a filtrului electrostatic este arătat în fig. 4.26. Este un aparat care utilizează forţa electrostatică pentru a reţine particulele solide sau lichide din gazele de ardere. Gazele trec printr-un câmp electric intens creat între electrozi de polarităţi opuse. Electrozii de descărcare, numiţi aşa din cauza descărcării datorate aplicării unei tensiuni înalte încarcă particulele cu sarcină negativă. Aceste particule sunt apoi atrase de electrozii de colectare, care sunt încărcaţi pozitiv. Particulele formează astfel un strat pe electrozii colectori (pozitivi), care este eliminat printr-un sistem de scuturare mecanică şi colectat relativ uşor. 66
În filtrele umede particulele de praf sau picăturile de lichid formează un strat fluid care se scurge prin gravitaţie într-o pâlnie de evacuare (fig. 4.27). Dintre caracteristicile care le recomandă mai amintim: reţin cantităţi de până la 1 mg/m 3 N, pierderea de presiune pe traseul gazelor de ardere este maximum 250 N/m 2, au o toleranţă considerabilă la fluctuaţiile de funcţionare, praful este reţinut în starea sa originală, construcţie robustă şi durată mare în exploatare, efectele abrazive sunt moderate, cer un personal de exploatare minim. Pentru reducerea energiei electrice consumate şi creşterea eficienţei de 67
filtrare unele firme au adus îmbunătăţiri modelului clasic prin utilizarea de aparate care produc energie pulsatorie. Se reduce astfel energia electrică de 6-9 ori. 4.8.2 Filtre electrice Fig. 4.28 Principiul desprăfuirii electrice. Filtrele electrice se utilizează numai pentru purificare suplimentară, când anumite cerinţe de protecţie a mediului o impun. Principiul desprăfuirii electrice este indicat în figura 4.28. Catodul 1, format dintr-un fir metalic se găseşte în interiorul tubului 2, care formează anodul. Curentul de aer pătrunde prin ştuţul 3 şi iese prin ştuţul 4. Trecând prin câmpul electric format între catodul 1 şi anodul 2, gazul se ionizează. Primii ioni care au luat naştere întâlnesc la rândul lor alte molecule de gaz pe care le ionizează, astfel că în mod progresiv gazul capătă un grad ridicat de ionizare. Particulele solide întâlnind în calea lor ioni, se ionizează şi sunt atrase la anod, dacă particula este încărcată negativ. In practică se întâmplă acest lucru, atunci când se produc descărcări electrice printr-un fir metalic de diametru mic, adus la o sarcină negativă ridicată. Raza tuburilor anodice se alege între 75 mm şi 150 mm, iar diametrul firelor catodice se alege de 2 mm pentru gaze inerte şi 4 mm pentru gaze acide. Timpul de trecere a gazului prin filtru este de 2-3,5 secunde. După forma electrozilor aparatele industriale de purificare electrică a gazelor pot fi: filtre tubulare şi filtre cu plăci. Filtrele electrice tubulare folosesc ca electrod de depunere tuburi verticale cu secţiune circulară, pătrată sau hexagonală, cu diametrul de 150 300 mm, în interiorul cărora, de-alungul axei, sunt întinse sârme conductoare cu diametrul de 1,5-2 mm, constituind electrozii de ionizare. Tuburile au lungimi de 3-4 m şi sunt străbătute de gaz în paralel (fig. 4.29). Aerul impurificat pătrunde în filtru prin conducta 1, trece prin tuburile de depunere 2, în care se găsesc electrozii de ionizare 3; particulele în suspensie se depun pe suprafaţa interioară a tuburilor, iar aerul purificat părăseşte aparatul prin conducta 4. Filtrele conductoare sunt fixate de un cadru 5, care se sprijină pe izolatorii 6. Filtrul mai este prevăzut cu un dispozitiv de lovire 7, pentru scuturarea electrozilor. Praful rezultat din separare este colectat în fundul conic 8 al 68
Fig.4.29 Filtru electric tubular Fig. 4.30 Filtre electrice cu plăci aparatului, de unde se evacuează. Circulaţia aerului se face de sus în jos, ceea ce face ca acesta să ajungă la izolatoare deja purificat, evitându-se astfel murdărirea lor. Montarea perfect centrată a conductorilor în interiorul tuburilor este dificilă şi există posibilitatea deplasării lor. Filtrele electrice cu plăci (fig.4.30), pot funcţiona în poziţie verticală sau orizontală, lungimea plăcilor care constituie electrozii de depunere fiind de 3-5,5m. Plăcile sunt construite din tablă dreaptă sau ondulată, din plase de sârmă sau grătare, iar electrozii de ionizare sunt conductori suspendaţi între plăci Aerul impurificat intră prin ştuţul 1 şi este forţat de pereţii despărţitori 2 să parcurgă spaţiul dintre plăcile 3 şi conductorii de ionizare 4 de jos în sus, având loc separarea prafului. Aerul purificat iese din filtru prin racordul 5, iar praful se colectează în partea inferioară conică a aparatului. Filtrele cu plăci, spre deosebire de cele tubulare, nu pun probleme deosebite în ceea ce priveşte montajul şi de asemenea scuturarea lor se face mai comod. Insă datorită eficacităţii mai mari a câmpului electric şi a repartiţiei mai bune a gazului, în filtrele electrice tubulare se ating grade mai mari de purificare şi debite mai mari ale gazului, ceea ce le recomandă în cazurile când este 69
necesară o separare înaintată sau când electrozii nu trebuie scuturaţi. In unele aparate electrice, separarea are loc în două stadii distincte. Astfel, într-un prim stadiu se produce ionizarea între doi electrozi (tub şi fir), între care există un câmp ne uniform (diferenţa de potenţial 13 000 volţi), după care în al doilea stadiu are loc migrarea particulelor către suprafaţa de colectare, într-un câmp electric uniform, creat între două plăci paralele cu diferenţă de potenţial de 6 000 volţi. Aceste separatoare au eficienţă mai mare si sunt foarte compacte. 4.9 Aparate de curăţire prin spălare O altă categorie de aparate sunt: turnurile de spălare cu sau fără umplutură, spălătoarele centrifuge, spălătoarele mecanice şi separatoarele cu spumă. Turnurile de spălare sunt aparate cilindrice verticale prevăzute cu Fig. 4.31 Turn de spălare cu umplutură Fig. 4.32 Spălător centrifugal cu film de lichid. Fig. 4.33 Spălător centrifugal cu lichid pulverizat umplutură sau goale în interior, în care are loc curgerea în contracurent a aerului şi lichidului de spălare. In figura 4.31 este prezentat un turn de spălare cu umplutură, în care lichidul stropit curge de sus în jos, iar aerul impurificat trimis sub grătarul pe care se află aşezată umplutura, circulă de jos în sus şi iese pe la partea superioară a aparatului. Eficacitatea acestor turnuri este cuprinsă între 75% şi 85%, pe când la turnurile goale este ceva mai redusă, 60-75%. Spălătoarele centrifugale pot fi cu film de lichid sau cu lichid pulverizat şi se caracterizează prin faptul că intrarea aerului se face tangenţial, astfel încât datorită forţei centrifuge, amestecul gaz - solid se deplasează în aparat după o spirală. In primul caz (fig.4.32) lichidul este stropit pe pereţii aparatului prin nişte duze şi se prelinge sub formă de peliculă. Particulele solide care vin în 70
contact cu acest film de lichid sunt reţinute şi curg odată cu el la partea inferioară a aparatului. In cazul spălătorului din figura 4.33, lichidul este introdus printr-o conductă centrală prevăzută cu orificii, de unde este fin pulverizat în aparat. Particulele de praf din aerul impurificat introdus tangenţial, întâlnind aceste picături, se separă şi cad la partea inferioară a spălătorului, iar aerul purificat iese pe la partea superioară. Eficacitatea acestor turnuri de spălare este de 85-87 %, dar, ca şi în cazul cicloanelor, cu cât diametrul aparatului este mai mic, cu atât eficacitatea lui este mai mare, ajungând până la 98%. Spălătoarele mecanice asigură realizarea unui contact cât mai bun între gaz şi lichid prin mişcarea unor elemente mobile. Dezintegratorul din figura 4.34 constă dintr-o carcasă metalică sub formă de melc 1, în care se roteşte axul orizontal 2, prevăzut cu două conuri de tablă perforată 3 şi un disc 4. Pe acest disc sunt fixate tijele orizontale 5 dispuse pe 3-4 cercuri concentrice intercalate Fig. 4.34 Dezintegrator între cercurile alcătuite din tijele 6 ale statorului. La periferia discului sunt montate paletele 7 care servesc la spălarea şi separarea aerului de apă şi paletele de ventilator 8, necesare transportului aerului prin aparat. Apa de spălare 71
introdusă prin conductele 9 este fin pulverizată prin orificiile conurilor 3 şi se amestecă cu gazul brut introdus în centrul aparatului. Amestecul trece prin sistemul de tije 5 şi 6, îmbunătăţindu-se astfel contactul între aer şi lichid. Apa cu particulele solide antrenate se colectează, datorită forţei centrifuge, în canalul 10, iar aerul purificat este evacuat prin paletele ventilatorului prin canalul 11. Capacitatea de prelucrare a dezintegratoarelor este de 50-60 m 3 /min, consumul de energie pentru 1000 m 3 de aer fiind de 5-6 kwh. Aceste separatoare sunt complicate din punct de vedere constructiv şi lucrează la temperaturi de maximum 60 o C; se folosesc mai ales în industria metalurgică pentru purificarea gazului de furnal. Separatoarele cu spumă se bazează pe faptul că suprafaţa mare de contact, oferită de spume între faza gazoasă şi lichidă, permite reţinerea suspensiilor solide dintr-un gaz. Aparatul din figura 4.35 constă dintr-un recipient 1 în care se găseşte un grătar orizontal 2. Lichidul de spălare de pe grătar, al cărui nivel este menţinut de pragul deversor 3, este adus în stare de spumă de către gazul brut trimis sub grătar prin orificiile acestuia. Spuma se deplasează continuu pe grătar cu particulele Fig. 4.35 Separator cu spumă dispersate reţinute, iar o parte din lichid împreună cu particulele mai mari se scurge prin orificii. In aceste separatoare, viteza aerului este de 1,3-3 m/s, iar înălţimea stratului de spumă este cuprins între 40 şi 100 mm. Au o eficacitate bună, pentru particule cu dimensiune minimă 5 µm. Fig. 4.36 Filtru cu apă Filtre umede Folosirea unui lichid pentru reţinerea unor particule fine existente într-un gaz, reprezintă o metodă eficientă de separare, care conduce la obţinerea unui gaz cu puritate înaltă. Ca agent de spălare se foloseşte în general apa, care este adusă în contact cu gazul impurificat sub formă de peliculă sau stropi fini. Contactul cât mai bun între gazul impurificat şi lichidul de spălare se realizează prin diferite variante constructive ale aparatelor pentru separare 72
umedă. Cel mai simplu aparat utilizat pentru purificarea umedă a aerului, la ieşirea din instalaţia de transport pneumatic, este filtrul umed din figura 4.36, care constă dintr-un recipient cilindric vertical, umplut parţial cu apă şi o conductă verticală deschisă la partea inferioară, coborâtă sub nivelul apei 1. Aerul cu praf introdus prin conducta 1, trece prin apă, impurităţile sunt reţinute în apă şi sunt eliminate sub formă de noroi, prin gura de evacuare 2. Aerul curăţat iese din filtru prin conducta 4. Pentru a se evita antrenarea particulelor de apă de către aer, la suprafaţa apei este montată o plasă de sârmă 3. Diametrul filtrului se adoptă astfel încât viteza aerului prin filtru să fie < 0,3 m/s. 4.10 Purificarea sonică a gazelor Separarea sistemelor gazoase eterogene prin procedee sonice se bazează pe proprietatea particulelor solide sau lichide de a se aglomera, datorită vitezelor diferite pe care acestea le capătă sub influenţa undelor sonore. Particulele astfel aglomerate pot fi apoi separate într-un ciclon. Pe cale sonică se pot separa particule cu dimensiuni sub 10 µm, frecvenţa undelor folosite fiind de 1-100 khz. Timpul necesar aglomerării este de câteva secunde şi, întrucât turbulenţa intensifică procesul, viteza gazului prin aparat trebuie sa fie de aproximativ1m/s. O instalaţie de purificare sonică constă dintr-un generator de unde, plasat într-un turn de aglomerare şi dintrun ciclon separator. Generatoarele de unde sonore pot fi de diferite tipuri constructive, în Fig. 4.37 Generatoare de unde sonore scopul separării fiind utile numai cele care furnizează puteri acustice suficiente. Dintre acestea fac parte generatoarele cu jet (fig. 4.37 a) alcătuite dintr-o duză 1 din care aerul iese cu viteză mare, ajungând în camera de rezonanţă 2, sau generatoare cu vârtej (fig. 4.37 b) în care aerul introdus tangenţial într-un tub cilindric produce zgomote puternice. Acestea au capacităţi mici de prelucrare (10-20 m 3 /h) şi frecvenţe de 6-65 Hz. 73
Fig. 4.38 Instalaţie pentru purificare sonică a gazelor In vederea curăţirii aerului de particulele de apă sau alte lichide se utilizează instalaţia prezentată în figura 4.38. Aerul impurificat introdus prin conducta 1 străbate turnul de coagulare 2, în care generatorul sonic 3 creează câmpul sonic necesar separării, după care părăseşte aparatul intrând în ciclonul 4. Aerul purificat iese prin conducta 5, iar picăturile de apă sau alte lichide ies prin conductele 6 şi 7. Instalaţia mai este prevăzută cu un compresor de aer 8 pentru acţionarea generatorului sonic şi cu duzele 9 pentru umezirea aerului brut. Eficienţa separatoarelor sonice este destul de ridicată, au un cost ridicat al exploatării, dar pentru aceeaşi capacitate, investiţiile sunt mult mai reduse decât la filtrele electrice. 4.11 Procedee de reducere a oxizilor de azot din gazele de ardere Oxizii de azot din gazele de ardere se formează datorită combustiei cu un exces de aer. Cantitatea cea mai mare o constituie monoxidul de azot (NO) şi bioxidul de azot (NO 2 ). Cantitatea de monoxid de azot formată creşte o dată cu temperatura, pe când cea de bioxid de azot scade. Monoxidul de azot se oxidează în atmosferă devenind bioxid de azot. Acesta, la rândul său, împreună cu apa, poate forma acidul azotic, contribuind astfel la creşterea acidităţii atmosferei şi respectiv a solului. O moleculă de bioxid de azot disociază sub influenţa radiaţiilor ultraviolete într-o moleculă de monoxid de azot şi un oxigen radical. Moleculele, în mod normal, reacţionează din nou formând NO 2, iar dacă acest echilibru este stricat, va exista oxigen radical în exces. Oxigenul radical poate reacţiona cu o moleculă de oxigen formându-se ozon. în acest fel oxidarea fotochimică rezultată favorizează formarea smogului. Molecula de ozon formată este foarte stabilă, cu o durată de viaţă de peste 100 de ani, ceea ce înseamnă că va ajunge în stratosfera, unde va contribui la creşterea efectului de seră. 74
Pentru evitarea eliminării oxizilor de azot în atmosferă există două soluţii diferite: împiedicarea formării acestora şi reducerea celor deja formaţi. Există câteva tehnici pentru împiedicarea formării de NOx în cantităţi mari, toate având ca principiu arderea cu coeficienţi de exces de aer foarte scăzuţi. Ele se numesc arzătoare de NOx scăzut. Una dintre metode constă în montarea arzătoarelor în colţurile focarelor astfel încât aerul secundar de ardere şi combustibilul să nu fie conţinute în acelaşi jet. Jeturile de combustibil se întâlnesc tangenţial în centru! focarului, formând o zonă de ardere circulară (fig.4.39) Tratarea oxizilor de azot din gazele de ardere poate fi efectuată prin mai multe metode, care pot fi grupate în două mari categorii: uscată şi umedă. Dintre procedeele uscate cele mai importante sunt cele cu reducere catalitică selectivă şi cu reducere necatalitică selectivă. 75