Ograniczenie emisji cząstek submikronowych za pomocą aglomeracji elektrostatycznej

• Autorzy: Krupa A. , Jaworek A. , Marchewicz A. , Sobczyk A. T. , Czech T. , Szudyga M. , Ottawa A. , Antes T. , Śliwiński Ł. , Charchalis A.

Identyfikatory

DOI

10.12912/23920629/68343

Warianty tytułu

EN

Submicron particles emission control by electrostatic agglomeration

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było opracowanie urządzenia do bardziej skutecznego oczyszczania gazów odlotowych z cząstek submikronowych emitowanych przez energetykę spalającą węgiel kamienny i w ten sposób ograniczenie zanieczyszczenia środowiska. W pracy przyjęto jako najskuteczniejsze rozwiązania wykorzystujące procesy elektrostatyczne. Rozwiązania dotychczas stosowane w elektrofiltracji opracowane zostały dla cząstek dużych, zwykle o rozmiarach >5 mm, które można łatwo usunąć w wyniku działania siły elektrostatycznej na elektrycznie naładowane cząstki. W zakresie cząstek submikronowych (0.1–1 mm) skuteczność odpylania elektrofiltrów jest minimalna, przede wszystkim ze względu na niską wartość ładunku elektrycznego na takich cząstkach. W celu uniknięcia problemów z usuwaniem submikronowych cząstek popiołu lotnego z gazów spalinowych zastosowano aglomerację elektrostatyczną. W procesie tym poprzez zastosowanie przemiennego pola elektrycznego wprowadza się większe cząstki (>1 mm) naładowane elektrycznie w ruch oscylacyjny, w wyniku którego cząstki te „zbierają” mniejsze nienaładowane cząstki. W opracowanym aglomeratorze z przemiennym polem elektrycznym, proces ładowania cząstek oraz ich koagulacji zachodzi w jednym stopniu, co znacznie uprościło konstrukcję urządzenia w porównaniu z innymi rozwiązaniami. Zakres badań obejmował pomiary frakcyjnej skuteczność odpylania cząstek w układzie aglomerator/elektrofiltr dla zakresów PM1 i PM2.5 w urządzeniu wykonanym w skali półtechnicznej. Całkowita skuteczność ilościowa odpylania dla cząstek PM2.5 była większa od 90%, a dla PM1 nieznacznie spadała poniżej 90%. Masowa skuteczność odpylania dla cząstek PM2.5 była większa niż 95%. Stopień aglomeracji powoduje wzrost skuteczności odpylania dla cząstek PM1 na poziomie 5–10%.

EN

The aim of the study was to develop a device for more effective treatment of flue gases from submicron particles emitted by power plants burning bituminous coal and by this way the reduction of environment pollution. Electrostatic processes were employed to this goal, as the most effective solution. The solutions hitherto applied in electrostatic precipitation techniques were designed for large particles, typically with sizes >5 mm, which are easily removed by the action of electrostatic force on the electrically charged particles. In submicron size range (0.1–1 mm) the collection efficiency of an ESP is minimal, because of the low value of electric charge on such particles. In order to avoid problems with the removal of submicron particles of fly ash from the flue gases electrostatic agglomeration has been used. In this process, by applying an alternating electric field, larger charged particles (> 1 mm) oscillate, and the particles “collect” smaller uncharged particles. In the developed agglomerator with alternating electric field, the charging of particles and the coagulation takes place in one stage that greatly simplified the construction of the device, compared to other solutions. The scope of this study included measurements of fractional collection efficiency of particles in the system comprising of agglomerator and ESP for PM1 and PM2.5 ranges, in device made in pilot scale. The collection efficiency for PM2.5 was greater than 90% and PM1 slightly dropped below 90%. The mass collection efficiency for PM2.5 was greater than 95%. The agglomerator stage increases the collection efficiency for PM1 at a level of 5–10%.

Słowa kluczowe

PL

filtr elektrostatyczny; cząstki submikronowe

EN

electrostatic precipitation; submicron particles; PM removal

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 18, nr 2
• Strony: 66--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Krupa A.

• Instytut Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego, Polska Akademia Nauk, Fiszera 14, 80-231 Gdańsk

autor

Jaworek A.

• Instytut Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego, Polska Akademia Nauk, Fiszera 14, 80-231 Gdańsk

autor

Marchewicz A.

• Instytut Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego, Polska Akademia Nauk, Fiszera 14, 80-231 Gdańsk

autor

Sobczyk A. T.

• Instytut Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego, Polska Akademia Nauk, Fiszera 14, 80-231 Gdańsk

autor

Czech T.

• Instytut Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego, Polska Akademia Nauk, Fiszera 14, 80-231 Gdańsk

autor

Szudyga M.

• RAFAKO S.A., Zakład Instalacji Odpylania Spalin, ul. Górnośląska 3A, 43-200 Pszczyna

autor

Ottawa A.

• RAFAKO S.A., Zakład Instalacji Odpylania Spalin, ul. Górnośląska 3A, 43-200 Pszczyna

autor

Antes T.

• RAFAKO S.A., Zakład Instalacji Odpylania Spalin, ul. Górnośląska 3A, 43-200 Pszczyna

autor

Śliwiński Ł.

• RAFAKO S.A., Zakład Instalacji Odpylania Spalin, ul. Górnośląska 3A, 43-200 Pszczyna

autor

Charchalis A.

• Akademia Morska w Gdyni, Wydział Mechaniczny, ul. Morska 81-87, 81-225 Gdynia

Bibliografia

• 1. Greenfield S. 1957. Rain scavenging of radioactive particulate matter from the atmosphere. J. Meteorology 14, 115–125.
• 2. Jaworek A., Krupa A. 1989. Airborne Particle Charging by Unipolar Ions in AC Electric Field. J. Electrostatics 23, 361–370.
• 3. Jaworek A., Marchewicz A., Krupa A., Sobczyk A.T., Czech T., Antes T, Śliwiński Ł., Kurz M., Szudyga M., Rożnowski W. 2015. Dust particles precipitation in AC/DC electrostatic precipitator. Journal of Physics: Conference Series 646, paper No. 012031, 4 pp.
• 4. Masuda S., Hosokawa Sh. 1982. Performance of two-stage type electrostatic precipitators. IEEE Ind. Appl. Soc. Cof. Rec., 1094–1101.
• 5. Masuda S., Washizu M. 1979. Ionic charging of a very high resistivity spherical particle J. Electrostat 6, No.1, 57–67.
• 6. McLean K.J. 1988. Electrostatic precipitators. IEE Rev. 135, Pt.A, No.6, 347–361.
• 7. Raport EPA 2007. Raport of Clean Air Fine Particle Implementation, 20586 Federal Register. Vol. 72, No.79, Wednesday, April 25, 2007, Rules and Regulations.
• 8. Raport KBE 2012. Raport: Krajowy bilans emisji SO2, NOx, CO, NH3, pyłów, metali ciężkich, NMLZO i TZO w Polsce za lata 2009–2010 w układzie klasyfikacji SNAP i NFR.
• 9. Raport WHO 2006. Health risks of particulate matter from long-range transboundary air pollution. WHO 2006; http://www.euro.who.int/document/ e88189.pdf.
• 10. White H.J. 1974. Resistivity problems in electrostatic precipitation. J. Air Poll. Contr. Assoc. 24, No.4, 314–338.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).