G.C. Stehr, Byambasuren.B

GMIT German-Mongolian Institute for Resources and TechnologyNalaikh/Ulaanbaatar, Mongolia

GLEAR – Clean Air for GersDevelopment of a dust precipitator for small firing systems

GLEAR -Гэр хорооллын айлуудынцэвэр агаарЖижиг галлах системд тооснышүүлтүүр хийх нь

htt

p:/

/reso

urc

e.n

ew

s.m

n/c

om

pany/p

hoto

/2012/1

1/4

40687cd

c91443b8/d

7a2894f1

a12a7cd

origin

al.jp

g

Implemented by:

Abstract

Approximately 190.000 gers and small houses are responsible for 52% of the overall air pollution in UB city. For reducing this highparticle emission, one of the possible technical solutions is using electrostatic precipitators.

These are already available in Europe as standard components also for small firing systems. Their operations are considered asuncritical, both in terms of health risks and the risks of burning fires. In addition, they do not lead to the undesirable and dangerousincrease in the pressure in the exhaust gas stream like other filtering systems.

The GMIT research project goal is to develop a cheap, easy to use and safe technical solution for application in urban ger districts.The social-ethical part of this project seems to be more important than the technical part. Therefore, the Mongolian Governmenthas to be included in the project.

This project is funded by GIZ Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit.

2

Улаанбаатар хотын нийт агаарын бохирдлын 52 хувийг 190,000 гаруй гэр болон байшингаасгарах агаарын бохирдол эзэлдэг. Энэхүү өндөр тоосонцорын бохирдлыг бууруулах нэгболомжит техникийн шийдэл бол цахилгаан шүүлтүүр хэрэглэх юм.

Эдгээр зүйлсийг Европд аль хэдийн хийж жижиг галлах системд зориулсан стандарт хэсгүүдбайдаг. Тэдгээрийн үйл ажиллагаа нь шүүмжлэлд өртөөгүй бөгөөд эрүүл мэндийн хувьд ч галгарах аюулын хувьд ч огтхон ч сөрөг нөлөөгүй юм. Мөн түүнчлэн бусад шүүлтүүрийн систем шигяндангаар гарах урсгалыг сааруулж даралтыг өсгөж болзошгүй аюул юмуу гал гарах аюулэрсдлийг дагуулдаггүй.

МГТИС-ийн судалгааны төслийн зорилго нь хямд, хэрэглэхэд хялбар, аюулгүй найдвартайтехникийн шийдлүүдийг хотын гэр хороололд нэвтрүүлэх юм. Нийгмийн ёс суртахуунтай байхнь төслийн хамгийн чухал хэсэг бөгөөд техникийн шийдлийн хэсгээс илүү чухалд тооцогдохболно. Тиймээс Монголын засгийн газар энэхүү төсөл дээр хамтран ажиллах нь нэн чухал юм.

Энэ төсөлийг GIZ Германы Олон Улсын Хамтын Ажиллагааны Нийгэмлэг санхүүжүүлж байна.

Хураангуй

Implemented by:

Agenda Хэлэлцэх асуудал

GLEAR – Clean Air for Gers. Development of a dust precipitator for small firing systems

1. Problem Description

2. Solution

3. Expected Benefits

GLEAR - Гэр хорооллын айлуудынцэвэр агаар.

Жижиг галлах системд тооснышүүлтүүр хийх нь

1. Тулгарч буй асуудлууд

2. Шийдэл

3. Төслөөс гарах эерэг үр дүн

3

Implemented by:

1. Problem Description Тулгарч байгаа асуудал

Хүн ам=1 380 792 нийт хүн амын 45.1 % (end of 2016 оны сүүлээр)

Ойролцоогоор 190.000 гэр болон байшингууд нийт агаарын бохирдлын 52%-ийг бүрдүүлж байна.

Агаарын бохирдол=Тоосонцор+Хорт хий

Маш олон өвчнийг үүсгэдэг. Жишээлбэл: уушигны ажиллагааг муутгаж, зүрхний хэм алдагдах хэвийн бус хэмнэл, астма болон зүрхний шигдээс бий болгодог.

Population=1 380 792 45.1 % of national population (end of 2016)

Approximately 190.000 gers and small houses responsible for 52% of the overall air pollution.

Air pollution = Particulates+ Poisonous Gases

Variety of health issues, including: reduced lung function, irregular heartbeat, asthma attacks, heart attacks.

4

Ulaanbaatar city map

htt

p:/

/ww

w.m

on

golia

-pro

pe

rtie

s.co

m/r

ese

arch

/rea

l-e

stat

e-r

epo

rt-

2015

/ula

anb

aata

r-re

al-e

stat

e-s

ecto

ral-

anal

ysis

/in

tro

du

ctio

n-u

laan

baa

tar

AP Photo/Kyodo News

Implemented by:German-Mongolian Institute for Resources and Technology − www.gmit.edu.mn

1. Problem Description Тулгарч байгаа асуудал

THE UB POST

Implemented by:

1. Problem Description Тулгарч байгаа асуудал

Particulates

Human hair 50-70 µm (microns) in diameter

Size of particles in the flue gas range from 1 µm to 10 µm.

Coarse dust particles (PM10) are 2.5 to 10 micrometers in diameter.

Fine particles (PM2.5) are 2.5 micrometers in diameter or smaller, and can only be seen with an electron microscope.

Мainly as pneumonia in children (~130 annual premature deaths) and cardiovascular disease in adults (~1440 annual premature deaths) (in 2014).

Тоосонцор

Хүний үсний диаметр 50-70 µm (микрон) байдаг.

Яндагийн утааны дах тоосонцорын хэмжээ нь 1 µm –ээс 10 µm хүртэл байдаг.

Тоосонцорын том хэсгүүд (PM10) гэж 2.5 -аас 10 µm хүртэлх хэмжээтэй хэсгүүд юм.

Тоосонцорын жижиг хэсгүүд (PM2.5) гэж 2.5 -аас бага хэмжээтэй бөгөөд зөвхөн электрон микроскопод харагддаг. хэсгүүд юм.

Хүүхдийн уушгины хатгалгаа (зуурдаар нас барах цаг бус нас баралт жилд ойролцоогоор 130 тохиолдол), насанд хүрэгчдийн зүрх судасны өвчинлөл (зуурдаар нас барах цаг бус нас баралт жилд ойролцоогоор 1440 тохиолдол) зэрэг

6

http://warmheartworldwide.org/wp-content/uploads/2016/11/Biochar-Training-Part-I-Public-Release-015-1030x773.jpg

Implemented by:

1. Problem Description Тулгарч байгаа асуудал

Five major types of disease associated with air pollution.

Агаарын бохирдлоос үүдэлтэй үндсэн таван төрлийн өвчлөл

7

Children under 5 years:Pneumonia as acute lower respiratory infections (ALRI)

Adults:Ischemic heart disease (IHD)Cerebrovascular disease (stroke)Chronic obstructive pulmonary disease (COPD)Lung cancer

5 хүртэлх насны хүүхэд: Уушгины хатгалгаа буюу амьсгалын доод замын цочмог халдвар (АДЗЦХ)

Насанд хүрэгчид: Зүрхэнд цус хомсрох эмгэг (ЗЦХЭ) Тархи, судасны эмгэг (таталт шигдээс) Уушгины архаг бөглөрөлтөт өвчин (УАБӨ)Уушгины хавдар

AIR POLLUTION AND HEALTH IN ULAANBAATAR Final Project Report Ulaanbaatar 2014

Implemented by:

2. Solution Шийдэл

Cyclones Use centrifugal and gravitational forces. They can routinely achieve efficiencies of 90 percent for particles larger than about

20 μm. They are typically used as pre-cleaners and are followed by more efficient air-

cleaning equipment such as electrostatic precipitators and baghouses.

Циклон Төвөөс зугтах хүч болон хүндийн хүчний үйлчлэлийг ашигладаг. 20 μm-ээс том тоосонцорийн 90 хүртэл хувийг шүүж чаддаг. Энэ систем нь ихэвчлэн илүү өндөр үр ашигтай шүүлтүүр болон цахилгаан

статик тоосны шүүлтүүр цуглуулагч зэрэг төхөөрөмжийн өмнөх дамжлага байдлаар ашиглагддаг.

Scrubbers Trap suspended particles by direct contact with a spray of water or other liquid. Spray-tower scrubbers can remove 90 percent of particulates larger than about 8

μm. Design is more complicated than others. Uses more energy due to having a pump.

Бороожуулагч систем Ус болон бусад шингэний дуслуудыг тоосруулж шүршиж тортог тоосонцорыг

наалдуулан авдаг. 8 μm-ээс том тоосонцорийн 90 хүртэл хувийг цэвэрлэж чаддаг. Бүтэц Дизайн нь бусад системээс илүү нарийн төвөгтэй. Насос ашигладаг тул илүү их эрчим хүч ашиглагддаг.

8

Air pollution control – Control methods of particulate emissions

Агаарын бохирдлын хяналт – Тоосонцорын ялгаралтыг хянах аргууд

http://energyeducation.ca/wiki/images/thumb/e/eb/Wetscrubber.png/360px-Wetscrubber.png h

ttp

://s

3.a

maz

on

aws.

com

/fin

ewo

od

wo

rkin

g.s3

.tau

nto

ncl

ou

d.c

om

/ap

p/u

plo

ads/

20

16

/09

/05

19

25

02

/cyc

lon

e-i

s-ki

ng_

xl.jp

g

Implemented by:

2. Solution Шийдэл

Baghouse filters/Filter system Removing suspended particulates by fabric-filter bags. A fabric-filter can remove very nearly 100 percent of particles as small as 1 μm. Offer relatively high resistance to airflow. In order to prolong the useful life of the filter fabric, the air to be cleaned must be cooled. Need substantial energy usage for the fan system and cooling coils.

Шүүлтүүрийн систем Нарийн нэхмэл шүүлтүүр ашиглаж тоосонцорыг шүүдэг. 1 μm хүртэлх тоосонцорийг ойролцоогоор 100 хувь хүртэл шүүж чаддаг. Агаарын урсгалыг харьцангуй ихээр сааруулдаг. Шүүлтүүрийн насжилтийг уртасгахын тулд агаарыг хөргөх шаардлагатай. Сэнс болон хөргөлтийн систем ашиглах шаардлагатай ба тэдгээрт нэмэлт энерги зарцуулдаг.

Electrostatic precipitators Electrostatic precipitation is a commonly used method. An electrostatic precipitator can remove particulates as small as 1 μm with an efficiency exceeding

99 percent. Simple and safe design with some required protection functions. Consumes a small amount of energy.

Электростатик тоос цуглуулагч Электростатик тоосны шүүлтүүр цуглуулагч нь түгээмэл хэрэглэгддэг арга юм. 1 μm хүртэлх жижиг тоосонцорыг 99 хувь хүртэл шүүж чаддаг. Бүтэц дизайн нь энгийн бөгөөд шаардлагатай хамгаалалтыг ашигласнаар аюулгүй байдлыг

бүрэн хангана. Харьцангуй бага хэмжээний эрчим хүч хэрэглэдэг.

9

Air pollution control – Control methods of particulate emissions

Агаарын бохирдлын хяналт – Тоосонцорын ялгаралтыг хянах аргууд

htt

ps:

//w

ww

.go

re.c

om

/sit

es/g

/file

s/yp

yip

e11

6/f

iles/

20

17

-0

4/G

OR

E-D

eNO

x-Fi

lter

-Bag

_cat

alyt

ic-f

iltra

tio

n_i

llust

rati

on

.jpg

Implemented by:

2. Solution Шийдэл

Innovation

In 1824 M. Hohlfeld, a mathematics teacher in Leipzig, first described the precipitation of smoke particles by electricity.

The first commercially successful process was patented in 1908 following experiments by American chemist Frederick Gardner Cottrell at the University of California, Berkeley.

Шинэ нээлт

1824 онд Лайпцих Leipzig хотын математикийн багш M. Hohlfeldанх цахилгаан эрчим хүчээр утааны тоосонцорын шүүлтүүрийн цуглуулах аргыг танилцуулсан тодорхойлсон.

Харин анхны амжилттай худалдааны үйл явц олон нийтийн дунд амжилт олсон бүтээлийг 1908 онд болж, Коттрелл Беркели Berkeley хотын Калифорниа их сургуулийн California ийн Их Сургуулийн химич Фредрих Гарднер Frederick Gardner Cottrellнэртэй гэдэг Америк хүн патентжуулсан байна.

10

Electrostatic precipitators

Электростатик тоосны шүүлтүүр

цуглуулагч

Frederick Gardner Cottrell

https://www.britannica.com/biography/M-Hohlfeld

https://www.britannica.com/biography/Frederick-Gardner-Cottrell

Implemented by:

2. Solution Шийдэл

Operating principle

The dust particles are charged as they pass through the electrostatic precipitator (ESP).

A high voltage, pulsating, direct current is applied to an electrode system consisting of a small diameter discharge electrode and a collection electrode.

The applied voltage is increased until it produced a corona discharge. The corona causes the gas molecules to ionize.

The negative gas ions which are produced migrate towards the grounded collection electrode. The negative gas ions bombard the particles and impart a negative charge to them.

Negatively charged particles then migrate to the collection electrode and are collected.

Үйл ажиллагааны зарчим

Утаан дахь тоосонцорууд электронстатик тоос шүүлтүүрээр дамжин гарахдаа цэнэгждэг.

Бага диаметр бүхий цэнэггүйжүүлэх электрод болон цуглуулах электродоос бүрдэх систем нь өндөр хүчдэл бүхий тогтмол гүйдлийн тэжээлд холбогдоно.

Хэрэглээний хүчдлийг цэнэггүйжүүлэх титэм үүсэх хүртэл өсгөнө.

Сөрөг цэнэгтэй хийн ионууд бий болж цуглуулах электрод руу татагдан аялах замдаа тоосонцорын ширхэгүүдийг бөмбөгдөж тэднийг сөрөг цэнэгтэй болгоно.

Эдгээр сөрөг цэнэгтэй тоосонцорууд цуглуулах электрод руу татагдан цугларах болно.

11

Electrostatic precipitators

Электростатик тоос цуглуулагч

https://www.researchgate.net/profile/Kurt_Becker3/publication/313428450/figure/fig3/AS:459252646060034@1486505771526/Fig-3-Conceptual-diagram-of-an-electrostatic-precipitator-Source-Data-from-Becker.jpg

Implemented by:

2. Solution Шийдэл

12

Applications

Хэрэглээ

At Industry Аж үйлдвэрлэлийн салбарт

Open fireplace Камин зуух

At Ger district Гэр хороололд

Clean Air for Gers – GLEAR projectЦэвэр Агаартай гэр хороолол төсөл

htt

ps:

//w

ww

.sto

veso

nlin

e.co

.uk/

STO

VE/

IMG

/Bro

np

i-H

uel

va-S

tove

-4.jp

g

htt

p:/

/ww

w.o

eko

tub

e.ch

htt

p:/

/ww

w.r

rbet

hfi

ltra

tio

n.d

e/fi

les/

med

ia/i

mg/

bet

h/b

eth

_in

du

stri

al_e

lec

tro

stat

ic_p

reci

pit

ato

r.jp

g

htt

p:/

/ww

w.o

mn

ogo

vi.g

ov.

mn

/v1

/e9

9ae

d9

b2

6f8

20

d5

big

.jpg

htt

p:/

/ian

.um

ces.

edu

/im

agel

ibra

ry/a

lbu

ms/

use

rpic

s/1

27

89

/no

rmal

_ian

-sym

bo

l-in

du

stry

2.p

ng

Implemented by:

2. Solution Шийдэл

13

Clean Air for Gers – GLEAR projectЦэвэр Агаартай гэр хороолол төсөл

Development goals: efficiency is high from 80% to 99% Design is simple and safe Equipment is very cheap Operation cost is considerably low. Only electrical

energy cost Easy to use, no need any training Installation is simple Properly works independent from furnace types

and fossil fuel types 220V AC, 24С DC Power supplies are both possible Further developments are open such as additional

waste gas purification and solar power supply etc.

Төслийн зорилтууд Үр бүтээмж өндөр 80% аас 99% Бүтэц загвар нь энгийн бөгөөд аюулгүй Төхөөрөмжийн үнэ маш хямд Ашиглалтын зардал үнэмлэхүй бага. Зөвхөн

цахилгаан эрчим хүчний төлбөр л төлнө Хэрэглэхэд хялбар. Ямар нэгэн сургалт

шаардлагагүй Угсралт болон суурьлуулалт нь хялбар Зуухны хэлбэр болон түлшний төрлөөс

хамааралгүйгээр хэвийн ажиллана Хувьсах 220В ба тогтмол 24В-ийн алинаар нь ч

ажилуулах боломжтой Ирээдүйд нэмж сайжруулах бүрэн боломжтой.

Тухайлбал: хорт хийг шүүх болон нарны энергээр ажиллах гэх мэт

1:21 min.

Implemented by:

3. Expected Benefits 3. Хүлээгдэж буй үр дүн

Technological Benefit

Considerable reduce air pollution by collecting particulates of dust

Possibly deliver to every single gers / private houses by cheap price

Fabrication process could held in Mongolia hence using simple material and design

German-Mongolian Institute for Resources and Technology − www.gmit.edu.mn

Технологийн үр өгөөж

Утааны тоосонцорыг цуглуулснаар агаарын бохирдлыг мэдэгдэхүйц бууруулна

Айл гэр / амины орон сууц болгонд хямд өртгөөр түгээж дэлгэрүүлэн ашиглах боломжтой

Энгийн хялбар загвар дизайн болон материал ашиглан Монголдоо үйлдвэрлэх бүрэн боломжтой

14

http://www.mongolianshaman.com/node/1910

Implemented by:

3. Expected Benefits 3. Хүлээгдэж буй үр дүн

Social Benefit

Team of students will gather technicalexperience during the project period and moreimportantly they will contribute theirknowledge and skill to find solution on thaturgent problem

Public health will increase due to better airquality

Нийгмийн үр өгөөж

Оюутнуудын баг төслийн хугацаандтехникийн туршлага хуримтлуулахаас гаднатулгамдаад байгаа асуудлыг шийдэх арга зам,шийдэл олоход өөрсдийн хувь нэмрээоруулах нь чухал юм

Агаарын чанар сайжирснаар нийгмийн эрүүлмэнд сайжирна

15

htt

p:/

/us.

gsta

t.m

n/n

ewsn

/im

ages

/c/2

016/

01/1

5087

5-1

8012

016-

1453

0818

23-1

8797

0715

6-U

laan

baa

tarS

mo

g.jp

g

Implemented by:

Thank you for your attention.Анхаарал тавьсанд баярлалаа.

Prof. Dr.-Ing. (Ph.D.) Gunther C. Stehr

Dean of Engineering Faculty

Byambasuren Battulga

M.Sc. Mining Electrical Engineering

GMIT German-Mongolian Institute for Resources and Technology

GMIT campus, 2nd khorooNalaikh district, Ulaanbaatar, Mongolia

Office +976 7023 2089Mobile +976 8813 8669E-Mail stehr@gmit.edu.mnWeb www.gmit.edu.mn

Проф. Др.-Инж. Гүнтер К. Штер

Инженерийн факультетийн декан

Баттулга Бямбасүрэн

Уул уурхайн цахилгаан тоног төхөөрөмж ашиглалтын инженер, магистр

МОНГОЛ ГЕРМАНЫ АШИГТ МАЛТМАЛ ТЕХНОЛОГИЙН ИХ СУРГУУЛЬ

МГТИС хотхон, 2-р хорооНалайх дүүрэг, Улаанбаатар хот, Монгол улс

Оффис +976 7023 2089Гар утас +976 8813 8663И майл stehr@gmit.edu.mnВеб www.gmit.edu.mn