1

Universitatea Politehnica Bucureti

Facultatea de EnergrticaARZATOARE CU NOX REDUS

Student: GORDAS D. DOREL

ANTON MIHNEA

Grupa: 2401 TE.O etapa decisiv n atingerea durabilitii unei societati moderne este reprezentat de gospodrirea eficient i eficace a resurselor naturale. n concepia de elaborare a strategiilor i politicilor economice ale guvernelor s-a produs o modificare eseniala potrivit creia s-a considerat c activitatea de protecie a mediului reprezint o component necesar a transformrii sistemului economic i a dezvoltrii durabile a societii. Cele dou componente mediu i dezvoltare nu mai sunt considerate ca fiind independente, conjuncia i evideniind relaia de reciprocitate dintre un mediu curat, dezvoltarea durabil i o economie solid.

Arderea combustibililor fosili reprezint activitatea uman cu cea mai mare pondere i rspndire rspunzatoare de ncrcarea atmosferei cu un complex de poluani gazoi i solizi de natur anorganic i organic. n cadrul acestui complex se remarc, n primul rnd, gazele acide: bioxidul i trioxidul de sulf, oxizii de azot, monoxidul i bioxidul de carbon. Alturi de acestea apar pulberile (cenua i funinginea) i unii compui organici volatili (hidrocarburi n principal metan, aldehide, acizi organici).

Poluanii rezultai din arderea combustibililor fosili conduc nu numai la deteriorarea calitii atmosferei, ci i a celorlali factori de mediu, biotici i abiotici, afectnd astfel, direct sau indirect, omul.

Impactul direct al poluanilor evacuai n atmosfer de o surs are loc n arii relativ apropiate de aceasta, pe distane de la cteva zeci de metri, pn la cteva sute de metri sau civa kilometri, n funcie de parametrii fizici i de puterea sursei. Aceast poluare la scar local se caracterizeaz prin apariia celor mai mari concentraii n atmosfer, att pe termen scurt ct i pe termen lung. Atunci cnd sursa este amplasat ntr-o zon urban dens populat, cel mai important factor expus la aciunea direct a poluanilor este factorul uman, care preia noxele din atmosfera prin inhalare. Pentru o zon urban, al doilea factor important care poate fi afectat de poluare il reprezint materialele, construciile i instalaiile. Alturi de primii doi factori trebuie menionai vegetaia, apa de suprafa i solul.

Dispersia emisiilor poluante pe suprafee mari de teren nseamn de fapt reducerea concentraiilor pe unitatea de suprafa, nu i reducerea cantitativ a acestora la ieirea pe co. Fenomenul de poluare produs de termocentrale a fost accentuat de calitatea slab a combustibililor, a echipamentelor de ardere i a celor de purificare a gazelor de ardere. n acest fel, pentru fiecare kilowatt de electricitate produs, termocentralele romneti emiteau n atmosfer cantiti duble de gaze de ardere i cantitati de cenu de circa trei ori mai mari comparativ cu rile dezvoltate.

Emisia unui co de termocentral nu este omogen, ci este compus din particule solide i componeni gazoi, iar pe parcursul difuziei turbulente n atmosfer, in prezena umiditii, procesele de sedimentare se vor suprapune cu cele de reacie. Emisiile surselor nalte de poluare, cum sunt considerate courile de fum, sunt continue i relativ uniforme, determinnd, prin caracterul lor complex, poluarea atmosferei nconjurtoare cu gaze de ardere i particule diverse.

nlimea mare a courilor de evacuare are drept consecin dispersia poluanilor pe distane mari i foarte mari fa de termocentral, poluarea fiind n acest caz spaiala. Poluarea spaiala determinat de gazele de ardere are ca efect cresterea concentraiei de CO2 i SO2 din atmosfera. Rezultatul imediat al poluarii spaiale este alterarea calitii aerului i a unora din proprietile apei. La nivelul solului, efectele acestui tip de poluare nu sunt imediate ntruct aceast component a mediului are capacitatea de a stoca diverii poluani i de a le contracara aciunea.

n domeniul energetic, producerea de energie este n momentul de fa un factor major care contribuie la degradarea mediului nconjurtor din punct de vedere al emisiilor ca SOx, NOx i CO2, dar i din punct de vedere al deversrii de diverse substane n mediul natural. Majoritatea grupurilor energetice existente astzi n Romnia au o influen negativ datorit: utilizrii combustibilului de calitate inferioar, diferit de cea din proiect; utilizrii unor electrofiltre care nu respecta caracteristicile iniiale; existenei unor instalaii de cazan vechi, cu randamente sczute; lipsei echipamentelor eficiente de denoxare sau desulfurare; degradrii sistemelor de automatizare

Majoritatea termocentralelor romneti au fost construite ntr-o perioad cnd impactul funcionrii lor asupra mediului nconjurtor era subevaluat, iar constrngerile referitoare la protecia mediului erau relativ puine. Amplasamentul termocentralelor era ales, de cele mai multe ori, dup criterii arbitrare i niciodata dupa cel al impactului pe care il pot avea asupra mediului nconjurtor. Majoritatea centralelor dateaz din perioada n care dispersia gazelor de ardere prin couri de fum nalte era considerata ca un mijloc eficient i suficient pentru protecia calitatii vieii si a mediului nconjurtor. 1.1 Poluarea aerului

Emisiile cele mai importante n aer, provenite din arderea combustibililor fosili, sunt SO2, NOX, CO, pulberile i gazele de sera, precum CO2. Alte substane precum metalele grele, acidul fluorhidric, compuii halogenai, hidrocarburile nearse, compuii organici volatili fr metan (NMVOC) i dioxinele sunt emise n cantiti mai mici nsa pot avea influen semnificativ asupra mediului datorit toxicitii i persistentei lor. Emisiile de cenua zburtoare pot de asemenea include emisiile de pulberi cu diametre aerodinamice mai mici de 10 m, numite PM10.Oxizi de sulf

Emisiile de oxizi de sulf rezult n principal de la prezena sulfului n combustibil. Combustibilul fosil conine sulf n form de sulfide anorganice sau compui organici. n timpul arderii, majoritatea oxizilor de sulf sunt produi n forma de dioxizi de sulf (SO2). La combustibilii solizi i lichizi, 3 - 4 % din sulf este oxidat de asemenea n trioxid de sulf (SO3), prezena metalelor n combustibil cataliznd aceasta reacie. Trioxidul de sulf este adsorbit n compui de pulberi, iar n cazul combustibililor lichizi acesta contribuie la formarea funinginilor acide. Emisiilor de PM10/PM2.5 astfel le este influenat creterea de ctre SO3. n plus fumul albastru poate apare n form de emisii provenite de la cazanele alimentate cu pcura cu coninut mare de sulf. Se presupune ca acest fenomen optic este cauzat de formarea sulfatului (SO2 plus praf) i intensificat de coninutul de vanadiu din pcur i probabil i de catalizatorul SCR.

Gazul natural este considerat n general fr coninut de sulf. Acesta clar nsa nu poate fi cazul i anumitor gaze industriale, iar desulfurarea combustibililor gazoi fiind probabil astfel necesar.

Oxizii de azot (NOX)

Oxizii de azot principali emii n timpul arderii combustibililor fosili sunt oxizii de azot (NO), dioxizii de azot (NO2), i protoxidul de azot (N2O). Primele dou dintre acestea formeaz un amestec cunoscut ca NOX, constituind mai mult de 90 % de NO din principalele tipuri de instalaii mari de ardere.

Praful i pulberile

Praful emis n timpul arderii crbunelui, turbei i biomasei rezult aproape complet din fraciile minerale ale combustibilului. O proporie mic de praf poate s conin particule foarte mici formate la condensarea compuilor ce se volatilizeaz n timpul arderii.

Tipul procesului de ardere utilizat are un efect considerabil asupra proporiei de cenu antrenat n emisiile fluxului de gaz din cazan. De exemplu, cazanele cu grtar mobil produc o cantitate relativ mic de cenu zburtoare (20 40 % din cenua totala), n timp ce cazanele cu crbune pulverizat produc o cantitate mare (80 90 %).

Arderea combustibililor lichizi reprezint de asemenea o surs de emisii de pulberi, cu toate acestea ntr-o msur mai mic dect crbunele. n mod special, condiiile de ardere srace conduc la formarea funinginii ce este rspunztoare pentru producerea aglomeratelor acide cu proprieti corozive n prezena trioxidului de sulf.

Arderea gazului natural nu este o surs semnificativ de emisii de praf. Pe de cealalt parte unele gaze industriale pot conine particule care ar trebui filtrate n timpul procesului de producie, sau dac aceasta nu se poate, nainte de ardere.

Pentru multe instalaii exista poteniale emisii fugitive (manipularea i depozitarea n aer liber a crbunelui, concasarea crbunelui utilizat n cazanele cu crbune pulverizat, manipularea cenuii etc.).

Problemele de mediu pot apare din pulberi cu diametru mai mic de 2,5 m deoarece acestea pot s rmn suspendate n atmosfera pentru zile sau chiar sptmni. Problemele de mediu pot de asemenea apare la aglomerrile pe durat lung de timp a compuilor persisteni pe pmnt sau prin diluarea i transferul ctre ap. Distana pe care pulberile cltoresc nainte de a se precipita sau sedimenta din aer depinde de caracteristicile lor fizice i de condiiile meteorologice. Mrimea, densitatea i forma influeneaz gradul de sedimentare a pulberilor. Pulberile mai mari n diametru de 10 m se sedimenteaz destul de rapid. Impactul lor este n principal lng surs. Particulele mai mici de 10 m i n special cele mai mici de 2.5 m pot calatori peste sute de kilometri nainte ca acestea s se sedimenteze. Aerosolii funcioneaz deseori ca un nucleu de condensare pentru formarea norilor i sunt ndeprtai n afar prin ploaie.

Metalele grele

Emisia de metale grele cunoscute i micrometalele rezult din prezena lor ca i component natural a combustibililor solizi. Cele mai multe metale grele considerate (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se, Zn, V) sunt de obicei evacuate ca i compui (de ex. oxizi, cloride) n pulberi. Doar Hg i Se sunt prezeni cel puin parial n faza de vapori. n special Hg este cunoscut ca fiind din gama mare a poluanilor transfrontalieri ce pot cauza probleme de poluare n zone foarte ndeprtate de sursele de emisie. Elementele mai puin volatile tind s condenseze pe suprafaa particulelor mici din aburul de evacuare a fluxului de gaz.

Coninutul de metale grele n crbune este n mod normal mult mai mare dect n pcur (cu excepia ocazionala a NI i V n pcur cu coninut ridicat de sulf) sau n gazul natural. Multe dintre metalele grele sunt legate chimic n compui precum oxizii, sulfaii, alumino-silicaii i mineralele ca anhidrit i gipsul. Solubilitatea elementelor depinde de natura si mrimea particulelor compuilor. n timpul combustiei crbunelui, de exemplu, particulele sunt supuse schimbrilor complexe ce duc la vaporizarea elementelor volatile. Rata de volatilizare a compuilor de metale grele depinde de caracteristicile combustibilului (de ex. concentraiile n crbune, fraciile compuilor anorganici precum calciu) i de caracteristicile tehnologiei aplicate (ex. tipul cazanului, modul de funcionare).Monoxid de carbon

Monoxidul de carbon (CO) apare totdeauna ca un produs intermediar al procesului de ardere, n special n condiii de ardere substoichiometrice. Operatorii de instalaii ncearc ntotdeauna s reduc formarea de CO, deoarece CO este un indicator al riscului de corodare i al combustibilului nears, i de aceea semnifica o pierdere a randamentului. Mecanismul de formare a CO, NO termic i COV sunt toate influenate similar de condiiile de ardere .

Gazele cu efect de ser (dioxidul de carbon i gazul ilariant)

De la nceputul industrializrii, echilibrul energetic s-a schimbat pe pmnt datorit creterii emisiilor de gaze antropogene cu efect de sera, n principal a dioxidului de carbon (CO2). Datorit acumulrii de CO2 n atmosfera n decursul ultimilor dou secole, a crescut cantitatea de radiaie infraroie absorbit n atmosfer

Exist noiunea c ridicarea temperaturii medii globale datorit creterii concentraiilor n atmosfer a gazelor cu efect de ser vor schimba climatul pmntului dac emisiile acestor gaze (n principal CO2) nu se reduce. Cel mai important gaz cu efect de ser provenit din arderea combustibililor fosili n instalaiile mari de ardere sunt dioxidul de carbon (CO2) i gazul ilariant (N2O). Dioxidul de carbon (CO2) evacuat de instalaiile mari de ardere este responsabil pentru aproximativ o treime din emisiile globale de CO2.

Dioxidul de carbon (CO2) este produsul principal al reaciei de la arderea combustibililor solizi. Emisiile de CO2 sunt raportate direct la coninutul de carbon al combustibililor, combustibilii gazoi avnd emisii semnificativ mai mici de CO2 dect alti combustibili fosili. Coninutul de carbon variaz pentru huila i lignit (antracit i crbune brun) ntre 61 i 87 % greutate, pentru lemn este aprox. 50 % greut., iar pentru motorin/benzin i pcur cu coninut ridicat de sulf aprox. 85 % greut. Acidul clorhidric

Instalaiile mari de ardere fr desulfurare a fluxului de gaz (FGD) sunt recunoscute a fi o surs major de acid clorhidric n atmosfer. Emisiile de acid clorhidric se datoreaz cantitilor de cloruri prezente n combustibilii fosili precum crbunele i pcur. Cnd se incinereaza combustibili fosili, se elibereaz cantiti mici de cloruri. mpreun cu umiditatea din aer, hidrogenul clorurat se transform n aerosol de acid clorhidric gazos ce contribuie la problemele de acidifiere. Acesta devine mai diluat n timpul n care se misca prin atmosfer.

Acidul fluorhidric

Ca o clorura, florura este de asemenea un element natural prezent n combustibilii fosili. Cnd se utilizeaz combustibili fosili precum crbuele pentru generare de energie fr a utiliza FGW, florurile sunt eliberate i evacuate prin fluxul de gaz. Se combin cu hidrogenul n forma de hidrogen florurat i cu umezeala din aerul ambiental se formeaza acidul fluorhidric. S-a observat faptul c hidrogenul florurat poate fi emis prin schimbtorul de cldur rotativ i prin pre-nclzitorul de aer pentru ardere.Amoniacul (NH3)

Emisia de amoniac (NH3) nu rezult din arderea combustibililor fosili, ci mai degrab este o consecin a reaciei incomplete a amoniacului n procesul de denitrurare. Amoniacul este utilizat ca un aditiv ca amoniac pur sau n solutie cu ap n unitatile de SCR i SNCR. Amoniacul reacioneaz chimic formnd NH4HSO4 i este ndeprtat din sistem n principal mpreun cu cenua zburatoare. Prin nici o reinere de praf sau FGD aflat dup DENOX (finalul configuraiei), alunecarea de amoniac este emisa astfel mpreun cu fluxul de gaz n atmosfer. Pierderea de amoniac de la instalaiile SCR i SNCR se mrete cu o rata de cretere NH3/NOX ns i cu reducerea activitii catalitice.Compuii organici volatili (COV)

Sursele de emisie a compusilor organici volatili sunt numeroase din cauza activitilor industriale, arderea combustibililor fosili fiind dintre cele mai semnificante.

Compuii organici persistenti (POPs), hidrocarburile policiclice aromate (PAHs), dioxinele i furanelePrintre compuii organici persisteni posibili a fi emii n timpul arderii combustibililor fosili, ar trebui menionate hidrocarburile policiclice aromatice (PAHs), policlorodibenzo-dioxinele (PCDDs) i polichlorodibenzo-furanele (PCDFs).

Moleculele PCDD i PCDF nu sunt foarte volatile, iar cnd sunt adsorbite de particulele produse de ardere, au o stabilitate mare termic i chimic n mediu nconjurtor. Ele pot fi distruse doar prin temperauri de peste 1000 C. n acest context ar trebui menionat c PCDD/PCDF nu se gsesc doar n gazele din co ci i n reziduurile solide din orice proces de ardere, precum cenua din focar, zgura i cenusa zburtoare. De altfel, arderea carbunelui, instalatiile de ardere ce utilizeaz lemnul sunt de asemenea menionate ca o sursa posibil de emisie. Procesul principal implicat este reciclarea lemnului pentru producia energetic, de exemplu n forma de placi aglomerate de lemn sau deeuri de lemn ce a fost tratat sau ce conine compui organici clorurai (PCP, lindane, PVC, NH4Cl, etc.). Si mai mult, introducerea unei arderi combinate a deseurilor (namol de epurare, plastice i altele) n anumite instalaii de ardere convenionale ar putea de asemenea s conduc la emisii semnificative de dioxine.

1.2 Poluarea apelor

Centralele electrotermice sunt surse poluante semnificante prin evacuarea apei (ap uzat i ap de rcire) n ruri, lacuri sau mediii maritime. Aceste evacuri pot cauza probleme cu calitatea apei, ce variaz foarte mult, depinznd de tipul combustibilului utilizat, de tehnica de epurare aplicat, de tehnica de rcire i prin urmare de cantitatea de apa utilizat, i reactanii de tratare chimici i biologici adugai pentru scopuri de epurare i ntreinere. Sursele principale ale debitelor evacuate din instalatia de ardere alimentate cu combustibil fosil pot fi clasificate dup cum urmeaz:

ap de rcire;

ap uzat de la instalaie de desulfurare;

ap uzat de la evacuarea prin splare a zgurei sau transportul cenuei;

ap uzat din regenerarea materiarelor demineralizate i din epurarea combustibilului;

ape uzate de la splarea cazanelor, prennclzitorului de aer i precipiatorul de cenus;

apa uzat de la splarea acid a cazanului;

apa scurs de pe suprafata de depozitare a combustibilului.Multe instalaii de ardere utilizeaz cantiti mari de ap de rcire ca i mediu de rcire, preluate din ruri, lacuri, ap subteran sau mediu maritim.

Apa de rcire este strict necesar realizrii ciclului termic, respectiv a sursei reci. Apa trecut o dat prin condensator poate s conin cloruri reziduale i metale, mai ales cupru i zinc provenite din coroziunea evilor condensatorului. Mai poate conine cloruri i alte chimicale adaugate pentru a controla i inhiba cresterea biologic sau coroziunea din condensator.

Cldura eliberat este transferat (prin utilizarea tehnicilor de rcire precum sistemele cu trecere direct sau turnurile de rcire la umed) n apa de rcire i, n continuare, ctre mediu acvatic.

Apele uzate provenind din: demineralizarea apei, reinerea i transportul cenuei, de la stivele de crbune, puncte joase.

Apa uzat folosit n procesele tehnologice din industria energetic poate cauza modificri n apa receptoare precum creterea aciditii acesteia sau a alcalinitii prin modificarea valorii pH, salinitate, reducerea coninutului de oxigen i stimularea creterii plantelor datorita emisiilor de substante nutritive pentru plante.

Demineralizarea se realizeaz prin schimb de ioni i se utilizeaz pentru producerea apei necesare alimentrii cazanului. Periodic, schimbul de ioni este regenerat, folosind acid. Reziduurile provenite din regenerare sunt caracterizate printr-o mare aciditate sau alcalinitate i concentraii ridicate de solide dizolvate. Reziduurile mai cuprind ape folosite la clatire care sunt destul de curate. Apele de clatire pot fi reciclate i folosite la turnurile de rcire sau tratate i refolosite la cazan.

La utilizarea crbunelui drept combustibil apare un consum de ap pentru a spla cenua depus pe vatra cazanului, n electrofiltre i pentru a transporta hidraulic cenua.

Apa din splarea zgurei i din transportul de cenu are un caracter alcalin datorit compoziiei cenuii, n timp ce apa din cazan este acid. n cadrul reinerii i transportului cenuii se utilizeaz ap ca mijloc de ndeprtare i transport hidraulic al cenuii. La transportul uscat al cenuii, mijloacele de transport sunt spalate n zona de ncrcare-descrcare pentru a ndeparta cenua acumulat. Aceste ape poluate conin concentraii foarte mari de solide n suspensie i anumite metale coninute n cenu. Apa poluat care transport cenua depus nu are un pH foarte ridicat i contine o concentraie mai scazut de metale grele. Apa uzat de la unitatea de desulfurare la umed conine sruri precum clorurile i sulfaii. Sarea derivat din mare se gasete n majoritatea apelor de coast. Cu toate acestea evacurile de la activitile industriale precum instalaiile de generare a energiei conin o alta sursa de sare, efectul acesteia fiind cu mult mai semnificativ dac apa este evacuat ntr-un ru sau ntr-un lac.

Apa de ploaie scursa de pe stivele de crbune poate s conin concentraii ridicate de metale, n special fier i s fie acid, n funcie de cantitatea de sulf din carbune. Caracteristica curgerii depinde de tipul crbunelui i de configuraia i marimea stivei de crbune. Cu ct apa de ploaie este n contact mai ndelungat cu crbunele, cu att concentraia apei care se scurge va fi mai mare. Acidul din apa care se scurge provine din oxidarea sulfului din crbune la acid sulfuric.

Apele uzate puncte joase cuprind scurgeri neutilizabile energetic de la conducte i echipamente (scpri i rciri tehnologice lagre) i de la splarea podelelor. Reziduurile au concentraii ridicate de solide n suspensie, de uleiuri i unsori.

Apa de splare a echipamentelor rezult n urma folosirii apei la presiuni ridicate pentru splarea cazanului, curairea nclzitoarelor de aer, arzatoarelor, rcitoarelor i condensatoarelor. Aceasta este acid i conine concentraii ridicate de solide n suspensie i metale grele. Unele echipamente sunt periodic curate cu acid pentru a ndeprta crusta formata. Agenii de curire pot sa conina o varietate de acizi. Din aceste cauze reziduurile au o mare aciditate si o concentratie mrit de metale grele, ajungnd uneori la o concentratie de 5000 ppm.

Lubrifiani i alte fluide pe baz de petrol sunt constituite, n principal, din uleiul hidraulic, uleiul izolator i rezult n urma procesului de ntreinere a echipamentului. Reziduurile din lubrifianti i unsori sunt generate att de funcionarea, ct i de ntreinerea echipamentului. n majoritatea cazurilor, aceste reziduuri pot conine poluani periculoi precum metalele grele. O proporie mic de reziduuri ale produselor petroliere poate fi contaminat cu solveni sau alte materiale. n cazul n care conbustibilul de baz al cetralei electrotermice este pcur, pot avea loc scpri de conbustibil n apa folosit n procesele tehnologice.

1.3 Poluarea solului

Arderea combustibililor fosili este asociat cu generarea unei varieti de reziduuri i produse secundare. Termenul de produs secundar este n general utilizat pentru materiale care pot fi vndute pe pia (de ex. Gipsul din desulfurarea fluxului de gaz de ardere). Conform provenienei lor, reziduurile de la instalaia de ardere pot fi divizate direct n deeuri aferente procesului de ardere sau deeuri generate de exploatarea instalaiei i a echipamentelor ei precum morile de crbune sau unitile de tratare a apei. Reziduurile direct legate de procesul de ardere a combustibililor fosili sunt cenua (cenua zburtoare i cenua de la baza focarului) i reziduurile generate dedesulfurarea fluxului de gaz. Cenua de la baza cazanului i/sau zgura din cazan: cenua de la baz este un material incombustibil ce se depune la baza cazanului i rmne n form de cenu neconsolidat. Dac temperaturile de ardere depesc temperatura de fuziune a cenuii, cenua rmne ca zgura n stare topit pn cnd este nlturat de la de la baza cazanului ca zgura de cazan

Cenua de pe stratul fluidizat: exploatarea instalaiei de ardere cu strat fluidizat pentru combustibilul solid precum crbunele, ns i pentru arderea de biomas i turb, este legat de generarea de cenu, aceasta constnd ntr-o compoziie a materialului de pe strat i cenua din combustibil. Cenua este ndeparatat de la baza camerei de ardere cu strat fluidizat.

Cenua zburtoare: Cenua zburtoare reprezint partea de material incombustibil ce este evacuat din cazan mpreun cu fluxul gazului de ardere. Cenua zburtoare este colectat de ctre echipamentul de reinere a pulberilor, aa cum este precipitatorul electrostatic sau filtrul cu saci, precum i de diferite pri ale cazanului, precum economizorul i prenclzitorul de aer. Cea mai mare cantitate de cenu este generat de arderea huilei i lignitului, urmat de arderea turbei i biomasei, n timp ce unitile alimentate cu gaz genereaz cantiti foarte mici de cenu. Cantitatea de cenu generat de instalaia alimentat cu combustibilul lichid este mai mare dect cea a cazanului alimentat cu gaz, nsa comparnd cu cantitatea de cenu de la crbune, cantitile acestea sunt mai degrab mici. Reziduurile de la desulfurarea fluxului de gaz i produsele secundare: Combustibilii fosili precum crbunele, turba i pcur conin cantiti variate de sulf. Pentru a evita emisiile mari de dioxid de sulf n atmosfer, instalaiile mari de ardere (n special instalaiile peste 100 MWth) sunt echipate de obicei cu instalaii de desulfurare (FGD). Diferitele tehnici de desulfurare aflate momentan n funcionare, au ca rezultat generarea de reziduuri i produse secundare. Scruberele cu piatr de var sau scruber cu var la umed, de exemplu, produc gips ca produs secundar, n timp ce sistemele cu scruber uscat (desulfurare uscat) produc un amestec de adsorbant ce nu a reacionat (de ex. var, piatr de var, carbonat de sodiu, carbonat de calciu), sruri sulfuroase i cenua zburtoare ca reziduuri.

Cenua i reziduurile de la desulfurarea fluxului de gaz de ardere sunt cele mai mari cantiti de deeuri provenite de la instalaiile mari de ardere. Aceste reziduuri sunt parial depozitate pe o suprafa de teren sau pot fi utilizate n diferite scopuri precum aditivi n producia de ciment i beton; ca agregat n beton, asfalt, regenerarea minelor sau stabilizarea deeurilor; i ca ingredient n multe alte produse.n afara de deeurile legate direct de procesul de ardere, ce apar n volume mari, sunt generate i deeuri n volumuri mici ca rezultat al exploatrii instalaiei i echipamentului. Exemple tipice de astfel de deeuri sunt:

Reziduurile din curarea cazanului: Reziduurile generate n timpul service-ului adus cazanului pe partea de gaz i ap, inclusiv a prenclzitorului de aer, economizorului, supranclzitorul, coul, condensatorul i echipamentul auxiliar. Pe partea de gaz, reziduurile de ardere precum funinginea i cenua zburtoare, se formeaz pe suprafaa echipamentului care sunt ndeprtate periodic. Pe partea de ap, se formeaz n cazan crusta i produsele de corodare ce trebuie s fie ndepartate periodic utilizndu-se soluii acide sau alcaline. Resturile de la mcinarea combustibilului solid: Combustibilii solizi precum crbunele i lignitul sunt de obicei redui la o dimensiune foarte mica, pentru a putea fi introdui n cazan. n timpul mcinrii crbunelui, rocile i piritele (minerale cu coninut de fier) trebuie s fie separate din fluxul de combustibil. Acest reziduu solid poate fi evacuat mpreun cu cenua de la baza cazanului. Nmolul de la tratarea apei de proces: Deeurile rezultate de la tratarea apei de proces pentru ciclul aburului. Procesul de tratare a apei pentru cazan poate s conin diferite metode de tratare precum sedimentarea, cuagularea, nmuierea, filtrarea i osmoza. Aceste metode de tratare au ca rezultat nmolul provenit din tratare. Rinile uzate de la schimbul ionic: Rinile pentru schimbul de ioni sunt utilizate pentru tratarea apei de proces pentru cazan.

Catalizatorii uzai de la procesele SCR: Catalizatorii SCR sunt utilizai pentru a reduce emisiile oxizilor de azot n atmosfer. Datorit dezactivrii, aceti catalizatori trebuie s fie nlocuiti periodic.

Nmolul de la epurarea apei uzate: Nmolul generat de tratarea diferitelor debite de ap uzat provenite de la instalaii mari de ardere.

Deeurile de laborator: Cantitile mici de deseuri generate n laborator, de exemplu prin analizarea eantioanelor de combustibil, ap de admisie, produsele secundare, reziduurile etc. Alte reziduuri: Acele reziduri provenite de la uleiurile uzate i echipamente ce conin ulei, deeurile de la tratarea combustibilului (de exemplu splarea crbunelui).

1.4 Poluarea fonic

Zgomtoul i vibraia sunt aspecte uzuale reieite din exploatarea instalaiilor mari de ardere, n special turbinele pe gaz au emisii ridicate de zgomot.

Cele mai semnificative surse de zgomot provin de la transportul i manipularea combustibililor, reziduurile i produsele secudnare; utilizarea pompelor mari i a ventilatoarelor; supapele de siguran; tehnicile de rcire; i binenteles cazanele, turbinele pe gaz sau abur i motoarele staionare. Zgomotul i vibraia pot fi msurate n mai multe feluri, nsa n general detaliul este specific amplasamentului i ia n considerare frecvena sunetului i localizarea zonelor rezideniale (receptorii senzitivi).Impactul zgomotului emis de instalaia de ardere se limiteaz la o zon relativ apropiat n jurul instalaiei. Cea mai frecvent problem, n special n timpul nopii, poate fi disturbarea prin zgomot a oamenilor ce triesc n apropiere de instalaie. 2. Avarii sau accidente

Sigurana n funcionare a instalaiilor din industiile de proces cuprinde trei etape:

alegerea echipamentului i asigurarea siguranei nainte de amplasare (instalare);

pregatirea pentru pornirea efectiv;

asigurarea siguranei dup pornire i reducerea costurilor de ntreinere (mentenan).

Pentru asigurarea unei sigurante ct mai mari n funcionare trebuie avute n vedere mai multe aspecte i anume: dac pentru ntreprindere maximul de profitabilitate este unul i acelai lucru cu maxima siguran n funcionare i dac pentru creterea siguranei se poate recurge la diminuarea performanelor echipamnetului (reducerea ncrcturilor, micorarea vitezelor).

La conceperea unui echipament sau a unei instalaii se pornete de la ideea ca aceasta este cumparat i acionat numai dac cineva este gata s-i asume riscurile ce decurg din utilizare. Din exploatarea unui echipament pot decurge ns riscuri i pentru teri, pentru cei care nu cumpar echipamentul respectiv. La proiectarea echipamentului trebuie s se in seama i de ei. Pentru aceasta este necesar compararea diferitelor riscuri sociale pentru a putea demonstra ca riscurile legate de noul echipament sunt acceptabile.

Riscul industrial se definete sub forma unor pierderi probabile anuale de productie sau accidente umane, ca urmare a unor evenimente tehnice neprevzute:

(2.1)

n care R este riscul sau pierderile anuale ce pot surveni (tone/an, de exemplu); F - frecvena sau numrul de evenimente neprevzute ce pot avea loc ntr-un an; S - severitatea sau pierderea medie pe eveniment (tone/eveniment, de exemplu).

La orice produs, cu ct mai mari sunt pagubele posibile cu att mai mic trebuie aleas probabilitatea accidentelor care trebuie luat n calcul la proiectare, pentru a fi acceptabil respectiva variant constructiv a echipamentului.

n figuara 2.1 se perzinta acceptabilitatea riscului, respectiv corelaia dintre gravitatea defectrii i probabilitatea de apariie a defectrii.

Fig. 2.1 Acceptabilitatea riscului

Probabilitatea de producere a defectarilor foarte severe trebuie s fie ct mai mic, n schimb pentru defectrile mai putin severe se accept o probabilitate mai mare.

Evenimentele se pot clasifica n funcie de gravitatea consecintelor n evenimente cu riscuri:

fr gravitate (fr consecinte pentru persoane i bunuri materiale);

cu efecte minore (nu sunt rniri ale persoanelor i nici degradri sau scderi ale performanelor sensibile ale sistemului sau ntreruperi de funcionare);

grave sau semnificative (degradri sensibile ale sistemului i ale performanei acestuia, dar fr rniri de persoane sau ntreruperea activitii echipamentului)

foarte garve (rnirea unor persoane, oprirea activitii i/sau stricarea sistemului sau a bunurilor materiale i /sau poluarea mediului);

catastrofale (distrugerea sistemului i/sau a bunurilor i/sau rniri garve, chiar moartea unor persoane, poluare grav a mediului).

n funcie de gravitatea consecinelor i amploarea lor evenimentele pot fi:

accidente evenimente care pot afecta personalul sau oameni, bunuri materiale i mediul;

incidente evenimente a cror gravitate este acceptabil, dar care relev un risc ulterior de accident;

anomalii deviaie, abatere fa de o anumit norm, specificaie sau exigen;

neconformitate depirea valorilor unor parametrii, fa de valoarea prescris, dar rmnnd n limitele acceptabile.Msuri pentru diminuarea riscului

Msurile pentru diminuarea riscului pot fi luate:

nainte de fabricare i punere n funciune i sunt msuri de concepie;

n timpul transportului, montajului, punerii n funcie (probelor), exploatrii.

Msurile care in de concepia echipamentului cuprind:

alegerea materialelor de construcie corespunztoare mediului de lucru i parametrilor de lucru (presiune, temperatur, turaii ale elementelor care se rotesc etc.);

alegerea soluiilor constructive (simple, accesibile, demontabile etc.);

calculul de rezisten n diferitele condiii posibile: la montaj, la proba de presiune, n regimul tranzitoriu, n exploatare. Se vor avea n vedere toate elementele (echipamente, elemente de legatur, amenajri interioare i exterioare, fundaii). Calculele vor viza solicitri ordinare i extraordinare (extreme, datorate unor evenimente precum cutremure, vnt foarte puternic, etc.).

Msurile care se pot lua pot fi:

A. Pasive, care se iau n perioada de elaborare a proiectelor pentru instalaia tehnologic, precum:

gruparea echipamentelor cu pericol de incendiu i explozie n zone bine delimitate, odat cu construcia planului general, astfel nct efectele de propagare a incendiilor s fie ct mai limitate;

utilizarea unor detectoare de gaze n zonele cu pericol de degajare a vaporilor de hidrocarburi (care sunt periculoase din mai multe puncte de vedere: la cantiti mari exist pericol de incendii, la cantitati mai mici sunt nocive pentru sntate (fac parte din VOC) i n ambele situaii se produc diminuari semnificative ale produciei);

automatizarea avansat a procesului tehnologic, prevederea unor sisteme de interblocare a fluxurilor tehnologice cu pericol de incendiu i explozie.B. Masurile active - se iau pentru ca n timpul producerii accidentului tehnic efectele distructive ale acestuia s fie ct mai mici (limitate), precum:

instruirea personalului de operare prin simularea unor avarii pentru a testa capacitatea de intervenie a acestora;

mentenana sistemelor de alarm acustic i optic, a detectoarelor de gaze inflamabile i nocive;

controlul preventiv al modalitii de lucru a dispozitivelor de siguran;

verificarea periodic a mijloacelor de stingere a incendiilor, care fac parte din dotarea fiecrei instalaii.

Metodele active i pasive specifice fiecarei instalaii (proces tehnologic) se stabilesc odat cu elaborarea documentaiei tehnice de proiectare i a instruciunilor de operare.

Pentru alegerea unui echipament trebuie s se in cont de sigurana n funcionare i respectiv de mentenan, ceea ce include.

proiectarea pentru sigurana n funcionare i ntreinere uoar;

cea mai bun instalare;

identificarea corect a cauzelor deficienelor;

eliminarea problemelor cronice;

investiii pentru mbuntiri continue/remanente;

stabilirea msurilor pentru atingerea performnaei;

organizarea instruirii continuie a forei de munc;

monitorizarea i testarea recondiionrii, msurarea i evaluarea rezultatelor;

raportarea rezultatelor obinute n termeni financiari credibili conducerii care poate lua decizii de susinere financiar i/sau logistic.

n cazul echipamentelor mecanice elementele specifice sunt:

selectarea componentelor i materialelor pentru un echilibru optim ntre diponibilitatea de producie i controlul ciclului de fabricaie;

aezarea corespunztoare pe fundaie;

inlesnirea accesului la componentele care necesita mentenanta;

evitarea posibilitii confundarii pieselor, posibilitatea de nlocuire eficient a unui reper uzat sau defectat i repunerea n functe lesnicioas;

asigurarea unei ungeri de calitate;

maximizarea mentenanei directe;

eliminarea mentenanei programate inutile;

utilizarea alinierii i echilibrrii de pecizie;

eliminarea reparaiilor excesive;

cererea certificatului de caliatate dup reparare.

Compartimentul de mentenata are implicaii majore n asigurarea securitii prin:

meninerea n bun stare de funcionare a dispozitivelor de alarmare specifice diferitelor tipuri de echipamente i instalaii;

actviti tehnice i organizatorice de prevenire a avariilor sau a accidentelor;

elaborarea de norme de securitatea muncii, corespunztoare oricrei modificri a structurii iniiale datorate reparaiilor, modernizrilor efectuate sau a nlocuirii cu echipamente noi; dezvoltarea de metode specifice de intervenie rapid. Metode de evaluare a riscului

Pentru identificarea riscului se fac studii de risc care cuprind: definirea sistemului, identificarea riscurilor sistemului, modelarea corelaiilor dintre cauze i efecte, ierahizarea riscului. Pentru a se calcula riscul unei instalaii date trebuie iniial s se analizeze fiabiliatatea acelei instalaii.

Dac instalaia respectiv este folosit pentru prima dat i nu exist studii asupra riscului care l poate reprezenta acea instalaie pentru societate i mediu, n acest caz trebuie avute n vedere dou aspecte foarte importante i anume: dac s-au luat suficiete msuri de sigurana personalului, a populaiei i a mediului i dac legislaia de mediu permite construirea unei asemenea instalaii.

n acest scop se face analiza arborelui de evenimente. La nceputul arborelui se afla evenimetul primar, pornind de la acesta se stabilesc consecinele posibile. De obicei evenimentul primar este considerat defectarea unui reper. Pentru stabilrea arborelui de evenimente se analizeaz toate posibilele evenimente primare care pot aparea n timpul funcionrii.

n arborele de evenimente se ntanesc: evenimente primare care sunt cauza de baz a defectrii i evenimete secunadare care pot fi rezultatul mai multor evnimente de baz.La o instalaie atomo-electrica exist, de exemplu, 130 000 de evenimete a cror desfurare trebuie cercetat.

Pe lng, analiza arborelui de evenimente se face i analiza arborelui de defectri. n cazul arborelui de efectri se consider c diferitele elemente ori i ndeplinesc rolul, ori se defecteaz, situaiile n care elementele funcioneaza parial nu se analizeaz deoarece ar complica foarte mult problema i exist riscul ca aceasta s nu mai poate fi rezolvat. Se admite c la ieirea din funcie a unui element, comportarea celorlalte elemente nu este influenat. Analiza arborelui de defectri este o analiz subiectiv la care pot aparea erori deoarece unele evoluii ale evenimentelor pot fi neglijate, considernu-se c nu sunt foarte garve.

Din datele statistice referitoare la erorile umane rezult ca uneori probabilitatea de producere a unui defect din eroare uman este mai mare dect probabilitatea defectrii (spre exemplu, probabilitatea ca un operator care nu dispune de panou de comand i de feedback, s nu deschid manual un robinet este de 10-2 fa de ruperea unui component a carui probabiliatate este de 10-8). Eroarea umana poate fi micorat simitor dac se folosesc sisteme redundante, deoarece se presupune ca aceeai greal nu poate fi repetat de dou ori.

Numrul manevrelor greite este mrit i de stresul la care sunt supui muncitori n timpul avariei, dar i de timpul scurt n care trebuie sa acioneze. Numrul acestor greeli poate fi diminuat prin instruirea personalului, prin exerciii n care se simuleaza diferite situaii de avarie, i prin existena unor instruciuni scrise precise. Totodat sunt utile i sistemele de feedback prin care se atenioneaz muncitorul prin semnale acustice i/sau lunimoase n cazul executrii unei manevre greite sau redundana de personal.

Aprecierea riscului este foarte util, pentru luarea unor decizii importante la proiectare. La toate metodele de evaluare a riscului se presupune c sunt complet cunoscute: pericolele de defectare a diferitelor componente, reacile chimice care pot avea loc, fenomenele fizice, etc. n plus se consider c pot fi limitate consecinele fenomenelor scpate de sub control. Aceste elemente presupun:

cuantificarea ngrijit a experienei proprii i a celei prezentate n literatura de specialitate;

cercetarea de laboarator aprofundat;

desfaurarea de ncercri pe instalaii pilot;

un rodaj la capacitate redus cu msuri deosebite de siguran.

Exist ns limite de previzionare n special la tehnologiile noi, la care ultima certitudine privind efectele totale ale respectivei tehnologii se relev numai dupa un timp, de regul, ndelungat de funcionare.

Accidentul ecologic poate fi definit ca fiind evenimentul produs ca urmare a unor neprevzute, deversri sau emisii de substane sau preparate periculoase sau poluante, sub form lichid, solid, gazoas ori sub form de vapori sau de energie, rezultate din desfurarea unor activiti antropice necontrolate sau bruste, prin care se deterioreaza ori se distrug ecosistemele naturale si antropice.

Poluarile accidentale se pot produce n toate structurile mediului, din motive foarte complexe i au ca efect deteriorarea calitii factorului de mediu afectat. Analiza polurilor accidentale are la baz clasificarea lor n funcie de factorul de mediu afectat, poluantul i cauzele care au dus la aparitia fenomenului de poluare.

Riscul producerii polurilor accidentale se datoreaz att neglijenei manifestate n timpul desfurrii proceselor tehnologice ct i neretehnologizrii proceselor tehnologice din cadrul industriei energetice, spargerilor conductelor de transport ale produselor petroliere datorit uzurii acestora, scurgerilor pluviale din zone infestate, evacuarea de ape uzate netratate corespunztor sau cu urme de produse petroliere i ulei, ape de rcire cu temperaturi ridicate peste media acceptat, defectarea sistemelor de reglare a arderii i ca urmare realizarea unei arederi incomplete i defectuoase care are drept rezultat emisia de substane polunate n atmosfer peste media acceptat. Fenomenele meteorologice periculoase (ploi toreniale, alunecri de teren) au contribuit i ele n mic msur la unele poluri.

n scopul funcionrii la parametri optimi i continuu, echipamentele i instalaiilor energetice trebuie s aib o disponibilitate operaional n funcionare. Asigurarea bunei funcionari a instalaiilor se realizeaz prin exploatrea corecta a acestora, acest lucru implicnd i o supravegere atent a utilajului sau instalaiei din partea personalului ct i prin intermediului apraturii de msur i control, dar i prin activitatea de mentenana.

Stabilirea lucrrilor care se execut n cadrul activitii de mentenan a echipamentelor din termocentrale se fac n baza:

instruciunilor tehnice ale echipamentului, agregatului sau instalaiei;

instruciunilor tehnice interne pentru fiecare agregat sau instalaie i loc de munc;

datelor i constatrilor, rezultate din activitatea de exploatare i dup oprire n vederea execuiei lucrrilor de mentenan;

documentaiei tehnice a furnizorului (proiect, cartea utilajului, caietul de sarcini, etc.); rapoartelor lucrrilor anterioare; expertizrii strii tehnice i comportrii elementelor componente, inclusiv a strii metalului; datelor furnizate de activitatea de mentenan preventiv i predictiv (unde este implementat);n vederea creterii fiabilitii, siguranei n funcionare, duratei de via i eficienei instalaiilor / echipamentelor / agregatelor energetice se pot aplica urmtoarele tipuri de mentenan:

mentenana preventiv:

mentenana sistematic; mentenana predictiv;

mentenanta corectiv.Lucrri asociate mentenanei preventive i corective

Lucrri de nivel 1 (LN 1) - Lucrri i operaii de mentenana preventiv, de nivel redus, care se execut periodic, de regul cu agregatul de baz n funcie, necesare pentru meninerea unor subansambluri i elemente componente ale acestora n stare tehnic corespunztoare n scopul prevenirii unor uzuri premature, incidente, deteriorri sau avarii.

n cadrul lucrrilor de nivel 1 se fac de regul reglaje simple, etalonri, nlocuiri de mici componente (ex.: sigurante), nlocuiri standard la instalaii electrice i de automatizare, lucrri minore (ex.: ungere, completare fluid ungere), control n instalaie, control performane. De asemenea, lucrarile de monitorizare i testare precum i alte tehnici de determinare a strii instalaiilor sau sistemelor se ncadreaz ca lucrri de nivel 1. Lucrri de nivel 2 (LN 2) - Lucrri de mentenan preventiv (2.1) care se execut dup ntreruperea voit a funcionrii, n scopul prevenirii unei posibile opriri accidentale a instalaiilor sau sistemului respectiv lucrri de mentenan corectiv (LN 2.2) care se execut n urma opriri accidentale a funcionrii instalaiilor sau sistemului, n scopul eliminarii consecinelor acestora.n cadrul lucrrilor de nivel LN 2.1 se fac de regul reparaii minore, nlocuiri (de regul, nlocuiri standard), reglaje generale, alinieri, examinri, operaii de mentenan preventiv delicate i sistematice, etc.

n cadrul lucrrilor de nivel LN 2.2 pe lng lucrrile specifice menionate pentru lucrrile de nivel LN 2.1, funcie de neconformitile produse de avarie la instalaia sau sistemul n cauz, se pot executa lucrri de mentenana corectiv complexe inclusiv reparaii majore.

Lucrri de nivel 3(LN 3) - Lucrri de mentenan preventiv programate anual executate n vederea restabilirii potenialului funcional i de fiabilitate al instalaiei sau sistemului, pentru o perioad, la un nivel ct mai apropiat de performanele de proiect.

Aceste lucrri presupun demontarea parial sau complet a instalaiei sau sistemului, executarea reparaiilor pentru eliminarea defectelor constatate i nlocuirea componentelor mbtrnite chiar dac acestea mai sunt n stare de funcionare. n cadrul acestui nivel LN 3, se fac de regul lucrri de mentenan preventiv i corectiv Lucrri de nivel 4 (LN 4) - Ansamblul de lucrri de mentenana preventiv complexe, programate a se executa n vederea restabilirii potenialului funcional i de fiabilitate al instalaiei sau sistemului, pentru o perioada, la un nivel comparabil cu cel avut la nceputul duratei de viata sau performanele de proiect.

n cadrul lucrrilor de nivel LN 4 se fac de regula reparaii de cel mai mare grad de complexitate, lucrri de reabilitare i lucrri cu atribute de modernizare. 3. Legislatie n domeniu

Prin cadrul legislativ adoptat n domeniul proteciei mediului se urmreste prevenirea i reducerea polurii de orice natura, conservarea i pstrarea calitii factorilor de mediu, utilizarea responsabil a resurselor naturale, reconstrucia ecologic a zonelor afectate de poluare i pastrarea unui echilibru real ntre mediul natural i calitatea vieii. Din msurile de ordin legislativ adoptate n ultimii ani, menionm doar pe cele mai importante care reglementeaza protecia aerului n domeniul emisiilor de oxizi de azot:

Legea Proteciei Mediului nr. 137/1995, cu completrile i modificrile ulterioare; OUG nr.243/2000 privind protecia atmosferei aprobat prin Legea nr.655/2001; OUG nr. 34/2002 privind prevenirea, reducerea i controlul integrat al polurii aprobat cu modificri prin Legea nr.645/2002; HG 541/2003 privind stabilirea unor msuri pentru limitarea emisiilor n aer ale anumitor poluani provenii din instalaiile mari de ardere; HG nr.142/2003 privind limitarea coninutului de sulf din combustibilii.

4. Sisteme de prevenire a polurii introducerea arztoarelor cu emisie redus de oxizi de azot la cazanul de aburCazanul este de tip acvatubular cu tambur, circulaie natural, dou drumuri de gaze. Primul drum de gaze, ascendent este compus din focar alctuit dintr-o camer mprit n dou semifocare de ctre un ecran dublu radiant. Arzatoarele sunt montate pe front, pe supranclzitorul de radiaie.n drumul orizontal, n ordinea strabaterii de catre gazele de ardere, sunt prevazute:

supranclzitorul plafon, compus din 14 panouri din tevi; supranclzitorul paravan de semiradiaie; este suspendat sub plafon, deasupra parii ndoite a ecranului din spate a focarului;

n drumul al doilea de gaze descendent, n ordinea strabaterii de ctre gazele de ardere, sunt prevzute: supranclzitorul convectiv; economizorul;

n continuare, gazele de ardere trec prin prenclzitorul de aer recilculat i sunt evacuate spre co de ctre ventilatoarele de gazeParametri pricipali ai cazanului

debit abur viu:

420 t/h; temperatura apa alimentare:

215-230 C; presiune apa alimenatre:

177 bar; temperatura abur supranclzit:

540+/- 8 C; presiune abur supranclzit:

140 bar; temperatura aerului de combustie (dup prenclzitoarele de aer): 285 C la funcionarea pe pcur 272 C la funcionarea pe gaze presiunea de aer disponibil la arztoare: 160-220 mm CA depresiunea la ieirea din focar: -2,...-3 mm CA randamentul cazanului:

92,2 % pe gaze 91,8% pe pcur

Fig. 4.1 Cazanul acvatubular de 420t/h

Fig. 4.2 Schema de principiu a cazanului Vechea instalaiede ardereVechea instalaie de ardere este alctuit din 18 arztoare montate pe peretele frontal al cazanului, care este ecranat de supranclzitorul de radiaie i dispuse pe trei etaje, cte 6 arztoare pe fiecare etaj.

Arztoarele sunt prevzute cu injectoare de pcur cu pulverizare mecanic i circuit de abur pentru suflarea injectoarelor. Aerul de ardere este admis n cutia de ardere a arztorului printr-un ibr acionat de un mecanism prevzut cu motor electric. Debitul de aer de ardere este reglat pe fiecare ventilator de aer, cu ibrul de reglaj de pe aspiraie, acionat de un motor electric.

Reglajul debitului de pcur se face prin intermediul unui ventil de reglare amplasat pe conducta de tur, acionat electric. Circuitul de pcur este prevzut cu conduct de retur, prin care se asigur o recirculaie spre rezervoare pentru a asigura nclzirea atunci cnd nu se consum pcua. Returul se nchide dup ce se introduce pcura n consum (minim 2 arzatoare).

Reglajul debitului de gaz se face prin intermediul ventilului de reglare amplasat dup vana principala (electric) de alimentare cu gaz i clapeta de blocaj. Ventilul de reglaj presiune gaz este acionat electric.

Gazele naturale intr spre ambrazura arztorului prin canalul inelar format din dou tevi concentrice (prin conducta interioara care formeaz canalul inelar este introdus injectorul de pcur) i apoi se distribuie prin lnci cu duze de injecie gaze. Injecia gazelor se face perpendicular pe curentul de aer, ceea ce permite mbuntirea condiiilor de amestec.

Arztoarele existente nu au aer reglat individual. Pentru fiecare arztor exist posibilitatea de izolare cu clapet acionat de la distan. n aceste condiii, debitul total de aer de ardere pe cazan se regleaza centralizat, prin modificarea deschiderii ventolei de la ventilatoarele de aer.

Instalaia nu dispune de staie de aer comprimat instrumental, acionarea diverselor armturi de regaj sau protecie dup circuitele de combustibili realizndu-se electric.

La vechea instalaie aprinderea arztoarelor se fcea cu fetil i nu se fcea supravegherea arderii (flcrii).

Structura general a alimentrii cu combustibil i aer a focarului, precum i posibilitile de reglare minime, fac dificil obinerea unei arderi optime n focar i echilibrarea funcionrii arztoarelor. Pulverizarea mecanic implic o ardere cu emisii poluante ridicate i este ineficient pentru respectarea cerinelor actuale de mediu.

Din msurtorile efectuate n ultimii ani la cazanul de 420 t/h CET Grozveti a rezultat depairea nivelului de emisii de NOx cu 10-15%, ns cazanul nu are o instalaie care sa moniotrizeze permenet emisiile poluante rezultate n urma arederii. Caracteristicile principale ale instalaiei de ardere i ale focarului

volum total focar:

1560 m3 ncrcarea termic volumic:

cca 180.000 kcal/m3h dimensiunile focarului sunt:

6016 x14080 mm (ntre axele evilor) debit pcur pe arztor:

1750 kg/h (la 25 bar) debit gaz natural pe arztor:

2000 Nm3/h la 2500 mm CA putere calorific inferioar: pcur:

9370 kcal/kg gaz:

8500 kcal/Nm3 presiunea pcurii la limita cazanului: 20 - 22 bar temperatura pcurii la limita cazanului: 150 -165 C presiunea gazului la limita cazanului: 0,17 - 0,5 bar acionarea robinetelor de reglare combustibil este electricProtectii arzatoare existente:

actionare buton de avarie; presiune minima gaze: 500 mm; presiune maxima gaze: 5000 mm CA; presiune minima pacura: 8 bar; presiune crescuta focar: 30 mm CA (temporizare30 sec).

Fig. 4.3 Vechiul arztor al cazanului vedere fa - spate

Fig. 4.4 Vechiul arztor al cazanului sectiune logitudinal Noua instalaie de arderePentru ncadrarea n limitele de emisii impuse de normativele romaneti i europene este necesar modernizarea sistemului de ardere al acestor cazane prin introducerea de arzatoare mixte gaz-pcur cu NOx redus.

Cazanul a fost dotat cu urmtorul echipament de ardere:

18 arztoare cu funcionare mixt, capabile s funcioneze pe pcur, gaz sau pcur i gaz simultan; staie de reglare, control i siguran gaz la limita cazanului; 3 staii de reglare pcur (o staie pentru fiecare grup de arztoare);

18 staii de reglare arztor (o staie pentru fiecare arztor); o staie de aer rcire arztoare; staie de reducere racire presiune i temperatur abur pulverizare; staie de nclzire conducte pcur;

staie de aer instrumental.Arztoarele cu NOx redus sunt proiectate s minimizeze formarea de NOx prin meninerea unui nivel de temperatur sczut n flacr i o introducere gradat a oxigenului n zona de ardere. De asemenea, utilizarea pulverizrii cu abur atrage dup sine o finee de pulverizare crescut, un amestec combustibil oxidant mai bun, o scurtare a lungimii flcrii i o reducere a coeficientului de exces de aer n focar. Precizm faptul c aburul de pulverizare acioneaz ca un inhibitor n procesul de formare a emisiilor de oxizi de azot.

Noul tip de arztor cu care va fi dotat cazanul va fi un arzator mixt gaz-pcur, cu emisie redus de NOx, cu introducerea aerului n trepte, cu grade diferite de turbionare i n sistem de pulverizare cu abur a pcurii.

Cele 18 arztoare noi se integraza n arhitectura existenta a cazanului, prin adaptarea la dimensiunile camerei focar actuale i fiecare va cuprinde:

un injector pcur, cu pulverizare cu abur, retractabil; pentru retragerea injectoarelor n cazul funcionarii integral pe gaze este prevazut o acionare pneumatic;

un circuit de gaz; un aprinztor gaz electric cu transformator de aprindere i supraveghetor de flacara cu tij de ionizare; un supraveghetor de flacr de tip UV combinat cu IR pentru ajustarea flcrii de baz (gaz sau pcur); dou circuite de aer, primar i secundar, fiecare fiind prevazut cu organe de nchidere i reglare cu acionare pneumatic;

circuitele de combustibili din limita arzatoarelor sunt prevzute cu ventile de inchidere rapid acionate pneumatic.

Fig. 4.5. Arztor cu NOx redus - sectiune logitudinal

Fig. 4.6 Duza arzatorului cu NOX redus

Fig. 4.7. Cmpul de fluide n arztorul cu NOX redusCaraceristicile noului arztorului mixt gaze naturale pcur cu NOX redus: puterea termic maxim pe arztor:

20,4 MWt;

regim funcionare:

numai gaze naturale; numai pcur; simultan gaze nturale i pcur (mixt); diametrul capului de ardere (exterior):

646 mm;

lungimea flcrii:

cca. 5 m;

diametrul flcrii:

cca. 2 m;

debitul de gaze naturale:

maxim:

2063 Nm3/h; minim:

206 Nm3/h; presiune gaze naturale la arztor (la sarcin maxim):

0,3 bar;

debitul pcur:

maxim:

1864 kg/h;

minim:

373 kg/h;

presiune pcur la arztor (la sarcin maxim):

11 bar;

pierdere de presiune pe partea de aer:

max. 22-25 mbar.

Noile arzatoare sunt doate cu sisteme preformate de reglare i urmrire a funcionarii instalaiei la parametrii optimi de funcionare i de prevenire a riscului de accidente i avarii n timpul exploatarii instalaiei.

Sistemul de conducere automat al instalaiei de ardere va avea ca element central dou subsistence de comad cu memorie programabila, fiecare capabil a comanda 9 arztoare.

Funcia i programul de comanda arzator cuprinde:

comanda transformatorul de aprindere, ventilele pe combustibil de aprindere; supravegherea aprinderii i a flcrii principale; supravegherea temperaturii flcrii fiecrui arztor n parte;

la funcionarea pe gaz, verific automat etaneitatea ventilelor de nchidere de siguran; comand ventilele de nchidere de siguran pe combustibil principal; supravegheaza prevenzilarea arztorului;

supravegheaza flacra arztorului;

reglarea raportului aer/combustibil i reglarea sarcinii arzatorului n funcie de sarcina al cazanului; asigura intrarea sau ieirea din funcie a arztorului sau a grupului de arztoare cu cazanul n funcie;

realizeaz trecerea de pe pcur pe gaz i invers cu cazanul n funcie; previne orice aprindere a arzatorului pn cnd aerisirea focarului nu a fost complet; asigura funcionarea continu a instalaiei de ardere cu monitorizarea proteciilor acesteia.Sistemul afieaz parametrii funcionali ai instalaiei de ardere (debite, presiuni, temperaturi ale fluidelor de lucru ale arzatoarelor) i transmite comenzi catre secvenele de pornire/oprire arztoare, selectare combustibil, etc, precum i afiarea n text clar a primului defect cauzator de trecere a unui arzator n stare de avarie. Permite operatorului intervenii asistate n orice pas important din exploatare.

Cazanul este prevzut cu o staie de detectarea scaprilor de gaze naturale, care va declana automat cazanul prin nchiderea robinetului de gaze.

Sistemul poate comunica cu elementele inteligente din instalaie, iar pe baza datelor obinute de la acestea poate regala automat funcionarea cazanului.

Sistemul poate genera indicaii privind mentenanaa preventiv.

Depairea parametrilor de functionare sau situatiile de avarie vor fi semnalizate n camera de comand att acustic ct i luminos.

Conform HG 541/2003, o instalaie mare de ardere este reprezentat de orice echipament tehnic n care combustibilii sunt oxidai n scopul utilizrii energiei termice astfel produse, a carui putere termic nominal este egal sau mai mare de 50 MW.

n funcie de perioada n care a fost acordata autorizaia de construcie/exploatare, instalaiile mari de ardere se clasific astfel:

instalaie mare de ardere existent - tip I orice instalatie mare de ardere pentru care a fost acordat o autorizaie de construcie sau, n lipsa unei astfel de proceduri, o autorizaie de exploatare nainte de 1 iulie 1987;

instalaie mare de ardere nou - tip II orice instalaie mare de ardere pentru care a fost acordat o autorizaie de construcie sau, in lipsa unei astfel de proceduri, o autorizaie de exploatare ori care a fost autorizat sau supus procedurii de autorizare de ctre autoritatea competent pentru protecia mediului ncepand cu data de 1 iulie 1987 i pn la data de 27 noiembrie 2002 i care nu a fost pus n funciune pn la 27 noiembrie 2003;

instalaie mare de ardere tip III orice instalaie mare de ardere supus procedurii de autorizare integrat de ctre autoritatea public competent pentru protecia mediului ncepnd cu data de 1 iulie 1987 i pn la data de 27 noiembrie 2002 i care nu a fost pus n funciune pn la data de 27 noiembrie 2003.

Sinteza valorilor limit de emisie (VLE) pentru instalaiile mari de ardere (IMA) prevzute n HG nr. 541/2003 este prezentat n tabelul de mai jos.

PoluantTip de combustibilValori limita de emisie (mg/Nm3) (Nota 1)

50-100 MWt100-300 MWt300-500 MWt> 500 MWt

SO2Solid200200-400 (variatie liniara)400

Lichid170170-400 (variatie liniara)400

Gazos35 in general

5 gaz lichefiat

800 gaze cu putere calorifica redusa provenite din gazeificarea reziduurilor din rafinarie, gaze de cocserie si gaze de furnal cu putere calorifica mica

NOXSolid

600500

Din 1 ian. 2016: 200

Lichid450400

Gazos300200

PulberiSolid 10050

Lichid50 (Nota 2)

Gazos5 - in general

10 - gaz de furnal

50 gazele din industria siderurgica,care pot fi utilizate in alta parte

SO2, NOX si pulberiInstalatii mari de ardere cu focar mixtNota 3

Tabel 4.1. Valori limit de emisie pentru instalaiile mari de ardere conform HG 541/2003Note:

1. Valorile limit de emisie se consider c masa de substan raportat la volumul de gaze reziduale, considernd coninutul de oxigen n gazul rezidual de 3 % n volum, n cazul combustibililor lichizi sau gazoi, de 6 % n volum, n cazul combustibililor solizi i de 15% n volum n cazul turbinelor cu gaz; se exprima n mg/Nm3. 2. VLE de 100 mg/Nm3 poate fi aplicat la IMA cu o putere termic < 500 MWt care utilizeaz combustibil lichid cu coninut de cenu > 0,06 %.3. Instalaiilor care ard simultan doi sau mai muli combustibili, aa cum este specificat n art.13 le sunt aplicabile VLE calculate conform prevederilor Anexei nr. 8 a HG nr. 541/2003.

Conform HG 541/2003, instalaiile de ardere cu care sunt dotate cazanele din CET Grozveti sunt de tipul I (au fost puse n funcie n 1964), iar valorile limit de emisii pentru NOx fiind n acest caz 450 mg/Nm3 la funcionarea integral pe pcur i 300 mg/Nm3 la funcionarea integral pe gaze naturale.

n tabelul urmtorul sunt prezentate emisiile de CO, NOx, SO2 i pulberi obinute la msurtori realizate n 2004 la cazanul din CET Grozveti.

Data efectuarii analizelorCO

NOX

SO2

Pulberi

Debit combustibilPutere calorifica inferioaraTemp.

gaze ardereSarcina termica

gazepacuragazepacura

U.M.mg/

Nm3mg/

Nm3mg/

Nm3mg/

Nm3Nm3/hKg/hKcal/

Nm3Kcal/

kgC%

12.01.2004

(gaze+

pacura)3243619212,4---971014561,9

15.03.2004

(gaze)-27001,624000-8113-176,867,9

06.04.2004

(gaze)5,229501,123480-8037-17264,3

04.05.2004

(gaze)020300,917500-8039-16847,6

22.11.2004

(gaze)37,526602,421000-8145--73,8

Tabel 4.2: Valorile emisiilor de CO, NOX, SO2 i pulberi Formarea oxizilor de azot n procesul de ardere din instalaiile de ardere ale cazanelor de abur se datoreaz coninutului de azot din aerul de ardere i din combustibil. Oxizii de azot, mai ales NO, se formeaz n procesul de pregtire a combustibilului (nclzire) i n procesul de ardere. Oxizii de azot apar ca urmare a reaciilor dintre dou faze gazoase sau a reaciilor dintre o faz gazoas i o faz solid (reacii eterogene). Dup modul de formare, se cunosc trei categorii de oxizi de azot:

oxizi de azot termici formai n zona produselor de ardere din azotul din aer; cantitatea lor depinde ntr-o msur foarte mare de temperatura flcrii i de coninutul de O2 (excesul de aer) din procesul de ardere. Pentru obinerea lor sunt necesare temperaturi mari de activare, de unde i denumirea de oxizi de azot termici.

oxizi de azot combustibili provin din azotul din combustibil i se formeaz n zona de oxidare a flcrii. Formarea lor depinde de coninutul de azot din combustibil, de coninutul de oxigen din zona de oxidare i ntr-o msur redus de temperatur.

oxizii de azot prompi provin din azotul din aer i se formeaz n zona de oxidare a flcrii de la radicalii liberi de hidrocarburi, care desfac legtura tripl a atomului de azot din molecula de azot prin reacii mai rapide (mai putin endoterme) dect reaciile de obinere a oxizilor de azot termici.

Limitarea formrii oxizilor de azot n timpul arderii, prin aa numitele msuri primare de reducere a NOx, are ca scop: scderea temperaturii de ardere; evitarea vrfurilor de temperatur, prin uniformizarea i amestecarea rapid a reactanilor n flacr; reducerea timpului de staionare la temperaturi nalte; reducerea oxigenului n zona de reacie; reducerea, la sfaritul flcrii, a oxizilor de azot deja formai.

Masura primarAre efect asupra:

Reducerea excesului de aerNOx termic + NOx combustibil

Prenclzirea redus a aeruluiNOx termic

Reducerea sarciniiNOx termic

Arderea n trepte:

etajarea arderii combustibilului

etajarea aerului

arztoare cu NOx redus

aer multipluNOx termic + NOx combustibil

NOx termic + NOx combustibil

NOx termic + NOx combustibil

Proiectarea cazanului:

localizarea arzatoarelor

strat fluidizatNOx termic

NOx termic

Recircularea gazelor de ardereNOx termic

Injecie de abur / apaNOx termic

Tabelul 4.3 - Msuri primare de reducere a NOX

Pentru reducerea emisiilor de NOx este util i eficient de apelat mai nti la msuri primare, iar n situaia n care emisia de NOx nu se ncadreaz n normele stabilite, se pot aplica i alte msuri:

Fig 4.8. Gradul de reducere al emisiilor de oxizi de azot pentru diferite procedee de arderen funcie de modul de formare a NOx exist urmtoarele caracteristici de control ale acestuia:

Pentru NOx termic:

reducerea temperaturii de ardere n toate zonele reaciei, practic sub 1600 C i a vitezei de nclzire;

reducerea timpului de staionare n zonele cu temperatur ridicat; reducerea coeficientului de exces de aer i deci scderea concentraiei de oxigen atomic n aceleai zone.

Pentru NOx din combustibil:

reducerea coeficientului de exces de aer;

reducerea temperaturii de ardere; reducerea presiunii pariale a oxigenului; alegerea unui combustibil cu coninut redus de azot.

Pentru NOx prompt:

reducerea concentraiei oxigenului atomic; reducerea coeficientului de exces de aer.

Din aceste tehnici de control rezid msurile primare de reducere a concentraiei oxizilor de azot. Acestea pot fi mprite n trei generatii, dup cum urmeaz:

prima generaie cuprinde urmtoarele metode:

exces de aer sczut; reducerea temperaturii de prenclzire a aerului;

arztoare fr distribuie; arztoare cu distribuie preferenial; recircularea gazelor de ardere n focar. a doua generaie se bazeaz pe:

arztoare cu NOx sczut I (injecii de aer la arztor);

recircularea gazelor de ardere la arztor;

aer deasupra zonei de ardere (aer tertiar).

a treia generaie cuprinde:

arztoare cu NOx sczut II (injecii de aer i de combustibil la arztor); reducerea NOx-ului n focar (rearderea n focar).Emisiile maxime pentru care au fost proiectate arzatoarele sunt prezentate n urmtorul tabel:ncrcarea cazanului50%70%100%

Funcionare pe pcur

NOx (mg/Nm5) Ia 3% O2 n gazele de ardere (100 % pcur) 450 450 450

CO (mg/Nm3) Ia 3% O2 n gazele de ardere 170 170 170

Pulberi (mg/Nm3) 50 50 50

Funcionare pe gaz natural

NOx (mg/Nm3) Ia 3% O2 in gazele de ardere (100 % gaz metan) 300 300 300

CO (mg/Nm3) Ia 3% O2 in gazele de ardere 100 100 100

Pulberi (mg/Nm3) 5 5 5

Tabel 4.5. Emisiile maxime ale arztorului garantate de producatorIn urma testelor de performan la care au fost supuse noile arzatoare dup terminarea lucrrilor de montare, au fost obinui urmtorii indicatori tehnico-economici de performan, astfel emisiile noilor instalaii de ardere se ncadreaz n prevederile legale.ParametruU/MProba 1Proba 2Proba 3Garantat

Sarcin termic%91,872,753,7-

Debit de abur viut/h385.8305.5225.5-

NOX (la 3% O2)mg/Nm3233186172270

CO (la 3% O2)mg/Nm335277100

Pulberi C (la 3% O2)mg/Nm32.11.81.35

Tabelul 4.6. Funcionare cu gaze naturaleParametruU/MProba 4Proba 5Garantat

Sarcin termic%90,552,6-

Debit de abur viut/h380221.1-

NOX (la 3% O2)mg/Nm3351267400

CO (la 3% O2)mg/Nm32517170

Pulberi C (la 3% O2)mg/Nm3271950

Tabelul 4.7. Funcionare cu pcurParametruU/MProba 6Proba 7Garantat

Sarcin termic%92,153,4-

Debit de abur viut/h387.2224.3-

NOX (la 3% O2)mg/Nm3331232334/342

CO (la 3% O2)mg/Nm3103135/139

Pulberi C (la 3% O2)mg/Nm322.117.627.4/30

Tabelul 4.8. Funcionare mixt (pacuara 44,6% gaz natura 55,4%) n urma acestor teste de acceptan noua instalaie a emis n atmosfer o cantitate mult mai mic de oxizi de azot, chiar dac n unele cazuri cazanul a funcionat cu o sarcin termic apropiata de cea maxim. n aceste condiii valorile emisiilor de oxizi de azot la funcionarea pe gaze sau pcur sau mixt la sarcin nominal nu depesc valorile garante prin contract de ctre productor5. Concluzii

Avantajele modernizrii sistemului de ardere actual sunt urmtoarele:

reducerea emisiilor poluante din gazele de ardere prin reglarea precis a raportului aer combustibil;

creterea disponibilitii instalaiei de cazan prin reducerea ratei defectelor i prin reducerea timpilor de verificare, ntreinere i reparare a cazanului;

mrirea siguranei n funcionare a cazanului;

creterea duratei de via a instalaiei de cazan datorit meninerii cu strictee a valorilor normale de funcionare;

reducerea consumurilor de combustibili (prin realizarea n permanen a unei arderi corecte) i de energie pentru serviciile interne; uurarea conducerii i supravegherii instalaiei prin pornirea i oprirea arztoarelor de la tabloul de comand;

6. Bibliografie

1. Nicoleta Teodorescu, Mentenan general n domeniul ingineriei mecanice, Editura AGIR, Bucureti, 2008;2. Gherghe Lazaroiu, Impactul CTE asupra mediului, Editura Politehnica Press, Bucureti, 2005;3. Gherghe Lazaroiu, Soluii moderme de depoluare a aerului , Editura AGIR, Bucureti, 2006;4. Ioana Ionel i Cormel Ungureanu, Termoenergetica i mediul, Editura Tehnic, Bucureti,, 1996;5. Normativ de mentenan la echipamentele i instalaiile energetice, SC Termoelectrica SA, Bucureti,;6. Fia tehnic a cazanului tip TGN 84 de 420t/h din CET Grozveti, Bucureti,;7. Studiu de Fezabilitate Modernizarea sistemului de ardere prin montarea arztoarelor cu NOx redus la cazanele de 420 t/h tip TGM 84 din CET Grozveti i CET Sud, ICEMENERG, Bucureti, 2005;8. Oferta tehnic - Modernizarea sistemului de ardere prin montarea arztoarelor cu NOx redus la cazanele de 420 t/h tip TGM 84 din CET Grozveti i CET Sud SC Energomontaj SA si SAACKE Romnia, Bucureti, 2006;9. Raport de ncercare nr. 3/2008 Teste de acceptan a arztoarelor cu NOx redus montate la cazanele de 420 t/h tip TGM 84 din CET Grozveti i CET Sud, ICEMENERG, 2008;10. Prevenirea i Controlul Integrat al Polurii (IPPC) - Document de Referin asupra Celor Mai Bune Tehnici Disponibile pentru Instalaiile Mari de Ardere (BREF Large Combustion Plants RO), mai 2005;11. www.anpm.ro.12. www.green-report.ro13. www.descopera.ro14. www.iea.org15. www.ospar.org16. www.eea.europa.eu17. www.europa.euCuprins

1. Risc de poluare n electrocentrale..2

1.1 Poluarea aerului3

1.2 Poluarea apelor.51.3 Poluarea solului7

1.4 Poluarea fonica.82. Avarii sau accidente...83. Legislatie n domeiu......................................................................................................................134. Sisteme de prevenire a poluarii introducerea arzatoarelor cu emisie redusa

de oxizi de azot la cazanul de abur...135. Concluzii...256. Bibliografie...26

Intrare aer

Intrare pcur

Intrare gaze naturale

Intrare abur

PAGE 27

_1272316501.unknown

_1303904563.xlsChart1

1

0.8

0.39

0.25

0.19

0.14

Gradul de reducere al NOx [%]

Gradul de reducere al NOx pentru diverse tehnologii de ardere

Chart2

1

0.8

0.39

0.25

0.19

0.14

&A

Page &P

Gradul de reducere al NOx [%]

Gradul de reducere al emisiilor de NOx pentru diverse tehnologii de ardere

Sheet1

Ardere frontala1100

Ardere tangentiala0.880

Ardere in trepte0.3939

Post ardere0.2525

Injectie de aer in diferite zone ale frontului de flacara0.1919

Sisteme de control local al stoechiometriei0.1414

&A

Page &P

Sheet2

&A

Page &P

Sheet3

&A

Page &P

Sheet4

&A

Page &P

Sheet5

&A

Page &P

Sheet6

&A

Page &P

Sheet7

&A

Page &P

Sheet8

&A

Page &P

Sheet9

&A

Page &P

Sheet10

&A

Page &P

Sheet11

&A

Page &P

Sheet12

&A

Page &P

Sheet13

&A

Page &P

Sheet14

&A

Page &P

Sheet15

&A

Page &P

Sheet16

&A

Page &P