SURSE DE POLUARE METODE DE REDUCERE A EMISIILOR DE PRAF

Particule poluante

Praful este o componenta importanta a particulelor solide suspendate in aer, care de obicei sunt invizibile individual pentru ochiul liber. Totusi, colectiv, particulele mici formeaza deseori o pacla care limiteaza vizibilitatea. Intr-adevar, in multe zile de vara cerul de deasupra oraselor poluate cu praf are o culoare alba laptoasa in loc de albastra, din cauza imprastierii luminii de catre particulele suspendate in aer.

Trebuie remarcat ca particulele suspendate intr-o masa data de aer nu sunt nici toate de aceasi marime sau forma si nici nu au aceasi compozitie chimica.

Cele mai mici particule suspendate au o marimie de aproximativ 0,002μm (adica 2nm); in comparatie, lungimea moleculelor gazoase tipice este cuprinsa intre (0,00010,001)μm adica (0,11)nm. Atunci cand picaturile mici de apa din atmosfera se contopesc in particule mai mari decat aceasta valoare, ele corespund picaturilor de ploaie si cad din aer atat de repede, incat nu sunt considerate ca fiind suspendate.

Desi putine dintre particulele suspendate in aer au forma exact sferica, conventia este sa se vorbeasca de toate particulele suspendate ca fiind asa.

Intr-adevar diametrul particulelor este proprietatea lor cea mai importanta.

Din punct de vedere calitativ, particulele individuale sunt clasificate in functie de diametrul lor mediu in:

grosiere (grosolane), daca ;

fine daca .

In mod intuitiv, se poate crede ca toate particulele trebuie sa se depuna rapid pe suprafata pamantului sub influenta gravitatiei, insa acest lucru nu este adevarat pentru particulele mai mici. Conform Legii lui Stoke, viteza cu care particulele cad pe pamant creste cu patratul diametrului lor.

Particulele mici cad atat de incet, incat ele sunt suspendate un timp aproape nedeterminat in aer.

Cele foarte mici se aglomereaza pentru a forma particule mai mari de obicei tot din categoria celor de marime fina.

Astfel, particulele fine raman de obicei in aer timp de zile intregi sau saptamani, pe cand cele grosolane se depun destul de rapid. Prin urmare, cu cat aceste particule sunt mai fine, cu atat se imprastie pe o suprafata mai mare, reducand imisia (se refera la masurarea in zonele rezidentiale urbane, suburbane sau rurale) din jurul surselor poluante (centrale electrice, fabrici de ciment, etc.).

Particulele au in compozitia lor concentratii mari de Al, Ca, Si si O sub forma de silicati de Al, dintre care unii mai contin si ionul de calciu.

Continutul organic mediu al particulelor fine este in general mai mare decat al particulelor grosolane.

Exemplu: arderea incompleta a combustibililor pe baza de carbon precum carbunele, pacura, benzina si combustibilul diesel produce multe particule de funingine, care in principal sunt cristaloizi de carbon. In consecinta, una din principalele surse de particule atmosferice pe baza de carbon atat fine cat si grosolane, sunt centralele termoelectrice clasice.

Normele de protectia mediului limiteaza cantitatea de praf depusa intr-un an la nivelul solului la 200 g/m².

Eficienta instalatiilor de filtrare

Daca exista un domeniu in care calitatea mediului sa fie simtitor ameliorata, atunci acesta este cel care se ocupa cu inlaturarea particulelor sedimentabile sau a particulelor de praf in suspensie. Aceasta evolutie favorabila se datoreaza procedeelor industriale bazate pe tehnici de separare:

mecanice;

electrice;

hidrauluce;

in strat poros.

Arderea carbunelui si in unele cazuri chiar arderea hidrocarburilor reziduale (pacura cu continut ridicat de cenusa) impurifica gazele de ardere.

In cazul arderii carbunelui pulverizat filtrarea este obligatorie la orice dimensiune a generatorului de abur, deoarece materialul necombustibil din carbune (anorganicul) se regaseste, dupa cum se observa si in fig. 1, in mare parte sub forma de cenusa zburatoare in gazele de ardere.

Cantitatea relativa, x, de anorganic retinuta in focar depinde de tipul instalatiilor si in principal de felul combustibilului si sistemul de ardere din focarul generatorului de abur, avand orientativ valorile prezentate in tabelul 1.

Modul de calcul al eficintei β a oricarei instalatii de filtrare se prezinta in figura 2.

Generator de abur

A_e

Focar

A_i

                                                          Cos

A_f 

A_r

Fig. 1. Bilantul de praf  la instalatiile din centralele termoelectrice clasice

Tabelul 1.Cantitatea relativa de anorganic retinuta in focar

Fig. 2.  Schema de calcul a eficientei unei instalatii de filtrare

Metode de retinere a prafului

Particulele de materie se indeparteaza din aer fie prin filtrare acestuia, fie cu ajutorul unor colectoare de praf.

Prin filtrare se indeparteaza numai cantitatile mici de particule de materie, iar pentru cantitatile mari se utilizeaza colectoarele de praf .

Principalele elemente pentru stabilirea metodelor si a echipamentelor de retinere sunt:

- concentratia de particule;

- analiza marimii particulelor;

- gradul necesar de indepartare a particulelor;

- temperatura, presiunea si debitul aerului sau gazului poluat;

- caracterizarea fizico-chimica a prafului;

- cerinte utilitare;

- metoda dorita de indepartare a particulelor.

Retinerea pulberilor sau prafului se realizeaza cu ajutorul filtrelor care se caracterizeaza prin:

- debitul de gaze poluate care ies din proces D_g [m³/s];

- domeniul diametrului particulelor d[μm];

- temperatura maxima a gazelor t_g^max[sC];

- gradul de retinere sau eficienta filtrului β;

- viteza particulelor in filtru w[m/s];

- pierderi de presiune in filtru Δp[mmH₂O];

- costurile anuale de intretinere.

Principalele metode de retinere a prafului sunt:

mecanice, avand la baza forta de gravitatie si inertie;

electrice, avand la baza ionizarea particulelor in camp electric;

strat poros, utilizand caracteristicile curgerii fluidelor reologice (REOLOGIE = ramura a fizicii al carei obiect de studiu il constituie curgerea lenta si deformarea in timp a corpurilor solide sub actiunea fortelor exercitate asupra lor);

hidraulice, avand la baza metode de spalare.

Caracteristicile de exploatare a metodelor de desprafuire

Deoarece praful a fost unul dintre cei mai vechi poluanti cunoscuti, eforturile tehnico-stiintifice au condus la elaborarea unor tehnologii avand o eficienta de retinere a particulelor ridicata.

Caracteristicile de exploatare a metodelor de desprafuire sunt prezentate in tabelul 2. In cazul procedeelor de desprafuire avand cea mai ridicata performanta (precum filtru cu saci,            electrofiltre), in atmosfera sunt emise numai anumite particule dintre cele mai fine.

Domeniul specific de aplicare, in functie de plaja granulometrica a materiilor solide retinute se prezinta in figura.3. Totusi, uneori aceste particule fine pot fi periculoase, continand compusi toxici cum ar fi metale grele (mercurul), sau compusii lor cu anumiti poulanti organici persistenti (hidrocarburi aromatice policiclice).

Vehicularea poluantilor se face in functie de granulometria particulelor. Aceasta se datoreaza faptului ca, compusii toxici, aflati in stare de vapori in gazele de ardere la temperatura ridicata, condenseaza pe particulele fine de praf, deja prezente. Acest proces este valabil chiar si in cazul scaderii temperaturii, ca in cazul sintezei anumitor compusi organici grei cum ar fi dioxinele si furanurile.

Ideal ar fi, fara indoiala, efectuarea mai multor desprafuiri in cascada la nivel de temperatura descrescatoare, eliminand mai intai particule grosiere de praf inaintea condensarii metalelor grele.

Pentru temperaturi inalte raman de pus la punct tehnologiile de desprafuire prin filtre ceramice, in conditii economice acceptabile.

Tabelul 2

Caracteristicile de exploatare a sistemelor de desprafuire

10^-2 10^-1 1 10¹10² 10³ μm

Fig. 3. Domeniul specific de aplicare a principalelor tehnici de desprafuire