Transcript PowerPoint Template

‫تکنولوژيهای کاهش انتشار آالينده های هوا‬
‫و گازهای گلخانه ای‬
‫فهرست مطالب‬
‫‪1‬‬
‫مقدمه ای بر آلودگی هوا و پديده گلخانه ای‬
‫‪2‬‬
‫اثرات آالينده های هوا و گازهای گلخانه ای‬
‫‪3‬‬
‫منابع انتشار آالينده های هوا و گازهای گلخانه ای‬
‫‪4‬‬
‫تکنولوژيهای کاهش انتشار آالينده های هوا‬
‫‪5‬‬
‫تکنولوژيهای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای‬
‫مقدمه ای بر آلودگی هوا و‬
‫پديده گلخانه ای‬
‫چرا آلودگی هوا مهم است؟‬
‫مصرف هوا در مقایسه با آب و غذا‬
‫متوسط مصرف روزانه غذا توسط انسان‪1.5 kg :‬‬
‫متوسط مصرف روزانه آب توسط انسان ‪2.5 kg :‬‬
‫متوسط مصرف روزانه هوا توسط انسان‪15 kg :‬‬
‫انسان می تواند بدون آب و غذا تا چندین روز زنده بماند ولی بدون هوا بیش از چند دقیقه قادر به ادامه‬
‫حیات نخواهد بود‬
‫تعریف آلودگی هوا‪ :‬وجود یک یا چند ماده آلوده کننده در هوای آزاد به مقدار و مدتی که کیفیت‬
‫هوا را تغییر داده و برای انسان‪ ،‬حیوان‪ ،‬گیاه و ساخته های بشری مضر باشد‬
‫منابع آلودگی هوا‬
‫منابع آلودگی طبیعی‪ :‬بدون دخالت مستقیم بشر باعث آلودگی هوا میشوند‬
‫طوفان‪ ،‬گرد و غبار صحرا‪ ،‬آتش سوزيهای خودبخود جنگلها‪ ،‬اقيانوسها‪ ،‬فعاليت آتشفشانها‬
‫منابع آلودگی مصنوعی‪ :‬منابعی که با دخالت انسان باعث پخش آالینده ها در هوا می شوند‬
‫وسایل نقلیه موتوری‬
‫صنایع و نیروگاهها‬
‫منابع تجاری و خانگی‬
‫سهم آلوده کنندگی منابع مصنوعی بمراتب بیشتر از منابع طبیعی میباشد‬
‫انواع آالينده های هوا‬
‫آالینده های اولیه‪ :‬آالینده هایی که مستقیما وارد اتمسفر شده و به شکلی که انتشار یافته اند‬
‫وجود خواهند داشت مثل اکسیدهای گوگرد‪ ،‬مونوکسید کربن و ‪...‬‬
‫آالینده های ثانویه‪ :‬آالینده هایی که از ترکیب آالینده های اولیه و در اثر برخی شرایط محیطی‬
‫تشکیل می شوند مثل ازن و مه دود فتوشیمیایی‬
‫آالینده های هوا در سه شکل جامد‪ ،‬مایع و گاز موجودند‬
‫آالينده های شاخص هوا‬
‫مونوکسید کربن‬
‫اکسیدهای گوگرد‬
‫اکسیدهای ازت‬
‫ترکیبات آلی فرار‬
‫اکسید کننده های فتوشیمیایی‬
‫ذرات معلق‬
‫اثرات آالينده های هوا و‬
‫گازهای گلخانه ای‬
‫منوکسيد کربن‬
‫میل ترکیبی منوکسید کربن با هموگلوبین ‪ 240‬برابر میل ترکیبی اکسیژن با هموگلوبین می باشد‬
‫در هنگام استنشاق منوکسید کربن‪ ،‬این گاز به سرعت با هموگلوبین خون ترکیب شده و ترکیب کربوکس ی‬
‫هموگلوبین را بوجود می آورد‬
‫غلظتهای کم منوکسید کربن‪ :‬تحریک اعصاب و کاهش تیز بینی و تیز هوش ی‬
‫افزایش غلظت‪ :‬سردرد و احساس فشار در پیشانی‪ ،‬ضعف و حالت تهوع‬
‫افزایش بیش از حد‪ :‬تیرگی دید‪ ،‬بیهوش ی‪ ،‬ضربان شدید قلب‪ ،‬تشنج و مرگ‬
‫ذرات معلق‬
‫افزایش غلظت ذرات معلق در هوا‪ ،‬میزان مراجعات به بیمارستانها برای بیماريهایی مثل عفونتهای بخش فوقانی دستگاه‬
‫تنفس‪ ،‬اختالالت قلبی‪ ،‬آسم‪ ،‬برونشیت‪ ،‬تنگی نفس‪ ،‬التهاب ریوی و ‪ ...‬را افزایش می دهد‬
‫اکسيدهای گوگرد‬
‫اثرات تنفس ی گاز ‪ SO2‬و ذرات سولفاته‬
‫کاهش دید در اثر شکست نور‬
‫بارش بارانهای اسیدی‬
‫اسیدی شدن خاکها‪ ،‬رودخانه ها و دریاچه ها‬
‫تسریع تخریب بناها‬
‫اکسيدهای ازت‬
‫تقریبا همه ‪ NOx‬منتشر شده بصورت ‪ NO‬می باشد که در اتمسفر به ‪ NO2‬اکسید شده و ‪ NO2‬نیز در‬
‫حضور نور خورشید با هیدروکربنها ترکیب شده و مه دود فتوشیمیایی را تولید می کند که اثر منفی آن بر‬
‫سالمتی کامال مشخص شده است‬
‫‪ NO2‬می تواند با رادیکال هیدروکسیل ترکیب شده و باعث تولید بارانهای اسیدی شود‬
‫‪ NO2‬در غلظتهای خیلی باال باعث بروز مشکالت تنفس ی می شود‬
‫کنترل انتشار اکسیدهای نیتروژن سخت تر از کنترل سایر آالینده هاست‬
‫روشهای اعمالی برای کاهش انتشار ‪ CO‬باعث افزایش تولید ‪ NOx‬می شود‬
‫مه دود فتوشيميايی‬
‫سرفه های شدید‪ ،‬تنفس های کوتاه و سریع‪ ،‬سردرد‪ ،‬تنگی نفس‪ ،‬التهاب و سوزش چشم‪ ،‬بینی و حلق‬
‫صدمه دیدن برگ درختان و کاهش رشد گیاهان (‪ %90‬خسارات ناش ی از آلودگی هوا در بخش کشاورزی ناش ی از ازن‬
‫می باشد)‬
‫ترکيبات آلی‬
‫فرار )‪(VOCs‬‬
‫توجه عمده به این ترکیبات بدلیل شرکت کردن آنها در واکنش تولید مه دود فتوشیمیایی می باشد‬
‫بعض ی از این ترکیبات مثل بنزن سمی و سرطانزا بوده و بصورت جداگانه بعنوان آالینده های خطرناک نیز طبقه‬
‫بندی می شوند‬
‫منابع انتشار آالينده های هوا و‬
‫گازهای گلخانه ای‬
‫منوکسيد کربن‬
‫وسایل نقلیه موتوری‬
‫احتراق ناقص سوخت در مراکز خانگی و تجاری‬
‫سوزاندن زباله در محیط‬
‫آتش سوزی جنگلها‬
‫صنايع و نیروگاهها‬
‫بخش حمل و نقل منبع اصلی انتشار منوکسید کربن است‬
‫مراکز ثابت مصرف کننده سوختهای فسیلی سهم اندکی در تولید منوکسید کربن دارند‬
‫اکسيدهای گوگرد )‪(SOx‬‬
‫مراکز ثابت احتراق سوختهای فسیلی‬
‫مثل نیروگاههای حرارتی‬
‫پاالیشگاههای نفت و گاز‬
‫کارخانه های ذوب مس‬
‫کارخانه های سیمان‬
‫حمل و نقل جاده ای‬
‫اکسيدهای ازت )‪(NOx‬‬
‫اکسيدهای نيتروژن حرارتی‪ :‬در اثر ترکيب اکسیژن و نيتروژن موجود در هوا در دمای باال تشکيل می شود‬
‫اکسیدهای نیتروژن سوختی‪ :‬به هنگام احتراق در اثر اکسید شدن نیتروژن موجود در ساختار شیمیایی سوخت‬
‫تولید می شود‬
‫سوختهای مختلف حاوی مقادیر متفاوتی از نیتروژن هستند‬
‫گاز طبیعی‪ :‬بدون نیتروژن‬
‫زغال سنگ‪ :‬تا ‪ %3‬نیتروژن‬
‫ترکيبات آلی فرار )‪(VOCs‬‬
‫مصرف حاللها (مثل تینر رنگ)‬
‫نگهداری و حمل و نقل ترکیبات آلی فرار‬
‫وسایل نقلیه موتوری‬
‫ذرات معلق )‪(PM‬‬
‫احتراق سوختها‬
‫صنایع مختلف (ذوب فلزات‪ ،‬صنایع شیمیایی‪ ،‬عملیات خرد کردن‪ ،‬سائیدن و ‪)...‬‬
‫دی اکسيد کربن‬
‫احتراق سوختهای فسيلی‬
‫تخمیر هوازی ضايعات جامد و مايع‬
‫جنگل زدايی‬
‫متان‬
‫احتراق سوختهای فسيلی‬
‫فضوالت حيوانی‬
‫تخمیر بي هوازی ضايعات جامد و مايع‬
‫شالیزارهای برنج‬
‫اکسيد نيترو‬
‫احتراق سوختهای فسيلی‬
‫خاکهای تقويت شده با کود‬
‫واحدهای شيميايی‬
‫تکنولوژيهای کاهش‬
‫انتشار آالينده های هوا‬
‫کنترل انتشار ترکيبات‬
‫آلی فرار )‪(VOCs‬‬
Absorption ‫جذب‬
Activated Carbon Adsorption ‫جذب سطحی کربن فعال‬
Condensation ‫چگالش‬
Membrane Separation ‫جداسازی غشایی‬
‫جذب‬
Clean Air to Atmosphere
or Carbon Adsorber
Liquid Absorbent (Oil)
Liquid Absorption Column
VOC Gaseous Waste
Packed or Tray Tower
VOC and Absorbent
to Distillation
‫جذب‬
‫مزایا‬
‫می تواند به بازده های باالیی برسد (‪ %95‬تا ‪)%98‬‬
‫می تواند برای محدوده وسیعی از دبی جریان گاز بکار رود (‪ 2000‬تا ‪ 100000‬فوت مکعب در دقیقه)‬
‫می تواند برای محدوده وسیعی از غلظت ورودی ‪ VOC‬بکار رود (‪ 500‬تا ‪) 5000 ppm‬‬
‫• برای جریان هوای با رطوبت باال مناسب است‬
‫معایب‬
‫ممکن است به تولید یک جریان پساب منتج شود‬
‫ممکن است به گرفتگی پرکن ها منجر شود (در صورت وجود مواد ریز در گاز ورودی)‬
‫احتمال دارد مقداری از مایع جاذب وارد گاز خروجی شده و آلودگی جدیدی را بوجود آورد‬
‫جذب سطحی کربن فعال‬
VOC Gaseous Waste
Activated Carbon Adsorbers
Clean Air
Adsorption Mode
Condenser
To Atmosphere
or Carbon Adsorber
Vapor
Recovered VOC
Steam or Hot Nitrogen
Recycled or Sent to Distillation
Liquid
Water Effluent
Decanter
Regeneration Mode
Discharged or Sent to
Air or Steam Stripping
‫جذب سطحی کربن فعال‬
‫مزایا‬
‫یک تکنولوژی با کاربرد وسیع است‬
‫می تواند به بازده های باالیی برسد (‪ %90‬تا ‪)%98‬‬
‫می تواند برای محدوده وسیعی از غلظت ورودی ‪ VOC‬بکار رود (‪) 500-5000 ppm‬‬
‫برای جریان هوای با رطوبت باال مناسب است‬
‫معایب‬
‫ممکن است به تولید یک جریان پساب منتج شود‬
‫ممکن است به گرفتگی پرکن ها منجر شود (در صورت وجود مواد ریز در گاز ورودی)‬
‫احتمال دارد مقداری از مایع جاذب وارد گاز خروجی شده و آلودگی جدیدی را بوجود آورد‬
‫چگالش‬
VOC Gaseous Waste
CleanAir
Condensed water/VOC
Dehumidification
Bypassed
Fraction
Recovered VOC
Recycled or Sent to Distillation
274 K
Water Effluent
Integrated
Cooling/Refrigeration
Decanter
Discharged or Sent to
Air or Steam Stripping
External
Cooling/Refrigeration
Refrigerant in
Refrigerant out
Recovered
VOC
‫چگالش‬
‫مزایا‬
‫می تواند به بازده متوسط برسد (‪ %50‬تا ‪)%90‬‬
‫فرآیند ساده ای است که در آن نیازی به تماس گاز حاوی ‪ VOC‬با یک جریان دیگر (مثل روغن یا کربن فعال) نیست؛‬
‫از اینرو آلودگی به حداقل می رسد‬
‫بازده سیستم با افزایش غلظت ‪ VOC‬در جریان گاز ورودی افزایش می یابد‬
‫برای ترکیبات آلی با فراریت کم مناسب است‬
‫معایب‬
‫ممکن است به تولید یک جریان پساب منتج شود‬
‫مایع تولید شده‪ ،‬برای جداسازی آب احتیاج به تصفیه یا جداسازی دارد‬
‫ممکن است دمای خیلی پایینی مورد نیاز باشد‬
‫برای جریانهای کم تا متوسط گاز ورودی مورد استفاده قرار می گیرد‬
‫جداسازی غشایی‬
Clean Air
Membrane
VOC
Gaseous Waste
Condenser
Compressor
Recovered VOC
Recycled or Sent to Distillation
Water Effluent
Decanter
Discharged or Sent to
Air or Steam Stripping
Membrane
Module
‫جداسازی غشایی‬
‫مزایا‬
‫در صورت ترکیب با یک مرحله چگالش می تواند بدون کار کردن در دمای خیلی پایین به بازده های باالیی برسد (بیش از‬
‫‪)%90‬‬
‫می تواند برای ترکیبات آلی با فراریت باال کارآمد باشد‬
‫می تواند برای جریانهای با غلظت کم موثر باشد‬
‫معایب‬
‫ممکن است غشاء بدلیل گرفتگی احتیاج به تعویض سالیانه داشته باشد‬
‫ً‬
‫معموال برای جریانهای باالی گاز مقرون به صرفه نیست‬
‫کنترل انتشار اکسيدهای‬
‫ازت )‪(NOx‬‬
‫عوامل افزايش دهنده انتشار ‪ NOx‬حرارتی‬
‫باال بودن دما در محفظه احتراق‬
‫باال بودن غلظت اکسیژن در محفظه احتراق‬
‫زمان ماند باالی گازهای حاصل ازاحتراق در محفظه‬
‫جلوگیری از تشکيل ‪ NOx‬از طريق اصالح فرآيند و تجهیزات احتراق‬
‫کاهش دمای محفظه احتراق‬
‫کاهش زمان ماند گازها در محفظه احتراق‬
‫کاهش غلظت نیتروژن موجود در سوخت‬
‫احیای شیمیایی ‪ NOx‬در محفظه احتراق‬
‫کاهش انتشار ‪ NOx‬پس از احتراق‬
‫احیای کاتالیستی انتخابی )‪(SCR‬‬
‫احیای غیر کاتالیستی انتخابی )‪(SNCR‬‬
‫جذب‬
‫انواع روشهای کنترل انتشار ‪NOx‬‬
‫کاهش دما در محفظه احتراق ‪ :‬از طريق تغيیر نسبت استوکيومتری ايده ال‬
‫مخلوط غنی از سوخت برای محدود کردن مقدرا اکسیژن در دسترس‬
‫مخلوطهای غنی از هوا برای محدود کردن دما از طريق رقيق سازی انرژی ورودی‬
‫تزريق گازهای احتراق سرد و تهی از اکسیژن به داخل محفظه احتراق‬
‫تزريق گازهای احتراق سرد بهمراه مقدرای سوخت‬
‫تزريق آب يا بخار‬
‫کاهش زمان ماند‬
‫زمانبندی ترزيق سوخت و احتراق در موتورهای درون سوز‬
‫محدود کردن شعله به محدوده ای کوچک در بويلرها‬
‫احياء شيميايی ‪ : NOx‬استفاده از يک ماده شيميايی برای احياء ‪NOx‬‬
‫آمونياک در سيستم ‪SCR‬‬
‫آمونياک يا اوره در سيستم ‪SNCR‬‬
‫انواع روشهای کنترل انتشار‪... NOx‬‬
‫اکسيداسيون ‪ : NOx‬افزايش ظرفيت نيتروژن بمنظور باالبردن قابليت جذب آن توسط آب‬
‫با استفاده از کاتاليست‬
‫از طريق تزريق ‪H2O2‬‬
‫از طريق تزريق ازن‬
‫جلوگیری از ورود نيتروژن به محفظه احتراق‬
‫حذف نيتروژن از سوخت‬
‫حذف نيتروژن از هوا (احتراق با اکسیژن خالص)‬
‫جذب و جذب سطحی ‪ :‬تزريق جاذب هايی مانند آمونياک‪ ,‬پودر سنگ آهک و کربن‬
‫تزريق در محفظه احتراق‬
‫تزريق در مسیر گازهای احتراق‬
Selective Catalytic Reduction (SCR) DeNOx System
Selective Catalytic Reduction (SCR) DeNOx System
Selective Non-Catalytic Reduction (SNCR) DeNOx System
‫ترکيبی از روشهای مختلف برای کاهش انتشار ‪NOx‬‬
NOx ‫راندمان سيستمهای مختلف کاهش انتشار‬
NOx emissions control technologies
vary in performance and cost
NOx Control Technologies LNB
Components Involved
Replace or Modify burners
Staged Air Injection
Staged Fuel Injection
Nitrogen Agent Injection
Catalyst Reactor
Nominal NOx Reduction
OFA Reburning SNCR
SCR
X
X
X
X
30-50% 20-30% 50-60%
X
X
X
15-35% 80-90%
LNB – Low-NOx Burners
OFA – Overfire Air
SNCR – Selective Non-Catalytic Reduction
SCR – Selective Catalytic Reduction
4
GE Energy
9 April 2008
‫کنترل انتشار اکسيدهای‬
‫گوگرد )‪(SOx‬‬
‫جلوگیری از تشکيل اکسيدهای گوگرد‬
‫بکارگیری سوختهايی با گوگرد کمتر (مانند گاز طبيعی) و يا گوگردزدايی از سوختها‬
‫حذف اکسيدهای گوگرد از گازهای حاصل از احتراق‬
‫سولفور زدايی گازهای دودکش )‪Flue Gas Desulfurization (FGD‬‬
‫سيستم حذف ‪ SOx‬بهمراه سيستمهای حذف ‪ NOx‬و ذرات معلق‬
‫کنترل انتشار ذرات معلق )‪(PM‬‬
‫جداسازی ذرات معلق از جريان گاز می تواند بر اساس موارد زير صورت گیرد‪:‬‬
‫نیروی گرانش‬
‫اينرس ی‬
‫نیروی گريز از مرکز‬
‫شستشو‬
‫فيلتر‬
‫باردار کردن ذرات‬
‫تکنولوژيهای کاهش انتشار‬
‫گازهای گلخانه ای‬
‫تغيیر سوخت (استفاده از سوختهای سبک بجای سوختهای سنگین)‬
‫گاز طبيعی بجای گازوئيل‪ ،‬مازوت و زغال سنگ‬
‫کاهش مصرف سوخت های فسيلی‬
‫افزايش راندمان (توليد‪ ،‬انتقال‪،‬توزيع و مصرف)‬
‫کاهش تلفات انرژی‬
‫بازيابی جريانهای دور ريز حاوی انرژی‬
‫توسعه استفاده از انرژيهای تجديد پذير‬
‫جمع آوری و ذخیره سازی دی اکسيد کربن‬
‫بازيابی دی اکسيد کربن از گازهای خروجی از فرآيندها و گازهای دودکش و استفاده از آن‬
‫کاهش انتشار دی اکسيد کربن از فرآيندهای شيميايی (سيمان و ‪)...‬‬
‫انرژی هسته ای‬
‫احياء جنگلها‬
‫بازيابی گازهای ارسالی به فلر ‪ :‬اين گازهاي بازيابي شده بسته به ترکيبات موجود در آن مي تواند به عنوان‬
‫سوخت و يا خوراک در واحدهاي مختلف مورد استفاده قرار گیرد‬
‫ميزان کاهش انتشار بستگی به‬
‫ترکيب گاز بازيابی شده دارد‬
‫بازيابی هر ‪ 1000‬مترمکعب گاز‬
‫همراه نفت معادل ‪ 2‬تا ‪ 3‬تن ‪CO2‬‬
‫بازيابی هر ‪ 1000‬مترمکعب گاز‬
‫متان تقريباً معادل ‪ 2‬تن ‪CO2‬‬
‫بازيابی گازهای ارسالی به فلر‬
‫بازيابی و بکارگیری جريان های دور ريز حاوی انرژی‬
‫مانند بکارگیري گازهاي داغ خروجي از توربينهاي گاز توليد برق براي توليد برق و بخار يا تأمین انرژي بخش هاي‬
‫مختلف‬
‫بازيابی ‪ CO2‬از گازهای خروجی از فرآيندها و گاز دودکش‬
‫در صورتيکه بجای تهيه ‪ CO2‬مورد نياز فرآيندها از طريق احتراق سوخت‪ ,‬از ‪ CO2‬بازيابی شده استفاده شود انتشار‬
‫گازهای گلخانه ای بهمان میزان بازيابی شده کاهش خواهد يافت‬
‫جمع آوری و ذخیره سازی دی اکسيد کربن )‪Carbon Capture and Storage (CCS‬‬
‫روشهای جداسازی دی اکسيد کربن ‪:‬‬
‫جذب ‪ CO2‬از گازها پس از احتراق‬
‫تبديل سوخت به ‪ CO2‬و ‪H2‬‬
‫استفاده از اکسیژن بجای هوا برای افزايش غلظت ‪ CO2‬در گازهای خروجی‬
‫جمع آوری و ذخیره سازی دی اکسيد کربن )‪Carbon Capture and Storage (CCS‬‬
‫جداسازی دی اکسيد کربن از گازهای حاصل از احتراق و ذخیره سازی آن در ‪:‬‬
‫مخازن خالی نفت و گاز‬
‫مخازن نفتی برای ازدياد برداشت‬
‫منابع آب شور زير زمينی‬
‫کف اقيانوسها‬
‫جمع آوری و ذخیره سازی دی اکسيد کربن )‪Carbon Capture and Storage (CCS‬‬
‫کاهش انتشار ‪N2O‬‬
‫واحد توليد اسيد نيتريک‬
‫روشهای کاهش انتشار ‪ N2O‬از واحدهای توليد اسيد نيتريک‬
‫روش نوع اول‪ :‬جلوگیری از تشکيل ‪ N2O‬با استفاده از کاتاليست های جديد‬
‫روش نوع دوم‪ :‬تخريب ‪ N2O‬بالفاصله پس از توليد (بین اکسيداسيون آمونياک و برج جذب)‬
‫روش نوع سوم‪ :‬حذف ‪ N2O‬موجود در گازهای خروجی‪ ,‬پس از برج جذب و قبل از توربین انبساط‬
‫روش نوع دوم‬
‫افزايش راندمان احتراق‬
‫جلوگیری از انتشارات فرار متان‬
‫جمع آوری و سوزاندن بيوگاز توليدی در دفنگاههای زباله‬
‫جمع آوری و سوزاندن بيوگاز حاصل از واحدهای تصفيه بی هوازی فاضالب و لجن‬
‫استفاده از فرآيندهای هوازی بجای فرآيندهای بی هوازی در تصفيه پسماندها‬
‫جمع آوری و دفع مکانیزه فضوالت حيوانی‬