Odsiřování
Ochrana ovzduší ZS 2011/2012
1
Úvod • Produkce emisí SO2 – antropogenní zdroje: • zejména spalování fosilních paliv obsahujících síru • různé průmyslové procesy – přírodní zdroje: • bakteriální činnost, vulkanická činnost, požáry vegetace, aerosoly z mořské tříště
2
Oxid siřičitý SO2 a oxid sírový SO3 Oxid siřičitý • Bezbarvý, nehořlavý plyn se štiplavým zápachem • Mmol,SO2 = 64,06 kg/kmol • Vmol,SO2,N = 21,89 m3/kmol • ρSO2,N = 2,93 kg/m3 • Čichový práh • V ovzduší přechází na oxid sírový SO3 – bezbarvý plyn – ρSO3,N = 1,995 kg/m3
3
Oxid siřičitý SO2 a oxid sírový SO3 • Hydratace vzdušnou vlhkostí: SO2 SO3 • Oxidy síry – součást „londýnského smogu“ Zdravotní účinky SO2 • akutní • při dlouhodobé expozici a vyšších koncentracích Negativní účinky SO2
4
Legislativa Imise (dle NV č. 597/2006 Sb.) • Imisní limity pro SO2 jako součást limitů pro ochranu zdraví • Imisní limit pro ochranu ekosystémů a vegetace Emise (dle NV č. 146/2007 Sb.) • Emisní limity pro SO2 ze spalovacích procesů • Pro ZV, V a S zdroje • Podle druhu paliva • Podle data uvedení do provozu
5
Emise SO2 • Významný pokles v 90. letech min. století • Po r. 2000 okolo 220 kt/rok • V r. 2008: 174 kt, většina jsou emise ze stacionárních zdrojů, hlavně ZV a V
6
Metody snižování emisí síry • Vznik emisí • S se oxiduje na SO2, který se dále (pouze 2%) oxiduje na SO3 • Při spalování tuhých paliv – většina S přechází na SO2, zbytek se zachytí v popelovinách • Při spalování kapalných a plynných paliv – veškerá S přechází na SO2 • Závislost množství emisí na měrné sirnatosti paliva S m ( g síry / MJ ) =
S p (%) ⋅ 10 Qr ( MJ / kg )
• ČR H.U.: Sp = 0,5 až 1,4 %, Qr = 10 až 20 MJ/kg, Sm = 0,4 až 1,3 gsíry/MJ 7
Metody snižování emisí síry • Požadavky na kvalitu paliv z hlediska ochrany ovzduší pro M a S zdroje – Vyhláška MŽP č. 13/2009 Sb.
• Základní způsoby odsíření spalin: • spalování nízkosirnatých paliv • odsiřování uhlí • odsiřování spalin
8
Odsiřování uhlí • Problematické • Metody: – mechanické – chemické – biologické • Síra je v uhlí ve 3 formách: – pyritická – síranová – organická
9
Odsiřování uhlí Mechanické postupy • Separace pyritické síry Chemické postupy • Převedení uhlí do kapalné nebo plynné fáze a následné snížení obsahu S Biologické postupy • Loužení uhlí vodou → vylouhování síranové síry • Snižování obsahu pyritické síry pomocí bakterií • Nevýhody • Obecně – nízká účinnost, komplikované, drahé, nevyužívají se 10
Odsiřování uhlí Tlakové zplyňování uhlí • Chemický postup • Tlakové zplyňování uhlí kyslíkem a vodní párou v tlakovém generátoru • Produktem energoplyn • Využití energoplynu • Tlaková plynárna ve Vřesové – 26 tlakových generátorů se sesuvným ložem Lurgi – paroplynový dvojblok o výkonu 2 x 185 MW
11
Odsiřování uhlí • Tlaková plynárna ve Vřesové
12
Odsiřování spalin • Jediná široce aplikovaná metoda • Nezbytná pro dodržení E.L. • Charakteristické rysy odsiřování
13
Odsiřování spalin • Řada způsobů odsiřování • Dělení podle hlediska regenerace činidla: – metody regenerativní – metody neregenerativní • Dělení podle hlediska fáze: – suché metody – polosuché metody – mokré metody • Dělení podle hlediska místa procesu odsiřování: – odsiřování přímo v kotli – odsiřování za kotlem
14
Odsiřování spalin • Kritéria pro výběr odsiřovací metody: – splnění emisních limitů, – složitost technologie, – prostorová náročnost, – provozní spolehlivost, – investiční a provozní náklady, – vyřešení problematiky likvidace produktu odsiřování
15
Suchá aditivní vápencová metoda • Nástřik suchého aditiva do ohniště nad zónu plamene • Aditiva: – CaCO3 – CaMg(CO3)2 – CaO • Kalcinace vápence – při t = 900 °C • Reakce CaO s SO2 – při t = 600 až 1000 °C
CaO + SO2 + 1 2 O2 → CaSO4
CaCO3 → CaO + CO2 CaO + SO2 → CaSO3
CaSO3 + 1 2 O2 → CaSO4 16
Suchá aditivní vápencová metoda • Schéma
• CaSO4 – odloučen s popílkem v EO • Účinnost závisí na: t, τ, jemnosti mletí, a
a=
M CaO M CaO ,min
17
Suchá aditivní vápencová metoda • Účinnost odsiřování ηSO2 η SO =
CSO2 ,výstup (bez odsirovani) − CSO2 ,výstup (s odsirovanim )
2
CSO2 ,výstup (bez odsirovani)
• Při obvyklém a = 2 je ηSO2 = maximálně 50 % • Výhody • Nevýhody
18
Suchá aditivní vápencová metoda • Využití • Schéma – el. Tisová I (do r. 1997)
19
Fluidní spalování s aditivy
• Fluidní kotle – vyšší účinnost suché aditivní metody • Vhodná pracovní teplota 850 °C • Dostatečná doba setrvání aditiva • Výhody • Nevýhody
20
Fluidní spalování s aditivy • Kotle se stacionární fluidní vrstvou – Citlivé na zrnitost aditiva – ηSO2 = 60 % při a = 2 • Kotle s bublající fluidní vrstvou – vyšší ηSO2 • Kotle s cirkulující fluidní vrstvou – nejdokonalejší – horký primární odlučovač – ηSO2 = 80 až 85 % při a = 1,5, ηSO2 = přes 90 % při a = 2
21
Fluidní spalování s aditivy • Kotel s cirkulující fluidní vrstvou a přidáváním aditiva
22
Intenzifikace suché aditivní metody • Schopnost hydratovaného CaO, tj. Ca(OH)2 vázat SO2 při nízkých teplotách blízkých rosnému bodu tr • Teplota spalin na výstupu z odsiřovací komory – alespoň o 10°C vyšší než tr
V – výstup blízko φ = 1 ∆tr=& ∆tad
23
Intenzifikace suché aditivní metody
• Rozprašování vody v odsiřovací komoře
CaO + H 2 O → Ca (OH )2
SO2 + Ca (OH )2 → CaSO3 + H 2 O
SO2 + Ca (OH )2 + 1 2 O2 → CaSO4 + H 2O
SO3 + Ca (OH )2 → CaSO4 + H 2 O • Suché produkty
24
Intenzifikace suché aditivní metody
25
Intenzifikace suché aditivní metody • Recyklace nezreagovaného CaO • Suchá a mokrá recyklace • LIFAC (fa Tampella) suchá recyklace
suchá a mokrá recyklace
26
Intenzifikace suché aditivní metody • Účinnost odsiřování je silně závislá na rozdílu mezi tspalin a tr
• Řízení teploty • ηSO2 = 75 až 80 % při a = 2
27
Polosuchá (mokrosuchá) vápenná metoda • Rozprašovací sušárna • Nástřik vodní suspenze Ca(OH)2 • Adiabatické odpařování vody a ochlazení spalin
Reaktor od fy Niro Atomizer s rotačním rozprašovačem
28
Polosuchá (mokrosuchá) vápenná metoda • Aditivum: – CaO – Ca(OH)2 • Reakce: SO + Ca (OH ) → CaSO + H O 2 3 2 2 SO2 + Ca(OH )2 + 1 2 O2 → CaSO4 + H 2 O SO3 + Ca (OH )2 → CaSO4 + H 2 O
• Výborná účinnost při odstraňování chlorovodíku HCl a flurovodíku HF • ηHCl, HF = přes 90 % při a = Ca : HCl (HF) = 1
HCl + Ca(OH )2 → CaCl 2 + 2 H 2 O
HF + Ca (OH )2 → CaF2 + 2 H 2 O
29
Polosuchá (mokrosuchá) vápenná metoda • Vznikající produkt • Omezená využitelnost Účinnost odsiřování • Tím vyšší, čím je tvýstup blíže tad • Vyšší lepivost → provozuschopnost ∆tad = 10 až 20 °C • Recirkulace produktu • ηSO2 = 75 % při a = Ca:S = 1,5 • ηSO2 = 80 % při a = Ca:S = 1,7
30
Polosuchá (mokrosuchá) vápenná metoda
• Účinnost odsiřování
• Nebezpečí kondenzace spalin za reaktorem • Koncový odlučovač
31
Polosuchá (mokrosuchá) vápenná metoda Schéma
32
Polosuchá (mokrosuchá) vápenná metoda
• Využití • Výhody • Nevýhody
33
Mokrá vápencová vypírka • V současnosti nejužívanější metoda při odsiřování velkých zdrojů
• Vývoj – rozdělení podle produktu – získávání využitelného energosádrovce CaSO4·2H2O – získávání nevyužitelného kalu
34
Mokrá vápencová vypírka • SO2 se vypírá vodní suspenzí uhličitanu vápenatého CaCO3 nebo vodní suspenzí vápna Ca(OH)2 SO2 + CaCO3 → CaSO3 + H 2 O SO2 + Ca (OH )2 → CaSO3 + CO2
• Další reakce CaSO3 CaSO3 + SO2 + H 2O → Ca (HSO3 )2 Ca ( HSO3 ) 2 + CaCO3 → 2 CaSO3 + H 2O + CO2
• Oxidace CaSO3 a Ca(HSO3)2 při pHopt = 5 až 6, při nižším pH vyšší tvorba úsad CaSO3 + 2 H 2 O + 1 2 O2 → CaSO4 ⋅ 2 H 2 O Ca (HSO3 )2 + 2 H 2 O + 1 2 O2 → CaSO4 ⋅ 2 H 2 O + H 2 SO3 35
Mokrá vápencová vypírka • Sumární vyjádření procesu: SO2 + CaCO3 + 1 2 O2 + 2 H 2 O → CaSO4 ⋅ 2 H 2 O + CO2
• Sorbernt – většinou vápenec CaCO3 – mletí • Aditiva
36
Mokrá vápencová vypírka • Účinnost odsiřování ηSO2 = 95 % a více při a = CaCO3 : SO2 = = 1,02 až 1,07 • Účinné zachytávání HCl a HF s účinností nad 90 % 2 HCl + CaCO3 → CaCl 2 + CO2 + H 2 O
2 HF + CaCO3 → CaF2 + CO2 + H 2 O
• Proces odsíření v absorbéru • Spaliny nejdříve zbaveny popílku a ochlazeny • Nutná ochrana proti korozi
37
Mokrá vápencová vypírka Protiproudý bezvýplňový absorbér • Nejčastější • Vstup spalin ve spodní části nad jímkou absorbéru • Absorpční zóna • topt = 60 °C, chlazení spalin • Odlučovač kapek • Jímka absorbéru – oxidační zóna – neutralizační zóna
38
Mokrá vápencová vypírka Protiproudý bezvýplňový absorbér Babcock & Wilcox
39
Mokrá vápencová vypírka Souproudý absorbér • Menší rozměry • Přívod spalin a absorpční suspenze vrchem absorbéru • Umělohmotná výplň
40
Mokrá vápencová vypírka Souproudo-protiproudý absorbér • Kombinace protiproudého a souproudého absorbéru
Absorbér SHL
41
Mokrá vápencová vypírka Tryskově-bublinový absorbér • Přívod spalin do absorpční suspenze řadou trubek • Tvorba bublin a pěny
42
Mokrá vápencová vypírka Protiproudý absorbér se dvěma okruhy • Hasicí okruh • Absorpční okruh
protiproudý 43
Mokrá vápencová vypírka Ochlazení neodsířených a dohřev odsířených spalin • Regenerativní výměníky tepla • Rekuperativní výměníky tepla • Menší zdroje – ve výměníku tepla vnějšími zdroji Chladicí věže s přirozeným tahem • Bez dohřevu spalin, spalinového ventilátoru a komína • Odpar skrápěcí vody
44
Mokrá vápencová vypírka • Regenerativní výměník tepla (REGAVO)
45
Mokrá vápencová vypírka • Rekuperativní výměník tepla (EKOGAVO)
46
Mokrá vápencová vypírka • Produkt: energosádrovec CaSO4·2H2O • Odvod z jímky absorbéru → hydrocyklóny → pásové n. bubnové filtry → dosušení → příp. briketování • Využití • Výroba sádry CaSO4·½H2O – kalcinací
CaSO4 ⋅ 2 H 2O ↔ CaSO4 ⋅ 1 2 H 2O + 3 2 H 2O – využití ve stavebnictví
47
Mokrá vápencová vypírka • Problém tvorby úsad a nánosů • Nánosy – měkké – tvrdé • Odstraňování • Nutná správná konstrukce absorbéru • Nutné zvládnutí technologického procesu
48
Mokrá vápencová vypírka Výhody Nevýhody
49
Mokrá vápencová vypírka Schéma
50
Mokrá vápencová vypírka Schéma odsiřování v el. Chvaletice s chladicími věžemi
51
Mokrá vápencová vypírka • Nejrozšířenější metoda odsiřování • V ČR využití technologií řady firem Parametry odsiřovacího zařízení elektrárny Chvaletice počet a výkon odsiřovaných bloků
4 x 200 MWe
počet absorbérů
2
objem spalin do jednoho absorbéru
583 200 až 2 174 400 Nm3/h
obsah SO2 v nevyčištěných spalinách
7 000 mg/Nm3
koncentrace popílku na vstupu do absorbéru
max. 200 mg/Nm3
obsah SO2 v čistých spalinách
garantováno 400, běžně do 200 mg/Nm3
koncentrace TZL v čistých spalinách
garantováno 50, běžně do 20 mg/Nm3
účinnost odsíření
94,3 % a vyšší 52
Odsiřování Způsob odsíření z kotlů Skupiny ČEZ elektrárna
bloky
metoda odsiřování
Elektrárna Dětmarovice
4 x 200 MW
mokrá vápencová
Elektrárna Hodonín
50 MW, 55 MW
fluidní spalování
Elektrárna Chvaletice
4 x 200 MW
mokrá vápencová
Elektrárna Ledvice
3 x 110 MW
2 x polosuchá metoda 1 fluidní kotel
Elektrárna Mělník II
2 x 110 MW
mokrá vápencová
Elektrárna Mělník III
500 MW
mokrá vápencová
Elektrárna Počerady
5 x 200 MW
mokrá vápencová
Elektrárna Poříčí II
3 x 55 MW
fluidní spalování
Elektrárna Prunéřov I
4 x 110 MW
mokrá vápencová
Elektrárna Prunéřov II
5 x 210 MW
mokrá vápencová
Elektrárna Tisová I
2 bloky pro 3 x 57 MW + 1 x 12,8 MW
fluidní spalování
Elektrárna Tisová II
112 MW
mokrá vápencová
Elektrárna Tušimice II
4 x 200 MW
mokrá vápencová 53
Regenerativní metody • Regenerace činidla • Malé rozšíření Natrium-sulfitová metoda (metoda Wellmann-Lord) • Reakce v absorbéru Na 2 SO3 + SO2 + H 2 O → 2 NaHSO3
• • • • • •
Regenerace v odparce Využití SO2 Vstupní suroviny: NaOH nebo Na2CO3 Nejrozšířenější regenerativní metoda Výhody Nevýhody 54
Regenerativní metody Schéma natrium-sulfitové metody
55
Regenerativní metody Magnezitová metoda • Vypírka SO2 ve vodní suspenzi MgO • Reaktor za odlučovačem popílku • Konečný produkt MgSO3 – rozklad při vysokých T • Nežádoucí produkt MgSO4 • Výhody • Nevýhody
56
Katalytické metody • Suché metody • Regenerativní i neregenerativní • Katalytická oxidace SO2 na SO3 • Výhody • Nevýhody • Většinou v kombinaci s denitrifikací spalin
57
Katalytické metody Proces Cat-ox • Oxidace SO2 na SO3 na katalyzátoru V2O5 při T = 450 °C • Vypírání SO3 kyselinou sírovou v absorbéru
58
Katalytické metody Proces Haldor-Topsøe • Oxidace SO2 na SO3 na katalyzátoru V2O5 • Při chlazení kondenzována kyselina sírová ve skleněném chladiči
Proces Kyioura, proces Chiyoda 59
Adsorpční metody • Suché metody • Adsorpce SO2 na aktivním uhlí nebo koksu • Většinou regenerace činidla • Proces Sulfacid, proces Bergau-Forschung
60
Denitrifikace
Ochrana ovzduší ZS 2011/2012
61
Úvod • Pojem oxidy dusíku – NO – NO2 • Další formy NOx • Vznik NOx
62
Vlastnosti NO Oxid dusnatý • Vlastnosti • Mmol,NO = 30,01 kg/kmol • Vmol,NO,N = 22,41 m3/kmol • ρNO,N = 1,339 kg/m3 • I.L. nejsou stanoveny • E.L. nejsou pro NO samostatně stanoveny
63
Vlastnosti NO2 Oxid dusičitý • Vlastnosti • Mmol,NO2 = 46,01 kg/kmol • Vmol,NO2,N = 22,41 m3/kmol • ρNO2,N = 2,053 kg/m3 • Zdravotní účinky • Vznik • Podíl na tvorbě fotochemického smogu a kys. dešťů • I.L. pro NO2 • E.L. nejsou pro NO2 samostatně stanoveny
64
Emisní limity pro NOx E.L. pro NOx ze spalovacích procesů • Pro ZV, V a S zdroje • Podle paliva • Podle data uvedení do provozu
65
Vznik NOx • Spalovací procesy • Mobilní zdroje
• Denitrifikace → denitrifikace emisí NOx ze stacionárních zdrojů při atmosférickém tlaku • Primární opatření • Sekundární opatření
66
Vznik NOx při spalování plynných, kapalných a tuhých paliv • 3 způsoby vzniku • Termický NOx • Palivový NOx • Promptní NOx
67
Vznik NOx při spalování plynných, kapalných a tuhých paliv
68
Vznik NOx při spalování tuhých paliv • Závislost koncentrace vznikajících NOx s teplotou plamene
69
Vznik NOx při spalování tuhých paliv • Vliv přebytku spalovacího vzduchu α na tvorbu termických a palivových NOx
70
Vznik NOx při spalování tuhých paliv • Teplotu plamene při spalování tuhých práškových ovlivňuje: – α – tspal. vzduchu – Qpal
71
Vznik NOx při spalování tuhých paliv • Závislost podílu přeměny palivového N u tuhých a kapalných paliv na NOx na vlastním obsahu N v palivu
• Účinnost přeměny palivového N na NOx dále závisí na: α, velikosti prchavého podílu N v hořlavině, jemnosti mletí 72
Směr opatření k omezení tvorby NOx • α • Teplota ve spal. prostoru • Doba pobytu částic • Obsah N v palivu • Prchavý podíl v hořlavině • Mletí paliva 73
Primární opatření ke snížení tvorby NOx • • • •
Podle formy vznikajícího NOx Plynná paliva Tuhá paliva Kapalná paliva
• Obecně
74
Primární opatření ke snížení tvorby NOx Snížení tvorby termických NOx • teplota spalovacího vzduchu • α • ochlazení plamene Snížení tvorby palivových NOx • palivo • koncentrace kyslíku • teplotní gradienty ve spalovacím prostoru
75
Primární opatření ke snížení tvorby NOx • První generace – bez větší rekonstrukce spalovacího zařízení • Druhé generace – ke snížení koncentrace kyslíku v zóně intenzivního spalování a zrovnoměrnění teplotních gradientů • Třetí generace – komplexní opatření – 1. a 2. gen. + opatření ke snížení již vzniklého NOx
76
Primární opatření ke snížení tvorby NOx Stanovení koncentrace NO2 • Výpočtem • Obsah N – Np (%) – měrný obsah dusíku v palivu (g/MJ) • Příklad měrný obsah dusíku 0,5 g/MJ α = 1,4 stechiometrickými výpočty – max. teoretický obsah NO2 okolo 4000 mg/m3 účinnost přeměny N na NOx okolo 20 % → obsah NOx ve spalinách 0,2 x 4000 = 800 mg/m3 • Nutná aplikace některých primárních opatření 77
Primární opatření ke snížení tvorby NOx Spalování s nízkým přebytkem vzduchu α (LEA) • Metoda 1. generace • Seřízení hořáků • Nevýhody
78
Primární opatření ke snížení tvorby NOx Snížení předehřátí spalovacího vzduchu (RAPO) • Proti tvorbě termických NOx • Nižší přechod N do prchavého podílu • Nevýhoda u tuhých paliv
79
Primární opatření ke snížení tvorby NOx Stupňovitý přívod vzduchu – dvoustupňové spalování (TSC, BS) • První fáze • Druhá fáze • Nižší dynamika hoření • Nízkoemisní hořáky (LNB)
80
Primární opatření ke snížení tvorby NOx Stupňovitý přívod vzduchu – třístupňový přívod vzduchu
81
Primární opatření ke snížení tvorby NOx Analogie dvoustupňového spalování na celý spalovací prostor (BOOS, OFA, IFS) • Hlavní hořáky • Dopalovací hořáky
Porovnání provedení stupňovitého přívodu vzduchu v hořácích a ohništi 82
Primární opatření ke snížení tvorby NOx Dvoustupňový přívod paliva – třístupňové spalování ((TSC), IFR) • První fáze • Druhá fáze • Třetí fáze
• Různé varianty odstupňovaného přívodu paliva a odstupňovaného přívodu vzduchu → redukční pásmo nad plamenem 83
Primární opatření ke snížení tvorby NOx Recirkulace spalin (FGR) • Část spalin zpět • Snížení koncentrace kyslíku v plameni • Provozní a konstrukční komplikace při vyšší recirkulaci
84
Primární opatření ke snížení tvorby NOx Hořák s recirkulací spalin a stupňovitým přívodem vzduchu
85
Primární opatření ke snížení tvorby NOx • Negativní důsledky primárních metod
• Základní opatření ke snížení emisí NOx • Při nedostatečných primárních opatřeních – sekundární opatření
86
Technologie spalování s nízkou tvorbou NOx – spalování ve fluidních kotlích • Spalování ve fluidním loži • Spalování ve fluidních kotlích – bublající fluidní lože – cirkulující fluidní vrstva – tlakové fluidní lože • Výhody
87
Technologie spalování s nízkou tvorbou NOx – spalování ve fluidních kotlích Bublající fluidní lože • Nejčastěji pro menší jednotky
88
Technologie spalování s nízkou tvorbou NOx – spalování ve fluidních kotlích Cirkulující fluidní vrstva • Horký odlučovač
89
Technologie spalování s nízkou tvorbou NOx – spalování ve fluidních kotlích Tlakové fluidní lože • Bublající fluidní lože v tlakovém ohništi
90
Technologie spalování s nízkou tvorbou NOx – spalování ve fluidních kotlích • Vlastnosti fluidních kotlů • Nízká tvorba NOx
91
Sekundární opatření ke snížení tvorby NOx • Uplatnění • Drahé
• Suché metody – SNCR – SCR – jiné, např. NSCR • Mokré metody
92
SNCR – selektivní nekatalytická redukce • • • •
Redukce oxidů dusíku na N2 bez přítomnosti katalyzátoru Teplota Redukční činidlo Aplikace
Závislost účinnosti redukce na teplotě spalin
93
SNCR – selektivní nekatalytická redukce • 3 varianty provedení podle místa aplikace činidla – do spalovacího prostoru – za přehřívák páry – kombinace
Kombinovaný SNCR a SCR systém NOxMASTER Cascading Nox Control (fa Nalco FuelTech)
94
SNCR – selektivní nekatalytická redukce • Schéma SNCR metody u Teplárny Strakonice
95
SNCR – selektivní nekatalytická redukce • Reakční rovnice – použití amoniaku a vodného roztoku amoniaku – použití močoviny • Produkty • Přebytek aditiva • Účinnost • Nevýhody
96
SCR – selektivní katalytická redukce • • • •
Nejrozšířenější Redukce oxidů dusíku na N2 za přítomnosti katalyzátoru Teplota Redukční činidlo
• Aplikace • Reakční rovnice
• Produkty 97
SCR – selektivní katalytická redukce • Nutná správná teplota s ohledem na katalyzátor • Minimální přebytek aditiva • Účinnost
98
SCR – selektivní katalytická redukce Katalyzátory • Požadavky – vysoká aktivita při nízké provozní T a v širokém rozmezí teplot – vysoká selektivita – chemická odolnost – odolnost proti náhlým změnám teplot – mechanická odolnost – nízká tlaková ztráta – dlouhá životnost – nízká cena – využitelnost jako druhotné suroviny 99
SCR – selektivní katalytická redukce Katalyzátory • Vývoj • • • •
Katalyzátory na bázi platinových kovů V2O5 V2O5 na nosičích V2O5 na nosiči TiO2
• Zeolitické katalyzátory – zeolity – krystalické aluminosilikáty – molekulová síta 100
SCR – selektivní katalytická redukce Katalyzátory • Katalyzátory na bázi aktivního uhlíku – výroba
• Katalyzátor – charakteristika
101
SCR – selektivní katalytická redukce Katalyzátory • Stavba katalyzátorů • Moduly (monolity) – kanálky (honeycomb) – kanálky tvořené deskami nebo trubkami • Rozměry
102
SCR – selektivní katalytická redukce Reaktory • Většinou čtyřhranné skříně s vertikálním prouděním • Rychlost spalin • Tlaková ztráta
103
SCR – selektivní katalytická redukce Katalyzátory • Negativní vliv popílku • Katalytické jedy • Selektivita • Nežádoucí reakce
104
SCR – selektivní katalytická redukce Umístění katalyzátoru • 3 alternativy – vysokoprašné – nízkoprašné – koncové
105
SCR – selektivní katalytická redukce Vysokoprašné uspořádání • Umístění reaktoru • Výhody • Nevýhody • Životnost katalyzátoru
Boiler – kotel, Eco – ekonomizér, předehřev vody, SCR – reaktor s katalyzátorem, Air heater – výměník pro předehřev spalovacího vzduchu, Dust precipitator – odlučovač prachu, zpravidla EO nebo u menších jednotek průmyslový filtr, Heat exchanger – výměník tepla, kde na obou stranách proudí spaliny, FGD – reaktor mokré odsiřovací metody, Stack – vstup do komína, By pass – obtok části spalin 106
SCR – selektivní katalytická redukce Nízkoprašné uspořádání • Uspořádání • Výhody • Nevýhody
107
SCR – selektivní katalytická redukce Koncové uspořádání • Umístění reaktoru • Výhody • Nevýhody • Životnost katalyzátoru
• Varianta se spalinovým výměníkem
108
SCR – selektivní katalytická redukce Koncové uspořádání s dohřevem spalin
109
NSCR – neselektivní katalytická redukce • • • • •
Pro zdroje s vysokou koncentrací NOx Redukce oxidů dusíku na kovových katalyzátorech Teplota Redukční činidlo Účinnost
110
Sekundární opatření ke snížení tvorby NOx Mokré metody • Pro zdroje s menšími objemy odpadních plynů a vyšší koncentrací NOx • NO → NO2 nebo využití schopnosti NO vytvářet komplexní soli • Malé uplatnění • Např. použití vodného roztoku NaOH • Často kombinace s odsiřovací technologií (způsob SHL, proces Walther, Chiyoda 102,…)
111
Kombinované SO2/NOx procesy • Složité • WSA-SNOx, DESONOX, Walther, Chiyoda 102, mokrá vápencová metoda následovaná denitrifikací na aktivním hnědouhelném koksu,… WSA-SNOx metoda • denitrifikace • odsiřování • 2 alternativy
112
Kombinované SO2/NOx procesy WSA-SNOx metoda – horké uspořádání • U nových instalací
113
Kombinované SO2/NOx procesy WSA-SNOx metoda – studené uspořádání • U rekonstrukcí kotlů se samostatným regenerativním ohřívákem vzduchu
114
