Właściwa gospodarka zasobami przyrody dotyczy m.in. zasobów powietrza atmosferycznego ze względu na jego szczególne znaczenie dla życia. Wiąże się to z procesami oddychania, a także ze zjawiskami atmosferycznymi kształtującymi pogodę, klimat i środowisko.







Do misternie zbudowanej atmosfery ziemskiej wydalanych jest wiele poprodukcyjnych i bytowych odpadów natury chemicznej, które pogarszają jakość powietrza. Są to tak zwane pierwotne zanieczyszczenia powietrza. Powodują one powstanie wtórnych zanieczyszczeń powietrza, a ponadto rozprzestrzeniają się na bardzo wielkie odległości, skażając nie tylko coraz to większe masy powietrza, ale również wodę, glebę, żywność, rośliny, zwierzęta i ludzi oraz powodują korozję metali i konstrukcji stalowych, erozję budowli i materiałów, takich jak np.: kauczuk, szkło, tworzywa sztuczne itp. [1].
Pierwotne zanieczyszczenia powietrza powodują m.in. tlenek węgla (CO – czad), tlenki azotu (NO_x), węglowodory (C_xH_y), dwutlenek siarki (SO₂) oraz pyły. Pyły są najmniej zbadaną grupą pierwotnych zanieczyszczeń powietrza. Ich toksyczność zależy od średnicy ziarna pyłu oraz od składu chemicznego, a zwłaszcza zawartości metali toksycznych, m.in. Pb, Cd i Hg [2-4].
Większość zanieczyszczeń (oprócz naturalnych) emitowanych do atmosfery stanowią zanieczyszczenia przemysłowe, motoryzacyjne i bytowe. Wśród zanieczyszczeń przemysłowych dość znaczny udział mają zanieczyszczenia pochodzące ze spalania węgla kamiennego i brunatnego zarówno z elektrowni zawodowych, jak i małych miejskich kotłowni. Duże elektrociepłownie wyposażone są w systemy oczyszczania gazów. Znacznie gorszą sytuację stwarzają małe miejskie kotłownie pracujące okresowo w sezonie jesienno-zimowym, które w większości nie posiadają systemów oczyszczania gazów odlotowych.
Lokalne kotłownie i paleniska emitują na obszarze każdego województwa wiele tysięcy ton SO₂ do atmosfery.

Ocena ekologiczna pracy pieca

Podjęto próbę oceny zależności emisji gazowych produktów i pyłów w wybranej kotłowni od ilości dozowanego powietrza. Stwierdzono, że poprzez regulację dozowanego powietrza można podczas spalania węgla zmniejszyć emisję produktów gazowych i pyłu. Pomiar emisji z kotłowni prowadzono w kominie podczas pracy jednego pieca zasilanego węglem kamiennym ze stałą ilością dozowania paliwa, zmieniając ilość dozowanego powietrza. Pomiary emisji gazów wykonano w Laboratorium Badań Środowiska wg europejskiej normy EN-PN 45001. Wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli 1.
Pozostały po spaleniu żużel poddano analizie deriwatograficznej wykorzystując deriwatograf produkcji węgierskiej ze wspomaganiem komputerowym. Wyniki przedstawiono na rys. 1. Uzyskane rezultaty pozwalają stwierdzić, że nadmiar dozowanego do pieca powietrza wywołuje wzrost w emitowanych do atmosfery gazach z komina: pyłu, NO_x i SO₂, przy jednoczesnym nieznacznym spadku ilości tlenku węgla.
Analiza deriwatograficzna żużla powęglowego wskazuje, że w temp. 500-700^oC następuje nieznaczny ubytek masy bez wyraźnego efektu egzotermicznego. Oznacza to, że składniki palne węgla ulegają spaleniu już przy najniższym przepływie powietrza. W tym zakresie temperatur nie obserwuje się dopalania węgla, a jedynie rozkład związków chemicznych zawartych w węglu (piryty, siarczany) oraz inne substancje powodujące wzrost SO₂ w gazach odlotowych.
Wstępne badania procesu spalania węgla kamiennego bez oczyszczenia gazów odlotowych pozwalają wnioskować, że nadmierna ilość dozowanego powietrza powoduje wzrost w gazach emitowanych do atmosfery pyłów oraz SO₂ i NO_x. Jednocześnie ogrzewa się duża ilość powietrza, z którym unoszona jest znaczna ilość ciepła wywołana wzrostem temperatury gazów odlotowych (od 405 do 427 K). Przeprowadzone badania na piecu przemysłowym pozwalają wnioskować, że prawidłowo prowadzony proces spalania pozwoli bez żadnych nakładów znacznie zmniejszyć zarówno emisję do atmosfery toksycznych gazów, jak i straty cieplne.
Reasumując, podczas spalania węgla kamiennego do atmosfery emitowane są gazy i pyły. Wśród emitowanych gazów szczególnie toksyczny jest dwutlenek siarki. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że poprzez prawidłową regulację dopływu powietrza do spalanego węgla można zmniejszyć ilość emitowanego SO₂ i pyłu do atmosfery.

Piotr Stefaniak, Wiesław Koźlak
(Politechnika Warszawska Wydział Budownictwa, Mechaniki i Petrochemii Instytut Chemii)