Koncepcja hybrydowego procesu usuwania rtęci z węgla kamiennego

• Autorzy: Dziok T. , Strugała A. , Chmielniak T. , Baic I. , Blaschke W.

Warianty tytułu

EN

A concept of the hybrid mercury removal process from hard coal

• Konferencja: urowce energetyczne i energia : XXXI konferencja z cyklu: Zagadnienia surowców energetycznych i energii w gospodarce krajowej : Zakopane, 15–18 października 2017, Cz. 3
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W powadzonych aktualnie pracach mających na celu obniżenie antropogenicznej emisji rtęci duży nacisk kładzie się na obniżenie emisji rtęci z procesów energochemicznego przetwórstwa węgla, głównie z procesów spalania. Jednym ze sposobów pozwalających na obniżenie antropogenicznej emisji rtęci jest jej usuwanie z węgla przed jego konwersją. Należy zaznaczyć, że rtęć w węglu kamiennym może być obecna zarówno w substancji organicznej jak i mineralnej, stąd też uniwersalna metoda powinna pozwalać na usuwanie rtęci z obu tych składowych substancji węglowej. W pracy przedstawiono koncepcję hybrydowego procesu usuwania rtęci z węgla kamiennego. Idea procesu polega na połączeniu procesów wzbogacania metodami mokrymi bądź suchymi (etap pierwszy) oraz wstępnej termicznej preparacji w temperaturze 200–400°C (etap drugi). W etapie pierwszym w procesie wzbogacania/ /odkamieniania z węgla usuwana jest część rtęci występującej w substancji mineralnej. Natomiast w etapie drugim z węgla usuwana jest rtęć występująca w substancji organicznej oraz rtęć w obecnych jeszcze w węglu składnikach mineralnych o relatywnie niskiej temperaturze uwalniania rtęci. Na podstawie wyników wstępnych badań, skuteczność obniżenia zawartości rtęci w węglu w takim procesie hybrydowym została oszacowana w przedziale od 36 do 75% (ze średnią wartością 58%). Efekt obniżenia zawartości rtęci w węglu jest jeszcze bardziej zauważalny w przypadku odniesienia jej zawartości do wartości opałowej węgla. Tak określona skuteczność obniżenia zawartości rtęci w węglu mieściła się w przedziale od 53 do 92% (przy średniej wartości wynoszącej 71%).

EN

Nowadays, actions allowing for a reduction of anthropogenic mercury emission are taken worldwide. Great emphasis is placed on reducing mercury emission from the processes of energochemical coal conversion, mainly from the coal combustion processes. One of the methods which enable a reduction of anthropogenic mercury emission is the removal of mercury from coal before its conversion. It should be pointed out that mercury in hard coal may occur both in the organic and mineral matter. Therefore, a universal method should allow for the removal of mercury, combined in both ways, from coal. In the paper, a concept of the hybrid mercury removal process from hard coal was presented. The idea of the process is based on the combination of the coal cleaning process using wet or dry methods (first stage) and the thermal pretreatment process at a temperature in the range from 200 to 400°C (second stage). In the first stage, a part of mercury occurring in the mineral matter is removed. In the second stage, a part of mercury occurring in the organic matter as well as in some inorganic constituents characterized by a relatively low temperature of mercury release is removed. Based on the results of the preliminary research, the effectiveness of the decrease in mercury content in coal in the hybrid process was estimated in the range from 36 to 75% with the average at the level of 58%. The effect of the decrease in mercury content in coal is much more significant when mercury content is referred to a low heating value of coal. So determined, the effectiveness was estimated in the range from 36 to 75% with the average at the level of 58%.

Słowa kluczowe

PL

węgiel kamienny; rtęć; usuwanie rtęci; wzbogacanie węgla; suche odkamienianie; termiczna preparacja

EN

hard coal; mercury; mercury removal; coal cleaning; dry deshaling; thermal pretreatment

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 98
• Strony: 125--135
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dziok T.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Technologii Paliw, Kraków

autor

Strugała A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Technologii Paliw, Kraków

autor

Chmielniak T.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Technologii Paliw, Kraków

autor

Baic I.

• Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego, Oddział Zamiejscowy w Katowicach

autor

Blaschke W.

• Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego, Oddział Zamiejscowy w Katowicach

Bibliografia

• 1. Baic i in. 2015a – Baic, I., Blaschke, W., Góralczyk, S., Szafarczyk, J. i Buchalik, G. 2015a. Nowa ekologiczna metoda usuwania zanieczyszczeń skałą płonną z urobku węgla kamiennego. Rocznik Ochrona Środowiska 17, s. 1274–1285.
• 2. Baic i in. 2015b – Baic, I., Blaschke, W. i Sobko, W. 2015b. Badania nad odkamienianie energetycznego węgla kamiennego na powietrznych stołach koncentracyjnych. Rocznik Ochrona Środowiska 17, s. 958–972.
• 3. Baic, I. i Blaschke, W. 2017. Preliminary study on the reduction of mercury content in steam coal by using a pneumatic vibrating concentrating table, Proceedings 21th International Conference on Environment and Mineral Processing, Ostrava 1–3.06.2017, s. 7–16.
• 4. Bland i in. 2007 – Bland, A.E., Greenwell, C., Newcomer, J., Sellakumar, K. i Carney, B. 2007. Pilot Testing of WRI’s Novel Mercury Control Technology by Pre-Combustion Thermal Treatment of Coal. US DOE Mercury Control Conference , Pittsburgh 11–13.12.2007.
• 5. Burmistrz i in. 2016 – Burmistrz, P., Kogut, K., Marczak, M. i Zwoździak, J. 2016. Lignites and subbituminous coals combustion in Polish power plants as a source of anthropogenic mercury emission. Fuel Processing Technology 152, s. 250–8.
• 6. Chmielniak, T. 2011. Reduction of Mercury emissions to the atmosphere from coal combustion processes of using low-temperature pyrolysis – a concept of process implementation on a commercial scale. Rynek Energii 93(2), s.176–181.
• 7. Chmielniak i in. 2015 – Chmielniak, T., Misztal, E. Mazurek, I. i Sajdak, M. 2015. Technologia usuwania rtęci z węgla przed procesem spalania. Przemysł Chemiczny 94(4), s. 480–486.
• 8. Chmielniak i in. 2017 – Chmielniak, T., Słowik, K. i Sajdak, M. 2017. Mercury removal by mild thermal treatment of coal. Fuel 195, s. 290–298.
• 9. Dziok i in 2014 – Dziok, T., Strugała, S., Rozwadowski, A. i Okońska, A. 2014. Wpływ wybranych parametrów procesu termicznej obróbki węgla kamiennego na skuteczność usuwania rtęci. Przemysł Chemiczny 93(12), s. 2034–2037.
• 10. Dziok i in. 2015a – Dziok, T., Strugała, A., Rozwadowski, A. i Macherzyński, M. 2015a. Studies of the correlation between mercury content and the contentof various forms of sulfur in Polish hard coals. Fuel 159, s. 206–213.
• 11. Dziok i in. 2015b – Dziok, T., Strugała, A., Rozwadowski, A., Macherzyński, M. i Ziomber, S. 2015b. Rtęć w odpadach z procesu wzbogacania węgli kamiennych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 31, z. 1, s. 107–122.
• 12. Dziok, T. 2016. Badania zmiany zawartości rtęci na drodze przeróbki mechanicznej i wstępnej preparacji termicznej węgli kamiennych. Rozprawa doktorska. AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Energetyki i Paliw, Kraków.
• 13. Dziok, T. i Strugała, A. 2017. Method selection for mercury removal from hard coal. E3S Web of Conferences 14(02007), s. 1–10.
• 14. Klojzy-Karczmarczyk, B. i Mazurek, J. 2014. Badania zawartości rtęci i siarki w odpadach z obszaru nieczynnej hałdy odpadów górnictwa węgla kamiennego. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 17, z. 4, s. 289–302.
• 15. Makowska i in. 2014 – Makowska, D., Bytnar, K., Dziok, T. i Rozwadowska, T. 2014. Wpływ procesu wzbogacania na zawartość niektórych metali ciężkich w polskich węglach kamiennych. Przemysł Chemiczny 93(12), s. 2048–2053.
• 16. Minamata Convention 2017 – Minamata Convention on Mercury. [Online] Dostępne w: http://mercuryconvention.org/ [Dostęp. 10.07.2017].
• 17. Pacyna i in. 2016 – Pacyna, J.M., Travnikov, O., De Simone, F., Hedgecock, I.M., Sundseth, K., Pacyna, E.G., Steenhuisen, F., Pirrone, N., Munthe, J. i Kindbom, K. 2016.Current and future levels of mercury atmos- pheric pollutionon a global scale. Atmos. Chem. Phys. 16, s. 12491–12511.
• 18. Pavlish i in. 2010 – Pavlish, J.P., Hamre, L.L. i Zhuang, Y. 2010. Mercury control technologies for coal combustion and gasification systems. Fuel 89, s. 838–847.
• 19. Porada i in. 2017 – Porada, S., Dziok, T., Czerski, G., Grzywacz, P. i Strugała, A. 2017. Examinations of polish brown and hard coals in terms of their use in the steam gasification process. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 33, z. 1, 15–34.
• 20. Pyka, I. i Wierzchowski, K. 2017. Rozkład zawartości rtęci w polskim węglu kamiennym do celów energetycznych w 2015 roku na tle wybranych parametrów jakościowych. Przegląd Górniczy 73(5), s. 17–23.
• 21. Strezov i in. 2010 – Strezov, V., Evans, T.J., Ziolkowski, A. i Nelson, P.F. 2010. Mode of occurrence and thermal stability of mercury in coal. Energy & Fuels 24, s. 53–57.
• 22. Wichliński i in. 2012 – Wichliński, M., Kobyłecki, R. i Bis, Z. 2012. Przegląd metod ograniczenia emisji rtęci w elektrowniach podczas spalania paliw stałych. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 15, z. 4, s. 151–160.
• 23. Wichliński i in. 2015 – Wichliński, M., Kobyłecki, R. i Bis, Z. 2015. Niskotemperaturowa obróbka termiczna węgli wzbogaconych i niewzbogaconych w celu obniżenia zawartości rtęci. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 18, z. 4, s. 113–124.
• 24. Wichliński i in. 2016 – Wichliński, M., Kobyłecki, R. i Bis, Z. 2016. Badania zawartości rtęci w mułach węglowych. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 19, z. 4, s. 115–124.
• 25. Zajusz-Zubek, E. i Konieczyński, J. 2014. Coal cleaning versus the reduction of mercury and other trace elements’ emissions from coal combustion processes. Archives of Environmental Protection 40(1), s. 115–127.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).