تکنولوژیهای کاهش انتشار آلاینده های هوا
و گازهای گلخانه ای
فهرست مطالب
مقدمه ای بر آلودگی هوا و پدیده گلخانه ای
اثرات آلاینده های هوا و گازهای گلخانه ای
منابع انتشار آلاینده های هوا و گازهای گلخانه ای
تکنولوژیهای کاهش انتشار آلاینده های هوا
تکنولوژیهای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای
مقدمه ای بر آلودگی هوا و پدیده گلخانه ای
چرا آلودگی هوا مهم است؟
مصرف هوا در مقایسه با آب و غذا
متوسط مصرف روزانه غذا توسط انسان: 1.5 kg
متوسط مصرف روزانه آب توسط انسان : 2.5 kg
متوسط مصرف روزانه هوا توسط انسان: 15 kg
انسان می تواند بدون آب و غذا تا چندین روز زنده بماند ولی بدون هوا بیش از چند دقیقه قادر به ادامه حیات نخواهد بود
تعریف آلودگی هوا: وجود یک یا چند ماده آلوده کننده در هوای آزاد به مقدار و مدتی که کیفیت هوا را تغییر داده و برای انسان، حیوان، گیاه و ساخته های بشری مضر باشد
مقدمه ای بر آلودگی هوا و پدیده گلخانه ای …
منابع آلودگی هوا
منابع آلودگی طبیعی: بدون دخالت مستقیم بشر باعث آلودگی هوا میشوند
طوفان، گرد و غبار صحرا، آتش سوزیهای خودبخود جنگلها، اقیانوسها، فعالیت آتشفشانها
منابع آلودگی مصنوعی: منابعی که با دخالت انسان باعث پخش آلاینده ها در هوا می شوند
وسایل نقلیه موتوری
صنایع و نیروگاهها
منابع تجاری و خانگی
سهم آلوده کنندگی منابع مصنوعی بمراتب بیشتر از منابع طبیعی میباشد
انواع آلاینده های هوا
آلاینده های اولیه: آلاینده هایی که مستقیماً وارد اتمسفر شده و به شکلی که انتشار یافته اند وجود خواهند داشت مثل اکسیدهای گوگرد، مونوکسید کربن و …
آلاینده های ثانویه: آلاینده هایی که از ترکیب آلاینده های اولیه و در اثر برخی شرایط محیطی تشکیل می شوند مثل ازن و مه دود فتوشیمیایی
آلاینده های هوا در سه شکل جامد، مایع و گاز موجودند
مقدمه ای بر آلودگی هوا و پدیده گلخانه ای …
آلاینده های شاخص هوا
مونوکسید کربن
اکسیدهای گوگرد
اکسیدهای ازت
ترکیبات آلی فرار
اکسید کننده های فتوشیمیایی
ذرات معلق
مقدمه ای بر آلودگی هوا و پدیده گلخانه ای …
منوکسید کربن
میل ترکیبی منوکسید کربن با هموگلوبین 240 برابر میل ترکیبی اکسیژن با هموگلوبین می باشد
در هنگام استنشاق منوکسید کربن، این گاز به سرعت با هموگلوبین خون ترکیب شده و ترکیب کربوکسی هموگلوبین را بوجود می آورد
غلظتهای کم منوکسید کربن: تحریک اعصاب و کاهش تیز بینی و تیز هوشی
افزایش غلظت: سردرد و احساس فشار در پیشانی، ضعف و حالت تهوع
افزایش بیش از حد: تیرگی دید، بیهوشی، ضربان شدید قلب، تشنج و مرگ
ذرات معلق
افزایش غلظت ذرات معلق در هوا، میزان مراجعات به بیمارستانها برای بیماریهایی مثل عفونتهای بخش فوقانی دستگاه تنفس، اختلالات قلبی، آسم، برونشیت، تنگی نفس، التهاب ریوی و … را افزایش می دهد
اثرات آلودگی هوا و پدیده گلخانه ای
اثرات تنفسی گاز SO2 و ذرات سولفاته
کاهش دید در اثر شکست نور
بارش بارانهای اسیدی
اسیدی شدن خاکها، رودخانه ها و دریاچه ها
تسریع تخریب بناها
اکسیدهای گوگرد
اثرات آلودگی هوا و پدیده گلخانه ای
اثرات آلودگی هوا و پدیده گلخانه ای
اکسیدهای ازت
تقریباً همه NOx منتشر شده بصورت NO می باشد که در اتمسفر به NO2 اکسید شده و NO2 نیز در حضور نور خورشید با هیدروکربنها ترکیب شده و مه دود فتوشیمیایی را تولید می کند که اثر منفی آن بر سلامتی کاملاً مشخص شده است
NO2 می تواند با رادیکال هیدروکسیل ترکیب شده و باعث تولید بارانهای اسیدی شود
NO2 در غلظتهای خیلی بالا باعث بروز مشکلات تنفسی می شود
کنترل انتشار اکسیدهای نیتروژن سخت تر از کنترل سایر آلاینده هاست
روشهای اعمالی برای کاهش انتشار CO باعث افزایش تولید NOx می شود
مه دود فتوشیمیایی
سرفه های شدید، تنفس های کوتاه و سریع، سردرد، تنگی نفس، التهاب و سوزش چشم، بینی و حلق
صدمه دیدن برگ درختان و کاهش رشد گیاهان (90% خسارات ناشی از آلودگی هوا در بخش کشاورزی ناشی از ازن می باشد)
ترکیبات آلی فرار (VOCs)
توجه عمده به این ترکیبات بدلیل شرکت کردن آنها در واکنش تولید مه دود فتوشیمیایی می باشد
بعضی از این ترکیبات مثل بنزن سمی و سرطانزا بوده و بصورت جداگانه بعنوان آلاینده های خطرناک نیز طبقه بندی می شوند
اثرات آلودگی هوا و پدیده گلخانه ای
منوکسید کربن
وسایل نقلیه موتوری
احتراق ناقص سوخت در مراکز خانگی و تجاری
سوزاندن زباله در محیط
آتش سوزی جنگلها
صنایع و نیروگاهها
بخش حمل و نقل منبع اصلی انتشار منوکسید کربن است
مراکز ثابت مصرف کننده سوختهای فسیلی سهم اندکی در تولید منوکسید کربن دارند
منابع انتشار آلاینده های هوا و گازهای گلخانه ای
اکسیدهای گوگرد (SOx)
مراکز ثابت احتراق سوختهای فسیلی
مثل نیروگاههای حرارتی
پالایشگاههای نفت و گاز
کارخانه های ذوب مس
کارخانه های سیمان
حمل و نقل جاده ای
منابع انتشار آلاینده های هوا و گازهای گلخانه ای
منابع انتشار آلاینده های هوا و گازهای گلخانه ای
اکسیدهای ازت (NOx)
اکسیدهای نیتروژن حرارتی: در اثر ترکیب اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا در دمای بالا تشکیل می شود
اکسیدهای نیتروژن سوختی: به هنگام احتراق در اثر اکسید شدن نیتروژن موجود در ساختار شیمیایی سوخت تولید می شود
سوختهای مختلف حاوی مقادیر متفاوتی از نیتروژن هستند
گاز طبیعی: بدون نیتروژن
زغال سنگ: تا 3% نیتروژن
منابع انتشار آلاینده های هوا و گازهای گلخانه ای
ترکیبات آلی فرار (VOCs)
مصرف حلالها (مثل تینر رنگ)
نگهداری و حمل و نقل ترکیبات آلی فرار
وسایل نقلیه موتوری
ذرات معلق (PM)
احتراق سوختها
صنایع مختلف (ذوب فلزات، صنایع شیمیایی، عملیات خرد کردن، سائیدن و …)
منابع انتشار آلاینده های هوا و گازهای گلخانه ای
دی اکسید کربن
احتراق سوختهای فسیلی
تخمیر هوازی ضایعات جامد و مایع
جنگل زدایی
متان
احتراق سوختهای فسیلی
فضولات حیوانی
تخمیر بی هوازی ضایعات جامد و مایع
شالیزارهای برنج
اکسید نیترو
احتراق سوختهای فسیلی
خاکهای تقویت شده با کود
واحدهای شیمیایی
انتشار آلاینده های هوا و گازهای گلخانه ای در ایران
انتشار آلاینده های هوا و گازهای گلخانه ای در ایران
کنترل انتشار ترکیبات
آلی فرار (VOCs)
کنترل انتشار ترکیبات آلی فرار (VOCs)
جذب Absorption
جذب سطحی کربن فعال Activated Carbon Adsorption
چگالش Condensation
جداسازی غشایی Membrane Separation
کنترل انتشار ترکیبات آلی فرار (VOCs) …
جذب
کنترل انتشار ترکیبات آلی فرار (VOCs) …
جذب
مزایا
می تواند به بازده های بالایی برسد (95% تا 98%)
می تواند برای محدوده وسیعی از دبی جریان گاز بکار رود (2000 تا 100000 فوت مکعب در دقیقه)
می تواند برای محدوده وسیعی از غلظت ورودی VOC بکار رود (500 تا 5000 ppm )
برای جریان هوای با رطوبت بالا مناسب است
معایب
ممکن است به تولید یک جریان پساب منتج شود
ممکن است به گرفتگی پرکن ها منجر شود (در صورت وجود مواد ریز در گاز ورودی)
احتمال دارد مقداری از مایع جاذب وارد گاز خروجی شده و آلودگی جدیدی را بوجود آورد
کنترل انتشار ترکیبات آلی فرار (VOCs) …
جذب سطحی کربن فعال
جذب سطحی کربن فعال
کنترل انتشار ترکیبات آلی فرار (VOCs) …
مزایا
یک تکنولوژی با کاربرد وسیع است
می تواند به بازده های بالایی برسد (90% تا 98%)
می تواند برای محدوده وسیعی از غلظت ورودی VOC بکار رود (500 تا 5000 ppm )
برای جریان هوای با رطوبت بالا مناسب است
معایب
ممکن است به تولید یک جریان پساب منتج شود
ممکن است به گرفتگی پرکن ها منجر شود (در صورت وجود مواد ریز در گاز ورودی)
احتمال دارد مقداری از مایع جاذب وارد گاز خروجی شده و آلودگی جدیدی را بوجود آورد
کنترل انتشار ترکیبات آلی فرار (VOCs) …
چگالش
مزایا
می تواند به بازده متوسط برسد (50% تا 90%)
فرآیند ساده ای است که در آن نیازی به تماس گاز حاوی VOC با یک جریان دیگر (مثل روغن یا کربن فعال) نیست؛ از اینرو آلودگی به حداقل می رسد
بازده سیستم با افزایش غلظت VOC در جریان گاز ورودی افزایش می یابد
برای ترکیبات آلی با فراریت کم مناسب است
معایب
ممکن است به تولید یک جریان پساب منتج شود
مایع تولید شده، برای جداسازی آب احتیاج به تصفیه یا جداسازی دارد
ممکن است دمای خیلی پایینی مورد نیاز باشد
برای جریانهای کم تا متوسط گاز ورودی مورد استفاده قرار می گیرد
کنترل انتشار ترکیبات آلی فرار (VOCs) …
چگالش
کنترل انتشار ترکیبات آلی فرار (VOCs) …
جداسازی غشایی
کنترل انتشار ترکیبات آلی فرار (VOCs) …
جداسازی غشایی
مزایا
در صورت ترکیب با یک مرحله چگالش می تواند بدون کار کردن در دمای خیلی پایین به بازده های بالایی برسد (بیش از 90%)
می تواند برای ترکیبات آلی با فراریت بالا کارآمد باشد
می تواند برای جریانهای با غلظت کم موثر باشد
معایب
ممکن است غشاء بدلیل گرفتگی احتیاج به تعویض سالیانه داشته باشد
معمولاً برای جریانهای بالای گاز مقرون به صرفه نیست
کنترل انتشار اکسیدهای
ازت (NOx)
کنترل انتشار اکسیدهای ازت (NOx)
عوامل افزایش دهنده انتشار NOx حرارتی
بالا بودن دما در محفظه احتراق
بالا بودن غلظت اکسیژن در محفظه احتراق
زمان ماند بالای گازهای حاصل ازاحتراق در محفظه
جلوگیری از تشکیل NOx از طریق اصلاح فرآیند و تجهیزات احتراق
کاهش دمای محفظه احتراق
کاهش زمان ماند گازها در محفظه احتراق
کاهش غلظت نیتروژن موجود در سوخت
احیای شیمیایی NOx در محفظه احتراق
کاهش انتشار NOx پس از احتراق
احیای کاتالیستی انتخابی (SCR)
احیای غیر کاتالیستی انتخابی (SNCR)
جذب
کنترل انتشار اکسیدهای ازت (NOx)
انواع روشهای کنترل انتشار NOx
کاهش دما در محفظه احتراق : از طریق تغییر نسبت استوکیومتری ایده ال
مخلوط غنی از سوخت برای محدود کردن مقدرا اکسیژن در دسترس
مخلوطهای غنی از هوا برای محدود کردن دما از طریق رقیق سازی انرژی ورودی
تزریق گازهای احتراق سرد و تهی از اکسیژن به داخل محفظه احتراق
تزریق گازهای احتراق سرد بهمراه مقدرای سوخت
تزریق آب یا بخار
کاهش زمان ماند
زمانبندی ترزیق سوخت و احتراق در موتورهای درون سوز
محدود کردن شعله به محدوده ای کوچک در بویلرها
احیاء شیمیایی NOx : استفاده از یک ماده شیمیایی برای احیاء NOx
آمونیاک در سیستم SCR
آمونیاک یا اوره در سیستم SNCR
کنترل انتشار اکسیدهای ازت (NOx)
انواع روشهای کنترل انتشارNOx …
اکسیداسیون NOx : افزایش ظرفیت نیتروژن بمنظور بالابردن قابلیت جذب آن توسط آب
با استفاده از کاتالیست
از طریق تزریق H2O2
از طریق تزریق ازن
جلوگیری از ورود نیتروژن به محفظه احتراق
حذف نیتروژن از سوخت
حذف نیتروژن از هوا (احتراق با اکسیژن خالص)
جذب و جذب سطحی : تزریق جاذب هایی مانند آمونیاک, پودر سنگ آهک و کربن
تزریق در محفظه احتراق
تزریق در مسیر گازهای احتراق
کنترل انتشار اکسیدهای ازت (NOx)
کنترل انتشار اکسیدهای ازت (NOx)
Selective Catalytic Reduction (SCR) DeNOx System
کنترل انتشار اکسیدهای ازت (NOx)
Selective Catalytic Reduction (SCR) DeNOx System
کنترل انتشار اکسیدهای ازت (NOx)
کنترل انتشار اکسیدهای ازت (NOx)
Selective Non-Catalytic Reduction (SNCR) DeNOx System
کنترل انتشار اکسیدهای ازت (NOx)
ترکیبی از روشهای مختلف برای کاهش انتشار NOx
کنترل انتشار اکسیدهای ازت (NOx)
راندمان سیستمهای مختلف کاهش انتشار NOx
کنترل انتشار اکسیدهای
گوگرد (SOx)
کنترل انتشار اکسیدهای گوگرد (SOx)
جلوگیری از تشکیل اکسیدهای گوگرد
بکارگیری سوختهایی با گوگرد کمتر (مانند گاز طبیعی) و یا گوگردزدایی از سوختها
حذف اکسیدهای گوگرد از گازهای حاصل از احتراق
سولفور زدایی گازهای دودکش Flue Gas Desulfurization (FGD)
کنترل انتشار اکسیدهای گوگرد (SOx)
کنترل انتشار اکسیدهای گوگرد (SOx)
سیستم حذف SOx بهمراه سیستمهای حذف NOx و ذرات معلق
کنترل انتشار اکسیدهای گوگرد (SOx)
کنترل انتشار ذرات معلق (PM)
کنترل انتشار ذرات معلق (PM)
جداسازی ذرات معلق از جریان گاز می تواند بر اساس موارد زیر صورت گیرد:
نیروی گرانش
اینرسی
نیروی گریز از مرکز
شستشو
فیلتر
باردار کردن ذرات
کنترل انتشار ذرات معلق (PM)
تکنولوژیهای کاهش انتشار
گازهای گلخانه ای
کاهش انتشار CO2
تغییر سوخت (استفاده از سوختهای سبک بجای سوختهای سنگین)
گاز طبیعی بجای گازوئیل، مازوت و زغال سنگ
کاهش مصرف سوخت های فسیلی
افزایش راندمان (تولید، انتقال،توزیع و مصرف)
کاهش تلفات انرژی
بازیابی جریانهای دور ریز حاوی انرژی
توسعه استفاده از انرژیهای تجدید پذیر
جمع آوری و ذخیره سازی دی اکسید کربن
بازیابی دی اکسید کربن از گازهای خروجی از فرآیندها و گازهای دودکش و استفاده از آن
کاهش انتشار دی اکسید کربن از فرآیندهای شیمیایی (سیمان و …)
انرژی هسته ای
احیاء جنگلها
کاهش انتشار CO2
بازیابی گازهای ارسالی به فلر : این گازهای بازیابی شده بسته به ترکیبات موجود در آن می تواند به عنوان سوخت و یا خوراک در واحدهای مختلف مورد استفاده قرار گیرد
میزان کاهش انتشار بستگی به ترکیب گاز بازیابی شده دارد
بازیابی هر 1000 مترمکعب گاز همراه نفت معادل 2 تا 3 تن CO2
بازیابی هر 1000 مترمکعب گاز متان تقریباً معادل 2 تن CO2
کاهش انتشار CO2
بازیابی گازهای ارسالی به فلر
کاهش انتشار CO2
بازیابی و بکارگیری جریان های دور ریز حاوی انرژی
مانند بکارگیری گازهای داغ خروجی از توربینهای گاز تولید برق برای تولید برق و بخار یا تامین انرژی بخش های مختلف
کاهش انتشار CO2
بازیابی CO2 از گازهای خروجی از فرآیندها و گاز دودکش
در صورتیکه بجای تهیه CO2 مورد نیاز فرآیندها از طریق احتراق سوخت, از CO2 بازیابی شده استفاده شود انتشار گازهای گلخانه ای بهمان میزان بازیابی شده کاهش خواهد یافت
کاهش انتشار CO2
جمع آوری و ذخیره سازی دی اکسید کربن Carbon Capture and Storage (CCS)
روشهای جداسازی دی اکسید کربن :
جذب CO2 از گازها پس از احتراق
تبدیل سوخت به CO2 و H2
استفاده از اکسیژن بجای هوا برای افزایش غلظت CO2 در گازهای خروجی
کاهش انتشار CO2
جمع آوری و ذخیره سازی دی اکسید کربن Carbon Capture and Storage (CCS)
جداسازی دی اکسید کربن از گازهای حاصل از احتراق و ذخیره سازی آن در :
مخازن خالی نفت و گاز
مخازن نفتی برای ازدیاد برداشت
منابع آب شور زیر زمینی
کف اقیانوسها
کاهش انتشار CO2
جمع آوری و ذخیره سازی دی اکسید کربن Carbon Capture and Storage (CCS)
کاهش انتشار N2O
واحد تولید اسید نیتریک
کاهش انتشار N2O
روشهای کاهش انتشار N2O از واحدهای تولید اسید نیتریک
روش نوع اول: جلوگیری از تشکیل N2O با استفاده از کاتالیست های جدید
روش نوع دوم: تخریب N2O بلافاصله پس از تولید (بین اکسیداسیون آمونیاک و برج جذب)
روش نوع سوم: حذف N2O موجود در گازهای خروجی, پس از برج جذب و قبل از توربین انبساط
کاهش انتشار N2O
روش نوع دوم
کاهش انتشار N2O
روش نوع سوم- فرآیند EnviNOx
کاهش انتشار N2O
کاهش انتشار N2O
کاهش انتشار N2O
کاهش انتشار N2O
کاهش انتشار N2O
کاهش انتشار متان
افزایش راندمان احتراق
جلوگیری از انتشارات فرار متان
جمع آوری و سوزاندن بیوگاز تولیدی در دفنگاههای زباله
جمع آوری و سوزاندن بیوگاز حاصل از واحدهای تصفیه بی هوازی فاضلاب و لجن
استفاده از فرآیندهای هوازی بجای فرآیندهای بی هوازی در تصفیه پسماندها
جمع آوری و دفع مکانیزه فضولات حیوانی
متشکرم