MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII ŞI TINERETULUIUNIVERSITATEA DIN PETROŞANI

FACULTATEA DE MINE

TEZĂ DE DOCTORAT

Ing. mat. CIOLEA DANIELA IONELA

STUDIUL REDUCERII NOXELOR ATMOSFERICE DEGAJATE PRIN ARDEREA

COMBUSTIBILILOR SOLIZI ÎN CENTRALELE ELECTROTERMICE,

CU APLICAŢIE LA C.E.T. PAROŞENI

CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC:Prof. univ. dr. ing. GEORGESCU MIRCEA

CUPRINSIntroducere

Cap. 1. Stadiul actual al cercetărilor privind reducerea noxelor atmosferice rezultate din arderea combustibililor solizi în C.E.T. – uri: scop, obiective şi metode de cercetare

Cap. 2. Legislaţia românească şi europeană privind regimul noxelor atmosferice

Cap. 3. Dispersia noxelor atmosferice degajate ca urmare a arderii combustibililor solizi în C.E.T. –uri

Cap. 4. Prezentarea generală a S.E. Paroşeni

Cap. 5. Surse şi emisii de noxe la S.E. Paroşeni

Cap. 6. Cercetări la S.E. Paroşeni privind desulfurarea gazelor rezultate din arderea cărbunilor

Cap. 7. Cercetări experimentale proprii privind reducerea noxelor atmosferice rezultate din arderea combustibililor solizi la S.E. Paroşeni

Cap. 8. Efectele economice ale implementării soluţiilor de desulfurare a gazelor rezultate din arderea cărbunilor

Cap. 9. Concluzii, contribuţii proprii şi propuneri

Bibliografie

Scopul cercetărilor teoretice/experimentale priveşte reducerea noxelor atmosferice degajate prin arderea combustibililor solizi în termocentrale, cu exemplificare la S.E. Paroşeni, în special pentru dioxidul de sulf.

Obiective:

studiul proceselor de ardere a cărbunilor; dependenţa concentraţiei poluanţilor din gazele de ardere de

calitatea combustibilului şi de condiţiile de ardere; stabilirea teoretică şi experimentală a emisiilor la coş; studiul proceselor de dispersie a noxelor în atmosferă; influenţa imisiilor asupra calităţii atmosferei, apei şi solului; propunerea de soluţii privind reducerea concentraţiilor noxelor

în gazele de ardere; abordarea sistematică a ansamblului mediu înconjurător-instalaţie

energetică; stabilirea unor soluţii capabile să reducă gradul de poluare; evidenţierea unor aspecte rezultate din studiile teoretice şi

experimentale; soluţii de reducere a noxelor atmosferice; analiza energo-economo-ecologică a soluţiei de depoluare alese.

Metode de cercetare:

Metode analitice: metodologia de explorare analitică a proceselor de poluare atmosferică; determinarea emisiilor şi imisiilor la arderea cărbunilor; examinarea tehnicilor existente de depoluare a aerului; identificarea celor mai bune niveluri de performanţă legate de protecţia

mediului, pe baza datelor puse la dispoziţie în Uniunea Europeană şi în toată lumea;

Metode experimentale: metodologia experimentală pe procese de poluare atmosferică; determinarea experimentală a emisiilor şi imisiilor la arderea cărbunilor; cercetări experimentale proprii pe instalaţie de laborator; cercetări experimentale proprii pe instalaţie pilot de ardere în strat fluidizat.

CAPITOLUL 1STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND REDUCEREA NOXELOR ATMOSFERICE REZULTATE DIN ARDEREA COMBUSTIBILILOR SOLIZI ÎN

C.E.T. – uri: SCOP, OBIECTIVE ŞI METODE DE CERCETARE

De-a lungul timpului s-au făcut cercetări de reducere a noxelor de la centralele electrotermice, astfel există diferite procedee şi o varietate de echipamente şi tehnici.

Reducerea emisiilor (SO2, NOx, PM ş.a.) de la IMA prin: măsuri primare; măsuri secundare. Măsurile primare SO2: utilizarea combustibilului cu conţinut redus de sulf - la sursă; utilizarea de adsorbanţi în sistem de ASF – în focar Măsurile secundare SO2 - se realizează prin diferite

procedee:

Procedeul de spălare cu NH3

Procedeul de spălare cu NaOH

Procedeul de spălare cu peroxid

de hidrogen(apă oxigenată)

Procedeu de spălare cu CaCO3/ Ca(OH)2

Absorţia de tip pulverizare uscată

Procedee cu injecţie de sorbenţi

Procedee umede

Procedee semi-uscate

Procedee uscate

Procedeul cu cărbune activ

Procedeul DESONOX

ProcedeulWellman-Lord

Procedee uscate

Procedee umede

Procedee neregenerative

Procedee regenerative

Procedee de desulfurare a

gazelor de ardere

Fig. 1.1. Măsuri secundare pentru reducerea emisiilor de oxizi de sulf

Procedee cu injecţie de sorbenţi

Procedeul de spălare cu CaCO3/ Ca(OH)2

CAPITOLUL 2LEGISLAŢIA ROMÂNEASCĂ ŞI EUROPEANĂ PRIVIND

REGIMUL NOXELOR ATMOSFERICE

Directiva UE Transpunere în România

Directiva 2001/80/CE (LCP)

privind limitarea emisiilor în aer de către

poluanţii proveniţi de la instalaţiile mari de

ardere

1.1. HG nr. 541/2003 (completată şi modificată prin HG 322/2005) privind stabilirea unor măsuri pentru limitarea emisiilor în aer ale anumitor poluanţi proveniţi din instalaţii mari de ardere.

1.2. Ord. MAPAM nr. 712/2003 pentru aprobarea Ghidului privind elaborarea propunerilor de programe de reducere a emisiilor anuale de SO2, NOx şi pulberi provenite din

instalaţii mari de ardere.

1.3. Ord. MAPAM nr. 1052/2003 privind organizarea şi funcţionarea Secretariatului tehnic pentru controlul activităţilor instalaţiilor mari de ardere.

1.4. Ord. MAPPM/MEC/MAI nr. 833/545/859/2005 pentru aprobarea Programului de reducere a emisiilor de SO2, NOx şi pulberi provenite din instalaţii mari de ardere.

2. Directiva 96/61/CE (IPPC) privind reducerea,

prevenirea şi controlul integrat al

poluării

2.1. Legea nr. 84/2006 pentru aprobarea OUG nr. 152/2005 privind prevenirea şi controlul integrat al poluării (abrogă şi înlocuieşte OUG nr. 34/2002).

2.2. Ord. Nr. 818/2005 cu modificările şi completările ulterioare (Ord. 1158/2005) pentru modificarea anexei la Ord. 818/2005 pentru aprobarea procedurii de emitere a autorizaţiei integrate de mediu.

2.3. Ord. 36/2004 privind aprobarea Ghidului tehnic general pentru aplicarea procedurii de emitere a autorizaţiei integrate de mediu.

Valorile limită de emisie pentru instalaţiile mari de ardere

Tipul combustibil

uluiEmisii

Capacitatea termică

nominală P [MW]

Valoare limită de emisie

[mg/m3]

Combustibili solizi

O2 de

referinţă: 6%

SO21)

50 < P < 100 2000

100 < P < 500Scădere liniară de la

2000 la 400

P > 500 400

NOx ca NO2 2)

50 < P < 500 600

P ≥500 2002)

Pulberi3)

P < 500 100

P ≥500 503)

Poluant Concentraţia maximă admisă [g/m3N]

Medie de scurtă durată Medie de lungă durată anuală

1 h zilnică

SO2350 125 20

NO2 200 - 40 30

PM10 - 50 40 20

CO Medie pe 8 h zilnic 10 mg/m3N

CAPITOLUL 3DISPERSIA NOXELOR ATMOSFERICE DEGAJATE CA

URMARE A ARDERII COMBUSTIBILILOR SOLIZI ÎN C.E.T. - URI

Noxe atmosferice la C.E.T. şi efectele lor: oxizii de sulf oxizii de azot monoxidul şi dioxidul de carbon praful alţi agenţi poluanţi

Poluarea mediului înconjurător datorată IMAPoluarea aerului - evacuarea pe coşuri a noxelor, spulberarea

particulelor/cenuşii, difuzia/dispersia poluanţilor - la S.E. Paroşeni reprezintă un risc mediu spre minim pentru

acest tip de activitate industrială. Valorile emisiilor şi concentraţiile substanţelor poluante respectă, în general (excepţie făcând SO2), limitele admise de legislaţia în vigoare

Poluarea apelor - la S.E. Paroşeni reprezintă o poluare controlată şi normală.

Poluarea solului Solul din incinta S.E. Paroşeni, depozitele de zgură/cenuşă şi

din zonele învecinate este un sol slab contaminat, ceea ce implică un risc în mod normal acceptat pentru acest tip de activitate industrială

Poluarea fonică În cadrul S.E. Paroşeni - nivelul de zgomot se încadrează în

general în limitele impuse de Legea Protecţiei Muncii nr. 319/2006

Poluarea radioactivă

Alte tipuri de poluare

Consideraţii teoretice privind dispersia în atmosferă a agenţilor poluanţi

Rolul coşului de fum – dispersia noxelor, temp.gazelor/viteza lor sa fie >> Factorii meteorologici şi influenţa lor:

Temperatura aerului – Instabilitatea, Stabilitatea; Densitatea şi presiunea; Umiditatea aerului; Vântul; Turbulenţa.

Ecuaţii utilizate în descrierea fenomenelor de dispersie: Ecuaţia de continuitate; Ecuaţia Navier-Stokes; Ecuaţia energiei; Ecuaţia Reynolds; Criteriul dinamic- nr. Reynolds; Criteriul termic – nr. Richardson.

Modele statistice de difuzie utilizate în modelare Teoria statistică a lui Taylor; Modelul de difuzie Monte Carlo; Modelul de difuzie orizontală Langevin; Modelul de difuzie K; Modelul gaussian de dispersie a poluanţilor – aplicat de S.E. Paroşeni

CAPITOLUL 4PREZENTAREA GENERALĂ A S.E. PAROŞENI

Depozit de zgură şi cenuşă reactivat

S = 8.00 ha

LEGENDĂ: coşul de fum nr.1, nr.2 (h =120 m, 160 m)

5 turnuri de răcire 5 depozite de zgură şi cenuşă cazane (C1, C2, C3) blocul 4 (C4, TA4) şi CAF 2 stive de cărbune staţie descărcare cărbune

electrofiltre canal apă industrială râul Jiul de Vest şoseaua DN 66A benzi transportoare

C4 CAFTA4

Fig.4.2. Amplasamentul S.E. Paroşeni

Caracteristicile geofizice ale terenului Condiţii climatice – climă montană, vânt: N-S (11%), NV(5,1 %), calm

atmosferic (69,9%) Descrierea fluxului tehnologic în S.E. Paroşeni (5 etape: 1955-2006)

-IMA nr. 1 - C1, C2 şi C3, coş de fum nr. 1, h = 120 m şi Dvf = 6 m; IMA nr. 2 - C4 (gr. 4), tip I – „existent” şi CAF, tip II – „nou”, coş de fum nr. 2, h =160 m

Dvf = 7 m.

Instalaţia de alimentare cu combustibili Alimentarea cu cărbune Instalaţia de gaze naturale

Datele de exploatare ale termocentralei Paroşeni Pt =587 MWt

Instalaţia de termoficare magistrala I – S.E. Paroşeni – Vulcan – Petroşani, magistrala II – S.E. Paroşeni – Lupeni.

Instalaţia de desprăfuire a gazelor de ardere IMA nr.1 - 1 EF/Cazan; IMA nr. 2 – 3 EF

Instalaţia de evacuare zgură şi cenuşă – staţii Wedag Instalaţii de automatizare şi alte instalaţii necesare IMA

CAPITOLUL 5SURSE ŞI EMISII DE NOXE LA S.E. PAROŞENI

Sursele de poluare atmosferică la S.E. Paroşeni sunt:

două coşuri de fum; un depozit de cărbune (două stive); o staţie de descărcare cărbune; benzile transportoare de cărbune; cinci depozite de zgură şi cenuşă; cazanele (C1, C2, C3); grupul nr. 4 (C4, CAF).

Emisiile de noxe de la S.E. Paroşeni se evacuează în atmosferă odată cu gazele de ardere prin coşurile de fum şi/sau prin stocarea, manevrarea cărbunelui – descărcării din vagoane, eroziunea eoliană de pe stive, traficul intern şi spulberarea prafului de cenuşă.

Emisiile şi concentraţiile poluanţilor prin coşurile de fum - S.E. ParoşeniAnul IMA - S.E.

ParoşeniOre funcţi-

onareEmisii[t/an]

Concentraţii [mg/ mN]

SO2 NOx PM SO2 NOx PM

2004IMA 1 11 577 8 800 1 400 1 400 4 900 800 560

IMA 2* 84 25 4 0,9 2 300 240 80

2005IMA 1 12 019 8 436 1 491 1 069 4 242,35 749,60 537,53

IMA 2* 134 45 8 3 4 226,99 788,36 297,56

2006IMA 1 11 812 8 404 1 635 879 4 055,62 792,34 429,82

IMA 2* 30 10,26 2,45 1,05 2 856,51 682,51 293,33

2007sem.I

IMA 1 4 322 2 600,06 485,88 212,24 3 448,64 543,23 286,80

IMA 2

CAF 156 55,84 11,55 4,64 3 309,13 673,61 275,13

gr.4 1 917 2 542,44 675,16 67,83 2 900 150 35

CMA [mg/ m3 N] 4001) 5001) 2002)

50Notă: * doar CAF, grupul nr. 4 era oprit pentru modernizare; 1) începând cu 31.12.2010;2) începând cu 01.01.2016.

Situaţia actuală privind protecţia atmosferei la S.E. Paroşeni

Pentru reducerea emisiilor din sursele existente s-au luat următoarele măsuri:

montarea de arzătoare cu formare redusă de NOx pt. IMA 2; montarea de electrofiltre care asigură desprăfuirea gazelor în gospodăriile de cărbune, sunt prevăzute instalaţii de

desprăfuire depozitele de zgură şi cenuşă au instalaţii de stropire evacuarea gazelor de la IMA 2 este monitorizată on-line printr-

un sistem automat cu transmiterea datelor la distanţă.

Astfel, se observă că: valorile concentraţiilor maxime de NOx şi pulberi de cenuşă

sunt mai mici decât maximele admise

valorile concentraţiei de SO2 depăşesc cu mult maximele admise fiind necesară montarea unei instalaţii de reducere a emisiei din gazele de ardere evacuate în atmosferă

CAPITOLUL 6CERCETĂRI LA S.E. PAROŞENI PRIVIND DESULFURAREA

GAZELOR REZULTATE DIN ARDEREA CĂRBUNILOR

Prezentarea variantelor de desulfurare analizate

a)Varianta 1 – procedeul umed de desulfurare a gazelor de ardere cu calcar

Instalaţia se compune dintr-un absorber în care are loc procesul desulfurării din gazele de ardere, prin pulverizare cu suspensie de calcar transportată hidraulic din depozit.

Evacuarea produsului secundar rezultat (şlam de gips / gips) din procesul de reţinere al SO2 s-a analizat în două ipoteze:

Ipoteza A – evacuarea produsului secundar în fluid dens;Ipoteza B – evacuarea produsului secundar (gips) în soluţie

agregat.

b) Varianta 2 – procedeul semiuscat de desulfurare a gazelor de ardere cu var

Instalaţia se compune din două reactoare în care are loc reţinerea de SO2 din gazele de ardere, prin pulverizare cu suspensie de var stins, transportat pneumatic din depozit.

Evacuare produsului secundar rezultat (şlam de produs final/produs final –sulfit de calciu în amestec cu alţi produşi de reacţie) din procesul de reţinere a SO2 s-a analizat:

Ipoteza A – şlam de produs final în fluid dens;

Ipoteza B – produs final în soluţie agregat.

CAPITOLUL 7CERCETĂRI EXPERIMENTALE PROPRII PRIVIND

REDUCEREA NOXELOR ATMOSFERICE REZULTATE DIN ARDEREA COMBUSTIBILILOR SOLIZI LA S.E. PAROŞENI

S-au efectuat experimente cu măsurători pe două instalaţii:

1) o instalaţie experimentală de laborator pentru studiul reducerii emisiilor de poluanţi;

2) o instalaţie pilot de ardere în strat fluidizat la funcţionarea pe cărbune - huilă din bazinul Valea Jiului.

Determinarea concentraţiilor poluanţilor gazoşi din gazele de ardere s-a efectuat utilizând un echipament performant -

Gazoanalizorul TESTO 350 XL. Huilă –

Valea Jiului

Fig. 7.1. Huilă de Valea Jiului

Var Lapte de var

Calcar

NaOH, NH3

Fig. 7.2. Reactivi folosiţi pentru reducerea dioxidului de sulf şi alte noxe atmosferice

Sistem de despră-fuire a

gazelor de ardere

Instalaţiei de laborator pentru diferite tehnologii umede de desulfurare

DP - pompa dozatoare, F- focar, FGC-răcitor de gaze, R-rotametru, GBP-protecţia arzătorului, SV-supape de siguranţă, FV-vizor, NG - gaz natural, PA-aer primar, SA-aer secundar, CA-aer pentru răcire, Pol-poluanţi, CDPol-dozarea controlată a poluanţilor, CDPar- dozarea controlată a prafului, AIFG- analiza gazelor de ardere la intrarea în scruber, AOFG-analiza gazelor de ardere la ieşirea din scruber, P, T- prize de măsură pentru presiune şi temperatură

H2O2

p.m.1

p.m.2p.m.3

Ieşire gaze

Intrare gaze

Lichid pulverizare

Tuburi de sticlă+

Lichid de spălare

Punctele de măsuare p.m.1, p.m.2 şi p.m.3

Tabelul 7.1. Rezultatele experimentelor la diferite temperaturi

TemperaturaConcentraţia

H2O2

[mg/ml]

Punct demăsură

Tgaze

[0C]

O2

[%]

SO2

[ppm]

Eficienţa de reţinere

pentru SO2

60 0C3

p.m.1 89,43 10,47 34596,52 %p.m.2 80,64 10,18 143

p.m.3 71,82 10,17 12

70 0C

3

p.m.1 89,61 10,41 34398,54 %p.m.2 80,92 10,26 47

p.m.3 72,26 10,14 5

1,5

p.m.1 90,04 10,48 33897,34 % p.m.2 81,25 10,32 66

p.m.3 72,83 10,19 9

0,5

p.m.1 89,41 10,46 32685,58 %p.m.2 80,74 10,20 118

p.m.3 71,83 10,18 47

80 0C 3

p.m.1 89,43 10,48 35597,46 %p.m.2 80,08 10,31 58

p.m.3 79,37 10,11 9Notă: 1 ppm SO2 = 2,85 mg/m3

N

Instalaţiei pilot de ardere în strat fluidizat a cărbunelui

Pc. măsurare

Imagini – Instalaţia pilot ASF

Gazoanalizorul TESTO 350 XL- echipament performant de determinare a emisiilor gazoase din gazele de

ardere, determinarea acestora realizându-se în celule speciale- gazele analizate sunt SO2, CO, O2, NO şi NO2. - detectează coeficientul excesului de aer şi determină, prin calcul,

concentraţia de CO2, viteza de curgere a gazelor şi debitul masic pentru toate gazele analizate.

1 – imprimantă, 2 – touch-pen (creion electronic), 3 – bară pentru informaţii de sistem, 4 – afişare valori măsurate, 5 – bară pentru informaţii legate de funcţionare, 6 – taste operare funcţiuni, 7 – tastatură, 8 – conectare sondă presiune, 9 – conectare probă, 10 – conectare unitate de analiză, 11 – interfaţa tip serial

Sonda de prelevare a gazelor

Imagini din timpul experimentelor cu TESTO 350 XL / INSTALAŢIA PILOT

Tipul cărbunelui

Felul injecţieiEficienţa

reducerii SO2

Rezultate pentru SO2 (în Anexa

tab.7.3)

Scruber ReactorTabele Aij

(i =1÷10, j=1÷2)

Figuri Aij

(i =1÷11, j =1÷3)

Huilă Valea Jiului (I) cu 2,1 % S H2O

- 17,2 % A.1.1, A.1.2 A.1.1, A.1.2

soluţie cu 2,5% Ca(OH)2

93,2 % A.2.1, A.2.2 A.2.1, A.2.2

soluţie cu 5% Ca(OH)2 94,9 % A.3.1, A.3.2 A.3.1, A.3.2

Huilă Valea Jiului (I) cu 40g de CaCO3 la 1

kg de cărbune

H2O- 50,3 % A.4.1, A.4.2 A.4.1, A.4.1

H2O 81,2 % A.4.1, A.4.2 A.4.1, A.4.2

Huilă Valea Jiului (II)cu 1,7 % S

H2O

- 18,1 % A.5.1, A.5.2 A.5.1, A.5.2

soluţie cu 1,5% Ca(OH)2

71,5 % A.6.1, A.6.2 A.6.1, A.6.2

soluţie cu 1,5% NaOH 86,9 % A.7.1, A.7.2 A.7.1, A.7.2

soluţie cu 2,5% NaOH 90,6 % A.8.1, A.8.2 A.8.1, A.8.2

soluţie cu 5% NaOH 99,4 % A.9.1, A.9.2 A.9.1, A.9.2

injecţie cu amoniac 91,96 % A.10.1, A.10.2

A.10.1, A.10.2Huilă Valea Jiului (II)

15 g uree la 1 kg cărbune

H2Oinjecţie cu amoniac

95,11 % A.10.2, A.10.3

(NOx)

56,28%

A.10.1, A.10.3

Variaţia temperaturilor - focar, intrare/după SEGA (Sistem de Epurare a Gazelor de Ardere) A.11.1 - A.11.3

Evolutia SO2

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Timp [min]

Conce

ntr

atia

[m

g/m

3N

] la

O2

ref 6

%

Inainte de SEGA Dupa SEGA

CMASO2 = 350 mg/m3

N

Fig. A.1.1. Variaţia concentraţiei dioxidului de sulf pe parcursul măsurătorilor

Concentratia medie a SO2

3143.6

2601.6

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Co

nce

ntr

atia

[mg

/m3 N

] la

O2r

ef 6

%

Inainte de SEGA Dupa SEGA

Fig. A.1.2. Concentraţia medie şi gradul de reţinere a dioxidului de sulf

Gradul de retinere a SO2 [%]

17.2

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

SET 1 -arderea huilei

simple, fără reactivi. - 2,1% sulf

Scruber:Injecţie H2O

Reactor: -

Evolutia SO2

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Timp [min]

Con

cent

ratia

[m

g/m

3N

] la

O2

ref 6

%

Inainte de SEGA Dupa SEGA

CMASO2 = 350 mg/m3

N

Fig.A.3.1. Variaţia concentraţiei dioxidului de sulf pe parcursul măsurătorilorConcentratia medie a SO2

3343.2

169.90

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Co

nce

ntr

atia

[mg

/m3 N

] la

O2r

ef 6

%

Inainte de SEGA Dupa SEGA

Gradul de retinere a SO2 [%]

94.9

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Fig. A.3.2. Concentraţia medie şi gradul de reţinere a dioxidului de sulf

SET 3Cărbune:Huilă Valea Jiului (I)

Scruber:Injecţie H

2O

Reactor: Injecţie soluţie cu 5 %

Ca(OH)2

Evolutia SO2

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

Timp [min]

Con

cent

ratia

[m

g/m

3N

] la

O2

ref 6

%

Carbune fara reactant Carbune cu CaCO3 Carbune cu CaCO3 si injectie de H2O

CMASO2 = 350 mg/m3

N

Fig. A.4.1. Variaţia concentraţiei dioxidului de sulf pe parcursul măsurătorilor Gradul de reţinere a SO2 [%]

50.3

81.2

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

cu CaCO3cu CaCO3 si injecţie de H2O

Concentraţia medie a SO2

1466.1

2951

553.6

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Cărbune făra reactantCărbune cu CaCO3

Cărbune cu CaCO3 si injectie de H2O

SET 4Cărbune- cu 40g de CaCO3 /

1 kg de cărbune

Scruber:Injecţie H2O

Reactor: -

Evolutia SO2

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Timp [min]

Con

cent

ratia

[mg/

m3N

] la

O2r

ef 6

%

Inainte de SEGA Dupa SEGA

CMASO2 = 350 mg/m3N

Fig, A.9.1. Valorile raportate ale SO2

Gradul de retinere a SO2 [%]

99.4

90.00

92.00

94.00

96.00

98.00

100.00

Concentratia medie a SO2

2952.8

17.60

500

1000

1500

2000

2500

3000

Con

cent

ratia

[mg/

m3N

] la

O2r

ef 6

%

Inainte de SEGA Dupa SEGA

Fig. A.9.2. Concentraţia medie şi gradul de reţinere pentru SO2

SET 9Cărbune: Huilă Valea Jiului (II)

Scruber: Injecţie H2O

Reactor: Injecţie soluţie cu 5 %

NaOH

CAPITOLUL 8EFECTELE ECONOMICE ALE IMPLEMENTĂRII SOLUŢIILOR DE DESULFURARE A GAZELOR REZULTATE DIN ARDEREA

CĂRBUNILORCalcul economic estimativ privind desulfurarea pe instalaţia pilot – Total 10 500 lei Evaluarea costurilor de investiţii la S.E. Paroşeni

Tabel 8.1. Evaluarea costurilor de investiţii pentru instalaţia de desulfurare a gazelor

Varianta de desulfurare

Varianta 1 - Procedeul umed Varianta 2- Procedeul semiuscat

1 2 3 4

Ipoteza AEvacuarea produsuluisecundar în fluid dens

Ipoteza BEvacuarea produsului

secundar în soluţie agregat

Ipoteza AEvacuarea produsuluisecundar în fluid dens

Ipoteza BEvacuarea produsului

secundar în soluţie agregat

Valoarea totală a investiţiei (în Euro)

1 2 3 4

30 000 000 31 500 000 24 000 000 25 500 000

CAPITOLUL 9CONCLUZII, CONTRIBUŢII PROPRII ŞI PROPUNERI

9.1. Concluzii generaleIMA pe combustibili solizi, aşa cum este şi S.E. Paroşeni care

face obiectul tezei, contribuie considerabil la emisiile de noxe atmosferice, necesitând conformarea acestora la cerinţele celor mai bune tehnici existente (BAT).

Cercetările cu privire la tehnicile de denoxare a gazelor de ardere sunt numeroase şi au fost sistematizate în scheme şi tabele în teză, putându-se observa uşor avantajele/dezavantajele fiecărui procedeu de reducere a noxelor atmosferice.

Reducerea emisiilor de la IMA se realizează pe diferite căi, dar în general măsurile avute în vedere se împart în două categorii, respectiv măsuri primare şi măsuri secundare.

Legislaţia în vigoare la ora actuală privind regimul noxelor atmosferice este realizată prin două directive de mediu ale UE care privesc IMA din sectorul producerii energiei electrice şi termice.

S.E. Paroşeni se va încadra în legislaţia în vigoare dacă se va implementa instalaţia de desulfurare la termocentrală până cel mai târziu în 31 decembrie 2010.

IMA nr.1 are drept de funcţionare maxim 20 000 h (2008 – 2015), iar

IMA nr.2 - în tranziţie 3 ani, începând cu 2008 până la 31 decembrie 2010, perioadă în care instalaţia de desulfurare va fi proiectată şi construită pe terenul ocupat acum de vechile cazane ce compun IMA1.

Emisiile de noxe de la S.E. Paroşeni se evacuează în atmosferă odată cu gazele de ardere prin coşurile de fum şi/sau prin stocarea, manevrarea cărbunelui – descărcării din vagoane, eroziunea eoliană de pe stive, traficul intern şi spulberarea prafului de cenuşă.

Reducerea emisiilor din sursele existente prin măsuri luate la S.E. Paroşeni prezentate detaliat în teză, au condus la reducerea oxizilor de azot şi pulberii sub limitele admisibile, dar, nu au rezolvat problema reducerii dioxidului de sulf, pentru aceasta fiind necesară montarea unei instalaţii de desulfurare a gazelor de ardere evacuate în atmosferă

Cercetările experimentale proprii, s-au efectuat pe două instalaţii: o instalaţie experimentală de laborator, unde s-a folosit ca reactiv peroxidul de oxigen (H2O2) şi o instalaţiei pilot de ardere în strat fluidizat a cărbunelui, utilizând pentru desulfurarea gazelor mai mulţi reactivi şi anume: var, hidroxid de sodiu, calcar, amoniac.

Soluţia, care oferă cele mai bune rezultate de desulfurare a gazelor pe instalaţia experimentală de laborator, este utilizarea unui lichid de pulverizare pe bază de apă oxigenată, la o concentraţie de 1,5 mg/ml.

Procedeul care oferă cele mai bune rezultate de desulfurare a gazelor pe instalaţia pilot de ardere în strat fluidizat este spălarea gazelor de ardere în reactor cu o soluţie alcalină de hidroxid de sodiu cu 5 % NaOH.

Rezultatele obţinute prin introducerea calcarului în focar nu sunt tot atât de eficiente ca şi în cazul celorlalţi reactivi utilizaţi. Soluţia este însă simplă şi ieftină ceea ce o poate impune la rezolvarea desulfurării IMA 1 din S.E. Paroşeni.

Pentru IMA 2 de la S.E. Paroşeni procedeul umed cu calcar, în vederea reducerii SO2, este bun, dar nu este singurul, aşa cum rezultă din cele prezentate în teză.

Este imperios necesar ca până în 31.12.2010 la S.E. Paroşeni să se implementeze instalaţia de desulfurare deoarece în prezent la S.E. Paroşeni emisiile de dioxid de sulf sunt de sapte ori mai mari decât normele europene.(…fondul de mediu!!! )

9.2. Contribuţii propriiConsider că, în urma cercetărilor teoretice şi experimentale efectuate pentru

denoxarea gazelor rezultate în urma arderii huilei de Valea Jiului în instalaţiile mari de ardere, am adus următoarele contribuţii:

inventarierea şi sintetizarea tehnologiilor de denoxare: procedee/scheme/ principii;

studierea avantajelor/dezavantajelor procedeelor de denoxare; analiza critică a cadrului legislativ în domeniul protecţiei atmosferice

referitor la instalaţiile mari de ardere; analiza teoretică a dispersiei noxelor atmosferice şi a unor modele

matematice de dispersie a poluanţilor atmosferici; cercetări experimentale proprii pe:

o instalaţie experimentală de laborator pentru studiul reducerii emisiilor de poluanţi rezultaţi în urma arderii huilei de Valea Jiului;

o instalaţie pilot de ardere în strat fluidizat pentru denoxarea gazelor rezultate prin arderea huilei de Valea Jiului (cu o cercetare mai detaliată privind desulfurarea).

În cadrul acestor cercetări s-au efectuat următoarele: selectarea reactivilor ţinând cont de accesibilitatea lor

(preţ/disponibilitate); utilizarea substanţelor/reactivilor care neutralizează/captează SO2,

anume: var (Ca(OH)2 ), calcar (CaCO3), hidroxid de sodiu (NaOH), amoniac (NH3) şi alţi reactivi (cum ar fi H2O2);

prepararea soluţiilor de reactivi la diferite concentraţii.

realizarea de măsurători pe instalaţia de ardere în strat fluidizat la funcţionarea cu huilă din Valea Jiului (1,7 % - 2,1 % sulf);

determinarea concentraţiilor poluanţilor gazoşi din gazele de ardere utilizând un echipament performant - Gazoanalizorul TESTO 350 XL;

efectuarea analizelor de gaze de ardere înainte de scruber şi după separatorul de picături (evacuarea gazelor la coş);

analiza critică a rezultatelor experimentale obţinute pe instalaţia pilot de ardere în strat fluidizat la arderea huilei de Valea Jiului;

sublinierea soluţiei de desulfurare privind eficienţa; constituirea de tabele şi grafice pe variante experimentale, pe baza

rezultatelor obţinute în urma experimentelor efectuate pe instalaţia pilot de ardere în strat fluidizat;

monitorizare on-line cu ajutorul programului MENER a temperaturilor: din focar şi din sistemul de transfer termic; de la intrare/ieşire SEGA (sistemul de epurare a gazelor de

ardere); după ciclon (separatorul centrifugal) şi la coş;

prezentarea grafică a variaţiilor temperaturilor - focar, intrare/ieşire SEGA, la coş ş.a.

9.3. PropuneriAvând în vedere complexitatea problemei, aşa cum a rezultat şi din lucrare,

cercetările privind depoluarea atmosferei în zona termocentralei S.E. Paroşeni trebuie să se continue în următoarele direcţii:

stabilirea unor soluţii de desulfurare pentru IMA 1 astfel încât aceasta să-şi reducă emisia de SO2 în perioada următoare de funcţionare (20 000 ore);

analiza posibilităţii de implementare la IMA 2 a desulfurării prin procedeul cu hidroxid de sodiu avându-se în vedere că prin acest procedeu conţinutul de dioxid de sulf se reduce cu peste 99 %;

construirea unor modele matematice de dispersie a noxelor cu aplicabilitate pe condiţiile concrete de la S.E. Paroşeni.

VĂ MULŢUMESC PENTRU ATENŢIE!

VĂ MULŢUMESC !VĂ MULŢUMESC !

VĂ MULŢUMESC !

VĂ MULŢUMESC !VĂ MULŢUMESC !

VĂ MULŢUMESC !