Innowacyjna technologia oczyszczania spalin z rtęci jako rozwiązanie sprostania wymogom stawianym przez konkluzje BAT/BREF w polskiej energetyce

• Autorzy: Żmuda R. , Adamczyk W. , Lelek Ł. , Mandrela S. , Wdowin M.

Warianty tytułu

EN

Innovative technology for the treatment of exhaust gas from mercury as a solution to meet the requirements of the BAT/BREF conclusions in the Polish power industry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obowiązująca dyrektywa IED, a co za tym idzie bardzo rygorystyczne wymagania wzglę- dem rtęci (Hg) stawiane przez BAT/BREF, zmuszają polską energetykę do poszukiwania nowych wydajnych technologii oczyszczania spalin z gazowych jej form. Obecnie żadne z metod pierwotnych ani wtórych usuwania związków Hg w kraju nie jest w stanie sprostać tym restrykcjom. Wymagań tych nie spełniają nawet powszechnie stosowane metody z wykorzystaniem węgla aktywnego modyfikowanego bromem lub jodem czy też nowoczesne metody stosowane w innych krajach wykorzystujące moduły polimerowe. Związane jest to z dużym zanieczyszczeniem rtęcią paliw kopalnych stosowanych w krajowej energetyce. Dlatego też w ramach projektu pt. „Hybrydowe układy adsorpcyjne do redukcji emisji rtęci z zastosowaniem wysokoefektywnych komponentów polimerowych”, akronim HYBREM, podjęte zostały próby zbudowania innowacyjnej linii technologicznej łączącej kilka technik oczyszczania spalin ze szkodliwych związków rtęci. Do budowy instalacji pilotażowej wykorzystano technologie bazujące na modułach polimerowych oraz iniekcji różnych sorbentów stałych. Zaletą budowanej instalacji będzie jej mobilność, przez co może być testowana na różnych obiektach energetycznych. Otrzymane wyniki oczyszczania spalin przy użyciu zaprojektowanej instalacji pilotażowej pozwolą określić czy zbudowany prototyp jest efektywny w każdych warunkach dla polskich elektrowni opalanych węglem. Wiedza na ten temat pozwoli efektywnie rozwinąć technologie przemysłowe pod kątem oczyszczania spalin z rtęci spełniając jednocześnie wymagania stawiane przez konkluzje BAT/BREF.

EN

The current IED directive, and therefore very stringent requirements for mercury pollution included in BAT/BREF, are forcing the Polish power industry to seek new efficient gas purification technologies from the gaseous form of mercury. At present, none of the primary or secondary methods of removing Hg compounds in the country are able to meet these restrictions, even commonly used methods using bromine or iodine-modified activated carbon, or modern methods used in other countries fot example polymer modules. This is due to high levels of mercury contamination of fossil fuels used in the national power industry. Hence, the project titled:” Hybrid Adsorption Systems for Reducing Mercury Emissions Using High Effective Polymer Components”, acronym HYBREM, has attempted to build an innovative technical line that combines several techniques for the treatment of exhaust gases from harmful mercury compounds. The used technology is based on polymer modules and the injection of various solid sorbents. The advantage of the built-in installation will be its mobility, which can be tested on a variety of power plants. The obtained results of the flue gas purification by means of the designed pilot installation will determine whether the constructed prototype is effective under all conditions of Polish coal-fired power plants. Knowledge of this issue will enable the efficient development of industrial technologies for the purification of flue gas from mercury simultaneously meeting the requirements of the BAT/BREF conclusions.

Słowa kluczowe

PL

rtęć; moduł polimerowy; instalacja pilotażowa; sorbent stały

EN

mercury; polymer module; pilot installation; solid sorbent

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 20, z. 4
• Strony: 103--115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 47 poz., rys.

Twórcy

autor

Żmuda R.

• SBB Energy S.A

autor

Adamczyk W.

• Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Lelek Ł.

• SBB Energy S.A

autor

Mandrela S.

• SBB Energy S.A

autor

Wdowin M.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków

Bibliografia

• Abbas, T. i in. 2016. Mercury capture from natural gas by carbon supported ionic liquids: Synthesis, evaluation and molecular mechanism. Fuel 177, s. 296–303.
• Bujny i in. 2012 – Bujny, M., Burmistrz, P., Gruszka S., Janicki W., Kogutt K. i Strugała, A., 2012. Instalacja demonstracyjna do monitorowania i redukcji emisji rtęci ze spalania węgla kamiennego w kotłach pyłowych. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 15, z. 4, s. 161–174.
• Burmistrz i in. 2014 – Burmistrz P., Czepirski L., Kogut K. i Strugała, A. 2014. Usuwanie rtęci z gazów spalinowych. Instalacja demonstracyjna oparta na iniekcji sorbentów pylistych. Przemysł Chemiczny 93/12, s. 2015–1019.
• 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 Process. Technol. 152, s. 250–258.
• Bustard i in. 2004 – Bustard, J., Durham, M., Starns, T., Lindsey, Ch., Martin, C., Schlager, R. i Baldrey, K., 2004. Full-scale Evaluation of Sorbent Injection for Mercury Control on Coal-fired Power Plants. Fuel Proces. Technol. 85(6–7), s. 549–562.
• Chmielniak i in. 2010 – Chmielniak, T., Głód, K., Misztal, E. i Kopczyński, M. 2010. Mercury Emission from Coal-fired Power Plants. Przem. Chem. 89(6), s. 775–778.
• Clark, H.L. 2014. Methods for Reducing Mercury Emissions from Coal Combustion. [W:] Mercury As a Coal Combustion Pollutant Gołaś J., Strugała A. Red. AGH University of Science and Technology Kraków, Poland, s. 152.
• Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/UE z dnia 24 listopada 2010 r. w sprawie emisji przemysłowych (zintegrowane zapobieganie zanieczyszczeniom i ich kontrola).
• Dziok i in. 2013 – Dziok, T., Strugała, A. i Rozwadowski, A. 2013. Badania zawartości rtęci w węglu – uwagi dotyczące sposobu prezentacji wyników. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 16, z. 3, s. 273–285.
• Galbreath, K.C. i Zygarlicke, Ch.J. 2000. Mercury Transformation in Coal Combustion Flue Gas. Fuel Process. Technol. 65–66, s. 289–310.
• Gore [Online] Dostępne w: www.gore.com [Dostęp: 18.07.2017].
• Guo, X., Zheng, C.-G. i Xu, M. 2007. Characterization of Mercury Emissions from a Coal-Fired Power Plant. Energy & Fuels 21(2), s. 898–902.
• Han, L. i in. 2012. Palladium–Iron Bimetal Sorbents for Simultaneous Capture of Hydrogen Sulfide and Mercury from Simulated Syngas. Energy & Fuels 26(3), s. 1638–1644.
• Energetyka i przemysł online [Online] Dostępne w: http://eip-online.pl/paliwa-w-energetyce-emisja-rteci-wymagania-bat/ [Dostęp: 02.07.2017].
• KOBiZE, Poland’s informative inventory report 2013, 2013.
• Krabbenhoft, D.P. i Sunderland, E.M. 2013. Global change and mercury. Science 341, s. 1457–1458.
• Krajowy bilans emisji SO2, NOx, CO, NH3, NMLZO, pyłów, metali ciężkich i TZO za lata 2010–2011 w układzie klasyfikacji SNAP. Raport syntetyczny, KOBiZE, Warszawa 2013.
• Ling i in. 2015 – Ling, L., Fan, M., Wang, B. i Zhang, R. 2015. Application of computational chemistry in understanding the mechanisms of mercury removal technologies: a review. Energy Environ. Sci. 8, s. 3109–3133.
• Liu i in. 2010 – Liu, Y., Bisson, T.M., Yang, H. i Xu, Z. 2010. Recent developments in novel sorbents for flue gas clean up. Fuel Process. Technol. 91, s. 1175–1197.
• Meij, R. 1994. Trace Element Behavior in Coal-fi red Power Plants. Fuel Process. Technol. 39, s. 199–217.
• Meij i in. 2002 – Meij, R., Vredenbregt, L.H.J. i Winkel, H. 2002. The fate and behavior ofmercury in coal-fire power plants. Journal Air & Waste Management Association t. 52, s. 912–917.
• Olson i in. 2009 – Olson, E.S., Azenkeng, A., Laumb, J.D., Jensen, R.R., Benson, S.A. i Hoffmann, M.R. 2009. New Developments in the Theory and Modeling of Mercury Oxidation and Binding on Activated Carbons in Flue Gas. Fuel Process. Technol. 90(11), s. 1360–1363.
• Pacyna i in. 2006 – Pacyna, E.G., Pacyna, J.M., Fudała, J., Strzelecka-Jastrząb, E., Hławiczka, S. i Panasiuk, D., 2006, Mercury emissions to the atmosphere from antropogenic sources in Europe in 2000 and their scenarios until 2020. Sci. Total Environ. 370, s. 147–156.
• Pacyna i in. 2007 –Pacyna, E.G., Pacyna, J.M., Fudała, J., Strzelecka-Jastrząb, E., Hławiczka, S., Panasiuk, D., Nitter, S., Pregger, T., Pfeiffer, H. i Friedrich, R. 2007. Current and future emissions of selected heavy metals to the atmosphere from anthropogenic sources in Europe. Atmos. Environ. 41, s. 8557–8566.
• Pacyna i in. 2008a – Pacyna, J.M., Sundseth, K., Pacyna, E.G., Munthe, J., Belhaj, M., Astrom, S.,
• Panasiuk, D. i Głodek, A. 2008a. UNEP Report on A general qualitative assessment of the potential costs and benefits associated with each of the strategic objectives set out in Annex 1 of the report of the first meeting of the Open Ended Working Group. UNEP-CBA Report, Kjellee [Online] Dostępne w: http://www.chem.unep.ch/mercury/OEWG2/documents/e52)/English/OEWG_2_5_add_1.doc [Dostęp: 1.08.2017].
• Pacyna i in. 2008b – Pacyna, J.M., Sundseth, K., Pacyna, E.G., Munthe, J., Belhaj, M., Astrom, S., Panasiuk, D. i Głodek, A. 2008b. Socio-economic costs of continuing the status-quo of mercury pollution GLOCBA-SE Report, Nordic Council of Ministers, TemaNord 2008:580, Copenhagen, [Online] Dostępne w: http://www.norden.org/no/publikasjoner/publikasjoner/2008-580 [Dostęp: 18.08.2017].
• Pacyna i in. 2010 – Pacyna, J.M., Sundseth, K. i Pacyna, E.G. 2010. An assessment of costs and benefits associated with mercury emission reductions from major anthropogenic sources. J. Air & Waste Manage. Assoc. 60, s. 302–315.
• Panasiuk i in. 2009 – Panasiuk, D., Pacyna, J.M., Głodek, A., Pacyna, E.G., Sebesta, L. i Rutkowski, T. 2009. Szacowanie kosztów zanieczyszczenia rtęcią dla scenariusza status-quo. raport MERCPOL etap I, Katowice.
• Pavlish i in. 2010 – Pavlish, J.H., Hamre, L.L. i Zhuang, Y. 2010. Mercury Control Technologies for Coal Combustion and Gasification Systems. Fuel 89, s. 838–847.
• Prestbo, R.M. i Bloom, N.S. 1995. Mercury Speciations Adsorption (MESA) Method for Combustion Flue Gas – Methodology, Artifacts, Intercomparison and Atmospheric Implications. Water, Air, and Soil Pollution 80, s. 145–158.
• Romanov i in. 2012 – Romanov, A., Sloss, L. i Jozewicz, W. 2012. Mercury Emissions from the Coal-Fired Energy Generation Sector of the Russian Federation. Energy & Fuels 26(8), s. 4647–4654.
• Sakulpitakphon, T. i in. 2000. Mercury Capture by Fly Ash: Study of the Combustion of a High-Mercury Coal at a Utility Boiler. Energy & Fuels 2000. 14(3), s. 727–733.
• Seneviratne, H.R. i in. 2007. Ranking Low Cost Sorbents for Mercury Capture from Simulated Flue Gases. Energy & Fuels 21(6), s. 3249–3258.
• Senior i in. 2000 – Senior, C.L., Sarofim, A.F., Zeng, T., Helble, J.J. i Mamani-Paco R. 2000. Gas – phase transformation of mercury in coal – fired Power plants. Fuel Process. Technol. 63(2–3), s. 197–213.
• Sloss, L. 2008. Economics of mercury control. CCC/134, s. 60.
• Sloss, L. i Smithi, M. 2000. Trace element emissions. IEA Coal Research.
• System Kontroli Emisji Rtęci GORE ™dla obiektów energetycznych opalanych węglem (2015).
• UNEP, Global Mercury Assessment 2013: Sources, emissions, releases, and environmental transport [Online] Dostępne w: http://www.unep.org [Dostęp: 20.04.2016].
• US EPA: A Study of Hazardous Air Pollutant Emissions from Electric Utility Steam Generating Units: Final Report to Congress. EPA-453/R-98-004a, US EPA Office of Air Quality Planning and Standards, US Government Printing Office, Washington 1998.
• Wang i in. 2003 – Wang, J., Clements, B. i Zanganeh, K. 2003. An interpretation of flu-gas mercury speciation data from a kinetic point of view. Fuel 82(8), s. 1009–1011.
• 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.
• Wilhelm, S.M. 2001. Estimate of Mercury Emissions to the Atmosphere from Petroleum. Environmental Science & Technology 35(24), s. 4704–4710.
• Wilhelm, S.M. et al. 2007. Mercury in Crude Oil Processed in the United States (2004). Environmental Science & Technology 41(13), s. 4509–4514.
• Xu i in. 2003 – Xu, M., Qiao, Y., Zheng, C., Li, L. i Liu, J. 2003. Modeling of homogenous mercury specation using detailed chemical kinetics. Comust. Flame 132(1–2), s. 208–218.
• Yudovich, Y.A. i Ketris, M.P. 2005. Mercury in Coal. Int. J. Coal Geol. 62(3), s. 107–165.
• Żmuda, R. 2016. Wpływ instalacji do ograniczania emisji rtęci w spalinach na jakość UPS. Materiały konferencyjne z konferencji pt. „Popioły z energetyki” Zakopane, 19–21 październik 2016.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).