dnes je 3.7.2022

Input:

Znečištění ovzduší

17.3.2010, , Zdroj: Verlag Dashöfer

8.4.2.8
Znečištění ovzduší

Ing. Vítězslav Šťastný, CSc. a kolektiv

Pod pojmem exhalace se rozumí obecně všechny látky, které jsou antropogenní činností emitovány do ovzduší. Emise jsou exhalace v ovzduší, které nevstoupily s ovzduším v reakci. Jakmile dojde k interakci s atmosférou, dojde k jejich kvalitativním změnám a mění se na imise.

Emise škodlivin

Spalováním fosilních paliv, v závislosti na druhu, složení a přítomnosti dalších příměsí a místě původu, vzniká řada tuhých a plynných, potenciálně škodlivých látek. Z nich nejvýznamnější jsou oxid uhličitý, tuhé částice různých velikostí, vodní pára, oxidy síry (SO2, SO3) a dusíku, organické sloučeniny a stopové prvky (největší obavy vyvolávají As, Cd, Cr, Hg, Pb, Mn, V, F a Be). Množství, v jakém jsou tyto látky emitovány do ovzduší, závisí na množství a vlastnostech paliva, technologickém zařízení, řízení spalovacího procesu a na účinnosti zařízení k jejich odstraňování ze spalin, pokud jsou k dispozici.

Tvorba oxidů síry (SO2)

Síra, která přichází s uhlím do ohniště, je vystavena řadě reakcí a přechází do různých složek spalin. Obecné rozdělení jednotlivých podílů síry je schematicky znázorněno v obr. 1.

Obr. 1 Bilance síry kotle

V obr. 1 je 1 síra v popelu, 2 síra prchavá, 3 síra přivedená palivem do kotle, 4 síra ve spalinách (SO2, SO3), 5 síra v popílku, 6 síra ve škváře, 7 síra v nánosech, 8 síra v produktech koroze.

Dominantní část síry přechází přímo do spalin, část zůstává vázána na tuhé spaliny, část ulpívá na výhřevných plochách kotle a vyzdívce v nánosech a část reaguje přímo s materiálem výhřevných ploch (koroze). Uvažuje-li se velikost jednotlivých podílů, je zřejmé, že v bilanci síry při ekologickém posuzování můžeme zanedbat množství síry v nánosech a v produktech koroze. Prakticky se určuje bilance síry za předpokladu, že veškerá síra z uhlí přechází jednak do spalin ve formě oxidů síry, jednak do tuhých zbytků po spalování.

Vznik SO2

Oxid siřičitý SO2 vzniká při spalování fosilních paliv oxidací síry vzdušným kyslíkem. Koncentrace oxidu siřičitého ve spalinách závisí především na množství síry v palivu

S (palivo) + O2 (vzduch) → SO2 (plynné spaliny)

Zhruba 1 až 2 % vytvořeného oxidu siřičitého podléhá přímo v kotli další oxidaci na oxid sírový SO3

2 SO2 (plynné spaliny) + O2 (vzduch) → 2 SO3 (plynné spaliny)

a spolu s SO2 se označují jako oxid síry SOx.

V atmosféře je oxid siřičitý na rozdíl od oxidů dusíku NOx odolný vůči UV (ultrafialovému) záření a dochází zde pouze k jeho oxidaci na oxid sírový SO3 a k následné tvorbě kyseliny sírové H2 SO4, která se při vodních srážkách dostává na zemský povrch.

2 SO2 (atmosféra) + O2 (vzduch) → 2 SO3 (atmosféra)

SO3 (atmosféra) + H2 O (atmosféra) → H2 SO4

Tvorba oxidů dusíku (NOx)

Spaliny z kotle obsahují převážně oxid dusnatý NO (asi 95 % z celkového množství NOx) a oxid dusičitý NO2, které se souhrnně označují NOx.

Podle dosavadních znalostí existují tři mechanismy vzniku NOx (obr. 2)

Vznik NOx

Obr. 2 Vznik NOx v závislosti na teplotě

  • Oxidací dusíku, který je chemicky vázán v palivu, tzv. palivový NO

N (palivo) + 1 /2 O2 (vzduch) → NO (g)

Tvorba palivových oxidů dusíku nezávisí na teplotě, ani na vlastnostech sloučenin dusíku v palivu, ale především na koncentraci kyslíku a době pobytu ve spalovacím prostoru, kde je přítomen kyslík

  • Oxidací dusíku, obsaženého ve vzduchu vstupujícího do ohniště kotle, vzniká termický NO

O (g) + N2 (vzduch) → NO (g) a N (g) reakce 1

N (g) + O2 (vzduch) → NO (g) + O (g) reakce 2

Termický NO vzniká z molekulárního dusíku, především ze vzduchu. Vznik termických oxidů je silně závislý na teplotě, reakce začíná probíhat nad teplotou 1 200 až 1 300 °C.

  • Oxidací dusíkatých meziproduktů v plynné fázi → tzv. okamžitý (promptní) NO

V průmyslových spalovacích zařízeních je podíl vzniku promptního NO zanedbatelný.

U kotlů s fluidním spalováním dochází k produkci oxidu dusného N2 O (rajský plyn). který způsobuje redukci ozónu ve vyšších vrstvách atmosféry reakcemi

N2 O + O → 2 NO; NO + O3 = NO2 + O2 a tím přispívá ke vzniku skleníkového efektu a podílí se na změnách klimatu.

Tvorba emisí CO2 a CO

Spalováním fosilních paliv vzniká hlavní plynná složka oxid uhličitý CO2

C (palivo) + O2 (vzduch) → CO2 (spaliny)

Vznik CO2 podle této reakce je podstatou spalování fosilních paliv, při které dochází k uvolnění

Partneři




 


Nahrávám...
Nahrávám...