Nie można sobie wyobrazić współczesnego życia bez energii, która jest niezbędna do działania wszystkich urządzeń. Energia jest wytwarzana poprzez spalanie paliw organicznych, rozszczepienie jądrowe oraz energię słoneczną i wiatrową. Około połowa energii wytwarzana jest w elektrowniach cieplnych spalających paliwa organiczne. Centralne elektrownie cieplne wykorzystują urządzenia do podgrzewania pary i wody. Głównym elementem tradycyjnych kotłów jest urządzenie paliwowe, które zamienia energię chemiczną paliwa na energię cieplną. Piece grzewcze dzieli się ze względu na rodzaj paliwa i sposób spalania. Piece ze stałym złożem wykorzystują duże cząstki paliwa, takie jak węgiel kamienny i torf. Jednak spalanie paliw stałych powoduje znaczną emisję szkodliwych substancji, które szkodzą środowisku i zdrowiu ludzi. Kontrola emisji jest ważna dla ograniczenia zanieczyszczeń.
W sytuacji, gdy wymiana kotła nie jest możliwa, a montaż dodatkowych urządzeń do oczyszczania spalin jest ograniczony finansowo lub technicznie, istotna staje się kwestia doboru optymalnych gatunków węgla w celu ograniczenia poziomu emisji szkodliwych substancji. Węgle różnych marek różnią się zawartością siarki, substancji lotnych i zawartością popiołu, co wpływa na wielkość emisji tlenków siarki, azotu i cząstek stałych. Stosowanie paliwa o niskiej zawartości siarki i niskiej zawartości popiołu pozwala na ograniczenie szkodliwego oddziaływania na atmosferę nawet bez stosowania dodatkowych systemów oczyszczania.
Oprócz wyboru paliwa ważnym czynnikiem jest optymalizacja procesu spalania, w szczególności kontrola temperatury i warunków powietrza. Wiadomo, że wysokie temperatury przyczyniają się do powstawania tlenków azotu, a nadmiar tlenu może prowadzić do wzrostu ilości cząstek stałych w spalinach. Dlatego ustawienie parametrów spalania w warstwie stacjonarnej może znacząco wpłynąć na poziom emisji. Zastosowanie metod regulacji dopływu powietrza pozwala na zmniejszenie stężenia substancji szkodliwych i osiągnięcie bardziej przyjaznego dla środowiska spalania paliw.
Dalsze badania w zakresie badania emisji spalin ze spalania paliw stałych mają na celu opracowanie modeli prognozujących emisję dla określonych warunków spalania. Stanie się to podstawą do opracowania skutecznych technik zarządzania procesem spalania, a także dostarczy naukowo uzasadnionych rekomendacji w zakresie doboru paliwa. Wdrożenie tych podejść pomoże zmniejszyć negatywny wpływ na środowisko, nie zakłócając stabilnych dostaw energii.
W pracy obliczono wskaźniki szkodliwej emisji dla różnych rodzajów paliw. Obliczenia przeprowadzono zgodnie z metodologią [1].
Stopień emisji substancji w postaci zawieszonych cząstek stałych określa się jako specyficzny i oblicza się według wzoru:
, g/GJ (1)
Wskaźnik emisji tlenków azotu kNOx, po uwzględnieniu działań ograniczających emisję, oblicza się według wzoru:
, g/GJ (2)
Wskaźnik emisji
tlenków siarki SO2 w przeliczeniu na dwutlenek siarki SO2 dostający się do atmosfery wraz ze spalinami jest jednostkowy i obliczany jest ze wzoru:
, g/GJ (3)
Wartości uogólnionego wskaźnika emisji tlenku węgla w zależności od rodzaju paliwa, mocy elektrowni i technologii spalania określono z tabeli [1].
Wskaźnik emisji dwutlenku węgla
, podczas spalania paliwa organicznego określa się ze wzoru:
, g/GJ (4)
Wartość uogólnionego wskaźnika emisji N2O w zależności od rodzaju paliwa, mocy elektrowni i technologii spalania podano w tabeli [1].
Tabela 1. Wyniki obliczeń emisji dla różnych emisji paliw.
Wnioski.Ustalono, że optymalne i najmniej szkodliwe dla środowiska będzie wykorzystanie węgla”Doniecki Zagłębie Węglowe 1”, ponieważ według obliczeń i wykresów, przy stosowaniu tego węgla najniższa emisja tlenków i dwutlenku azotu, a także wskaźniki pozostałych emisji, nieznacznie różnią się od innych paliw.
Lista referencyjna:
1. GKD 34.02.305-2002. Emisje zanieczyszczeń do atmosfery z elektrowni. Metoda oznaczania. [obowiązuje od 2002-07-01]. Kijów: OEP „GRIFRE”, 2002.
2. Ryndyuk, D. V., Sheleshei, T. V., Bednarska, I. S. i Bednarska, J. S. (2020). Ocena wpływu marki oleju opałowego na emisję dwutlenku siarki w obiektach energetycznych. Notatki naukowe Uniwersytetu Narodowego w Tawrze imienia VI Wernadskiego. Seria: Nauki Techniczne, 31(70), 231-236.
3. Werbytska I.Yu. Perspektywy funkcjonowania TPP w warunkach współczesnych wymagań środowiskowych. Forum Węglowe. - Dniepr, 12 kwietnia 2018 r. 17 s.