Znečištění ovzduší oxidy síry a jeho zdroje

Mezi oxidy síry patří oxid siřičitý (SO2) a oxid sírový (SO3). Oxid siřičitý je bezbarvý, štiplavě páchnoucí plyn. Je nehořlavý a za vzniku kyselého roztoku dobře rozpustný ve vodě. Oba oxidy jsou ale především důležitými komponentami průmyslové výroby kyseliny sírové, kde oxid siřičitý vystupuje jako hlavní surovina a oxid sírový jako meziprodukt.

Zdroje oxidů síry

S výjimkou přirozených zdrojů, jako je například vulkanická činnost a lesní požáry, jsou hlavní zdroje úniku oxidů síry do prostředí průmyslová výroba kyseliny sírové a jakékoliv spalování uhlíkových paliv. V zásadě se s emisemi oxidů síry můžeme setkat u všech spalovacích procesů, kde je přítomna síra. Problematickým zdrojem emisí oxidů síry bývají lokální topeniště na hnědé uhlí anebo lignit. Zatímco větší města problém emisí oxidů síry vyřešila podporou přechodu domácích topenišť spalujících hnědé uhlí na jiná topná média, potýkají se s lokálním problémem těchto emisí dnes často malé obce. Se zdražováním plynu hrozí také přechod řady domácností zpět na vytápění uhlím spojený s opětovným nárůstem emisí oxidů síry z domácích topenišť.

Kyselý aerosol

Hlavní podíl emisí síry ze spalování paliv tvoří oxid siřičitý, který v ovzduší dále reaguje na oxid sírový rychlostí 0,5 až 10 % za hodinu. V atmosféře po určité době oxid siřičitý reaguje na oxid sírový, který posléze s vzdušnou vlhkostí tvoří aerosol kys. sírové. Ve vlhkém vzduchu se tvoří kyselina sírová ve formě aerosolu, často spolu s dalšími škodlivinami v kapičkách či tuhých částečkách se širokým spektrem velikostí. Většina kyseliny sírové přítomné v ovzduší vzniká z oxidu siřičitého emitovaného při spalování. Mezi další bodové zdroje emisí kyseliny sírové patří závody na výrobu kyseliny sírové a průmysl, v němž se kyseliny sírové užívá, jako jsou továrny na hnojiva či pigmenty.

Oxid sírový vzniká přirozeně oxidací oxidu siřičitého a v plynné fázi je hlavní příčinou vzniku tzv. kyselých dešťů, které vedly koncem 20. století k likvidaci lesních porostů Krušných hor, Jizerských hor, Krkonoš na polské straně a dalších pohraničních pohoří České republiky. Při nadměrném množství kys. sírové dochází k poklesu pH pod 4 a vzniku tzv. kyselých dešťů. Oxidy síry v ovzduší mohou způsobovat kyselé deště. Je schematicky znázorněno v obr. 1.

Čtěte také: Síra a její oxidační stavy

Obr. 1: Mechanismus kyselého deště - emise škodlivin se dostávají do ovzduší, putují se vzdušnými masami a způsobují vznik kyselých srážek. Okyselování povrchových vod pak vyvolává další reakce.

Dopady na zdraví

Při expozici oxidů siřičitému dochází k podráždění očí a horních cest dýchacích, může dojít i k trvalému poškození plic, případně rozvoji astmatu. Vysoké koncentrace oxidu siřičitého mohou vyvolat vážné poškození plic a dýchacích cest obecně. Koncentrace oxidu siřičitého v rozsahu 2600-2700 ug/m3 způsobují klinické změny spojené s bronchospasmy u astmatiků. Opakované krátkodobé pracovní expozice vysokým koncentracím oxidu siřičitého kombinované s dlouhodobými expozicemi nižším koncentracím mohou vést k výskytu chronické bronchitidy, a to zejména u kuřáků cigaret.

V laboratorních testech byl u dobrovolníků pozorován spojitý soubor odpovědí na expozici oxidu siřičitému při relativně nízkých koncentracích. Míra účinků byla mnohem vyšší, jestliže exponovaní jedinci zvýšili rychlost dýchání cvičením. Obecně jsou vůči znečištění oxidem siřičitým citliví především astmatici a starší lidé. Podrobné údaje týkající se podílu astmatických nebo jinak citlivých osob v obyvatelstvu nejsou dostupné, byl však navržen odhad okolo 5 %.

Regulace emisí oxidů síry

Velké zdroje emisí oxidů síry musely být vesměs odsířeny, aby se vyrovnaly se zpřísněnými požadavky zákonů zavedených v České republice v 90. letech 20. století. K odsíření u našich největších elektráren byly použity většinou filtry používající emulze na bázi vápence, což paradoxně vedlo k rozšíření těžby vápenců a k dalšímu drancování krasových území se vzácnými ekosystémy. Známý je případ vápencových lomů v Českém krasu.

Obecné emisní limity stanovuje Zákon o ochraně ovzduší (201/2012 Sb.).Oxidy síry vyjádřené jako oxid siřičitý. Imisní limity vyhlášené pro ochranu ekosystémů a vegetace.látka: oxdi siřičitýdoba průměrování: kalendářní rok a zimní období (1. října - 31. Úmluva o přeshraničním přenosu látek znečišťujících ovzduší (LRTAP) a několik jejích protokolů, například Protokol o dalším snižování emisí síry z roku 1994, který vstoupil v platnost 8.

Čtěte také: Jizerské hory: Následky ekologické katastrofy

Možnosti snižování emisí síry

Obecně vzato lze snížit emise síry tím, že se zvýší podíl zdrojů, jimiž se vyrábí elektřina bez spalování (např. vodní, jaderné, větrné elektrárny) v celkové skladbě zdrojů energie. Záměna použitého paliva (např. místo uhlí s vysokým obsahem síry použití uhlí s nízkým obsahem síry a/nebo tekutých paliv nebo plynu) vede k nižším emisím síry, jsou tu však i určitá omezení, jako např. zda je vůbec palivo s nízkým obsahem síry k dispozici a zda lze stávající systémy spalování přizpůsobit na použití odlišných paliv. V mnoha zemích EHK se některá spalovací zařízení na uhlí nebo ropu nahrazují spalovacím zařízením na plyn.

Odsíření těžkých frakcí je technicky proveditelné, nicméně závisí na vlastnostech surové ropy. Odsíření atmosférického residua (zbytkový produkt z jednotek atmosférické destilace surové ropy) k výrobě palivového oleje s nízkým obsahem síry se však běžně neprovádí; obvykle se dává přednost zpracování surové ropy s nízkým obsahem síry. Hydrokrakování a technologie úplné konverze jako výrobní procesy dosáhly plné zralosti a spojují vysoké zachycení síry se zvýšeným výtěžkem lehkých produktů. Až dosud je však počet rafinerií s úplnou konverzí omezený. Tyto rafinérie běžně vytěží 80 - 90 % obsahu síry a všechny zbytky dokáží přeměnit na lehké produkty nebo jiné prodejné výrobky. U tohoto typu rafinérií je zvýšena spotřeba energie a zvýšeny investiční náklady.

Běžně uplatňované technologie čištění černého uhlí pomocí mohou odstranit zhruba 50 % anorganické síry (v závislosti na vlastnostech uhlí), avšak neodstraní žádnou organickou síru. Vyvíjejí se účinnější technologie, které však vyžadují složitější zařízení a jsou nákladné. Účinnost odstraňování síry čištěním uhlí je tudíž ve srovnání s odsířením kouřových plynů omezena.

Stacionární spalovací turbiny mohou být integrovány se spalovacími systémy ve stávajících běžných elektrárnách, což může celkovou účinnost zvýšit o 5 - 7 % a tím například významně snížit emise SO2. Spalování ve fluidním loži je technologie pro spalování černého a hnědého uhlí, může však spalovat jiná pevná paliva, jako je ropný koks, a méně hodnotná paliva, jako jsou odpadky, rašelina a dřevo. Emise, lze dodatečně snížit integrovaným řízením spalování přídavkem vápna/vápence do materiálu lože. Celková instalovaná kapacita FBC dosáhla zhruba 30000 MWth (250 - 350 zařízení), včetně 8000 MWth v jednotkových výkonech vyšších než 50 MWth.

Proces IGCC spočívá ve zplynování uhlí a výrobě elektřiny v kombinovaném paroplynovém cyklu. Zplyňované uhlí se spaluje ve spalovací komoře plynové turbiny. Snížení emisí síry se dociluje používáním v současnosti běžné technologie čištění surového plynu před vstupem do plynové turbiny. Tato technologie existuje také pro destilační zbytky těžkých olejů a pro živičné emulze.

Čtěte také: Udržitelné využití síry

V této příloze se přídavky suchých přísad do běžných kotlů považují za modifikaci procesů vzhledem k tomu, že se do spalovací jednotky zavádí určité činidlo. Nicméně zkušenosti ukázaly, že při použití těchto procesů se snižuje tepelný výkon, poměr Ca/S je vysoký a odstranění síry je nízké.

Technologie snižování emisí síry

Technologie uvedené v bodech 9 ii) a) - e) nejsou jen pro odvětví elektrárenské, ale mohou být použity také v různých jiných odvětvích průmyslu. Použití technologií snižování emisí síry v průmyslových odvětvích závisí pouze na specifických omezeních procesu v dotyčném odvětví.

Měly by být voleny takové postupy, které poskytnou vedlejší produkty s dalším využitím. Kromě toho by měly být voleny takové postupy, kterými se zvýší tepelná účinnost a sníží a minimalizuje problém likvidace odpadu, kdykoli to bude možné. I když většina vedlejších produktů je dále použitelná nebo recyklovatelná, jako je sádra, amonné soli, kyselina sírová nebo síra, je třeba vzít v úvahu i takové činitele jako jsou podmínky na trhu a standardy kvality.

Nejčastěji jsou stanoveny normy podle zdrojů emisí, velikosti zařízení, způsobu provozu, technologie spalování, typu paliva a podle toho, zda jde o nové nebo o stávající zařízení.

Je k dispozici několik systémů monitorování užívajících jak kontinuální, tak i diskontinuální metody. Požadavky na kvalitu se však různí. Měření musí být prováděna kvalifikovanými institucemi.

Hlášení nepředstavuje u moderních automatizovaných monitorovacích systémů a přístrojů pro kontrolu procesu žádný problém. Sběr údajů pro další použití není při soudobé technice problémem, rozsah předávaných údajů odpovědným orgánům se liší případ od případu. K dosažení lepší srovnatelnosti bude třeba uvést do souladu soubory dat a upravující předpisy. Harmonizace je také žádoucí pro zaručení kvality měřicích a monitorovacích systémů.

Tabulka: Technologie snížení emisí síry

Tabulka byla sestavena hlavně pro velká spalovací zařízení ve veřejném sektoru. Tyto procesy se zaměřují na odstranění již vytvořených oxidů síry a hovoří se o nich také jako o sekundárních opatřeních.

tags: #sira #znečištění #vody #zdroje

Oblíbené příspěvky:

• Charakteristika Laplatské nížiny
• Škola v přírodě v Novohradských horách
• Moderování konference o klimatu: Co obnáší?
• Jak namontovat výlevku
• Zdroje prachu v ČR