Název projektu
Látková bilance vybraných těžkých kovů při spalovacích procesech
Kód
SP2012/77
Předmět výzkumu
V současnosti patří mezi nejvýznamnější zdroje emisí těžkých kovů spalovací procesy využívající fosilní paliva pro výrobu elektrické energie a tepla. Vzhledem k jejich negativním vlivům na zdraví člověka a životní prostředí je dlouhodobou snahou členských zemí EU snižování obsahů těžkých kovů v emisích prostřednictvím zpřísňování legislativních požadavků v oblasti emisních limitů pro ovzduší. Zpřísňují se také požadavky na vlastnosti vedlejších energetických produktů, které jsou dále využívány ve stavebnictví, nebo k výrobě rekultivačních substrátů. V ČR je stěžejním předpisem zákon o ochraně ovzduší č. 86/2002 Sb. ve znění zákona č. 288/2011 Sb. Neméně významným dokumentem je dále vyhláška MŽP č. 205/2009 Sb. o zjišťování emisí ze stacionárních zdrojů a o provedení některých dalších ustanovení zákona o ochraně ovzduší. Tyto předpisy jsou plně harmonizovány s právem Evropské unie.
Předmětem výzkumu bude posouzení chování těžkých kovů (Hg, Cd, Be, As, Co, Ni, Pb, Zn, Cu, V a Sn) sledované v legislativě, při spalovacích procesech v elektrárnách spalujících hnědé uhlí. Pro posouzení vlivu fluidních a roštových spalovacích technologií na celkové obsahy těžkých kovů v jednotlivých produktech spalovacích procesů bude využito vícerozměrných statistických metod – analýzy hlavních komponent (PCA – Principal component analysis) a shlukovací analýzy (CA – Cluster analysis). PCA a CA bude dále využito ke stanovení vlivu kvality použitého paliva na obsahy těžkých kovů v jednotlivých produktech spalování. Metody vícerozměrné statistiky jsou v současnosti hojně využívány v mnoha environmentálních studiích. Umožňují odhalit skryté závislosti a určení struktury a vazeb ve vícerozměrných souborech dat. Pro stanovení obsahů vybraných těžkých kovů v emisích spalovacích procesů probíhajících v roštových a fluidních topeništích bude zpracována látková bilance pomocí MFA (Material Flow Analysis). Látková bilance prvků pomocí MFA je dynamickým nástrojem ke sledování toků prvků v rámci daného systému definovaného prostorem a časem. V zahraničí je tento nástroj hojně používán k modelování látkových a energetických toků v nejrůznějších odvětvích. Pro řešení bude využito freewarové verze softwaru STAN 2 z TU Wienna. Tento program umožňuje grafické znázornění celého systému, všech látkových toků, zásob a procesů v něm probíhajících.
Postup řešení:
Zpracování rešerše o chování těžkých kovů v rámci roštové a fluidní technologie spalování.
Provedení exploratorní analýzy dat (EDA) za účelem stanovení statistických zvláštností dat (identifikace odlehlých hodnot, stupeň symetrie rozdělení výběru atd.) a ověření předpokladu výběru dat (homogenita rozdělení, nezávislost dat atd.). Při analýze se bude vycházet z obsahů těžkých kovů v produktech spalování.
Výběr a stanovení nejvhodnějších základních popisných charakteristik polohy a rozptýlení (na základě výsledků EDA).
Aplikace vícerozměrných statistických analýz na stanovená data a jejich interpretace.
Sestavení látkové bilance pro vybrané těžké kovy pomocí MFA pro fluidní a roštové topeniště a jejich interpretace.
Identifikace odchylek a zajištění dalších analýz vedoucích ke zpřesnění informací.
Vyhodnocení dat a zveřejnění výsledků.
Rok zahájení
2012
Rok ukončení
2012
Poskytovatel
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
Kategorie
SGS
Typ
Specifický výzkum VŠB-TUO
Řešitel