Výpočty produkce emisí

8.4.2.11

Výpočty produkce emisí

Ing. Vítězslav Šťastný, CSc. a kolektiv

Emise tuhých částic je při spalování určena obsahem popela v palivu a jeho výhřevností. Emise oxidů síry jsou určeny obsahem spalitelné síry v palivu, výhřevností paliva a retencí síry v ohništi na tuhých zbytcích po spalování. Emise CO₂ jsou určeny obsahem uhlíku v palivu a výhřevností paliva. Emise CO závisí na seřízení spalovacího zařízení a způsobu provozu. Emise NO_x je ovlivněna složením paliva, konstrukcí spalovacího zařízení a řízením spalovacího procesu.

 NahoruEmisní limit

Pro emisní limity platí vztah

k_ex = k_sn· C_ex [g/GJ]

kde C_ex [mg/m³ _n] je limit emisí (koncentrace škodlivin) v suchých spalinách.

je objem suchých spalin (při podmínkách určených zákonem) vztažený na teplo v palivu, Q_n [MJ/kg MJ/m³ _n], výhřevnost paliva ve spalovaném stavu.

 NahoruEmise tuhých částic

kde A^r % je hmotnostní obsah popela ve spalovaném palivu, η_pop [1] účinnost odlučovacího zařízení, k_kt [1] poměrný úlet popílku ve spalinách (k_kt = [1] – k_z), k_z [1] poměrné zachycení škváry, strusky, popílku v kotli (při spalování na roštech je k_z = 0,6 až 0,7; u fluidních kotlů (FK), 0,35 až 0,5; práškové ohniště, ventilátorové mlýny , 0,15 až 0,18).

Koncentrace popílku ve spalinách

kde V_sns je objem suchých spalin z 1 kg spalovaného paliva za normálního stavu.

 NahoruEmise SO2

kde S^r _pch [%] je hmotnostní obsah spalitelné síry v palivu, r [1] součinitel retence síry v ohništi, η_s [1] účinnost odsíření.

Pro určení koncentrace SO₂ v neodsířených spalinách s uvažováním retence síry

Koncentrace SO₂ odsířených spalin s uvažováním retence síry

kde r [1] retence síry, S^r _pch [kg/kg] spalitelná síra v palivu, V_sns [m³ /kg] objem suchých spalin přepočítaný ze skutečného provozního stavu (podle měření O₂ za poslední teplosměnnou plochou kotle) na ω _{O 2 ref}, definované zákonem č. 309

 NahoruEmise CO2

Kromě SO₂ se tvoří při spalování též SO₃.

kde C^r je hmotnostní obsah uhlíku v palivu, Q_n [MJ/kg;MJ/m³ _n] výhřevnost paliva.

Pro posouzení míry produkce CO₂ v energetických zařízeních je vhodné využít výpočet měrné produkce CO₂ (m_{CO 2}) na výrobu 1 kWh energie [kg/kWh] podle vztahu

m_{CO 2} = μ _i· C_pv· m_pv [kg/kWh]

Měrná produkce CO₂ z uhlíku v palivu μ_c se určí ze vztahu μ_c = M_{CO 2} [kg/kWh]· m_c [kg/kg_C], kde M_{CO 2} je hmotnost CO₂ při dokonalém spálení, mc obsah uhlíku v uhlí.

Ze stechiometrických vztahů (C + O₂ = CO₂) je měrná produkce μ_c = 3,66 kg/kg C; m_c = 1,85 m³ /kg C; u tuhých a kapalných paliv se uvažuje obsah C [kg] v jednotkovém hmotnostním množství paliva

C_pv = μ_c / M_pv [kg/kg]

M_c [kg] obsah uhlíku v uhlí, M_pv [kg] množství spotřebovaného paliva pro výrobu energie.

Měrná spotřeba paliva na výrobu 1 kWh

m_pv = 1/ Q_n· μ_c [kg/kWh]

kde Q_n [kWh/kg] výhřevnost paliva, μ_c [1] celková účinnost uvažovaného procesu výroby energie z paliva.

 NahoruEmise NOx

Závisí na typu spalovacího zařízení, paliva a způsobu provozu.

Oxidy dusíku vznikají při spalování fosilních paliv oxidací dusíku chemicky vázaného v palivu a molekulárního dusíku obsaženého ve vzduchu. Takto vzniklé oxidy jsou tvořeny oxidem dusnatým NO a oxidem dusičitým NO₂, které jsou zpravidla označovány jako NO_x.

Velké množství…