Porównanie wskaźników emisji rtęci i siarki dla surowego i wzbogaconego węgla kamiennego

• Autorzy: Dziok Tadeusz , Bury Marcelina , Baic Ireneusz

Warianty tytułu

EN

Comparison of mercury and sulfur emission factors of raw and clean hard coal

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obecne regulacje wymagają ciągłej kontroli oraz redukcji emisji pochodzącej z sektora energetycznego. Szczególną uwagę skupia się m.in. na emisji SO2 i rtęci. Jednym ze sposobów obniżenia ich emisji jest poprawa jakości węgla przed jego spalaniem. W pracy przedstawiono możliwości obniżenia ich zawartości w węglu kamiennym w procesie wzbogacania oraz obniżenia wskaźników emisji. Badaniom zostały poddane próbki węgli surowych (nadawy) i koncentraty z procesu wzbogacania na mokro i suchego odkamieniania. Próbki pochodziły z siedmiu serii suchego odkamieniania, przy wykorzystaniu separatora powietrzno- wibracyjnego oraz optyczno-rentgenowskiego. Jest to przypadek ilustrujący węgle powszechnie stosowane w sektorze wytwarzania energii. Próbki z mokrego wzbogacania pobrane zostały w sześciu zakładach przeróbczych wzbogacających węgiel koksowy w pełnym zakresie uziarnienia, stosujących wzbogacanie w płuczkach zawiesinowych cieczy ciężkich, w osadzarkach i flotownikach. Przypadek ten ilustruje głębokie wzbogacanie węgli. Koncentraty, w porównaniu do węgli surowych charakteryzowały się bardziej stabilnymi parametrami, w tym zawartością rtęci i siarki. Procesy wzbogacania i odkamieniania pozwoliły na znaczącą redukcję wskaźników emisji SO2 oraz rtęci. W przypadku elektrowni zastosowanie koncentratów pozwoliłoby na obniżenie wskaźnika emisji rtęci o połowę, do poziomu 0,3-2,4 μg/MJ. Wartość wskaźnika emisji SO2 również uległa znaczącemu obniżeniu. W porównaniu do elektrowni, otrzymane wartości wskaźnika emisji rtęci dla sektora komunalno-bytowego były dwukrotnie wyższe, a wskaźniki emisji SO2 nawet dziesięciokrotnie wyższe. Dlatego też szczególnie ważne jest stosowanie przez użytkowników z sektora komunalno-bytowego węgla o możliwie najniższej zawartości siarki i rtęci.

EN

Current regulations require continuous control and reduction of emissions from the energy production sector. Particular attention is focused among others on the emissions of SO2 and mercury. One of the methods to reduce ecotoxic elements emissions is to enhance coal quality before combustion using the cleaning processes. In the paper, the possibilities of reducing the content of sulfur and mercury in hard coal using the cleaning processes as well as reducing emission factors were determined. The samples of raw coals (feed coals) and clean coals derived from the washing and dry deshaling processes were examined. Samples from the dry deshaling process were obtained from the pneumatic vibrating the optical X-ray separators. This case illustrates the coals commonly used in the power production sector. Samples from the washing process were collected at the six coking coal processing plants using the full grain size cleaning. They are equipped with dense media separators, jigs, and flotation machines. This case illustrates the deep cleaning of coals. The clean coals, in comparison to raw coals, were characterized by more stable parameters, including mercury and sulfur content. In the case of power plants, the use of the clean coals would reduce the mercury emission factor by a half (to the level of 0.3-2.4 μg/MJ). The value of the sulfur dioxide emission factor also decreased. The values of mercury emission factors obtained for the households were twice as high and the values of sulfur dioxide emission factors were even ten times higher. This is due to the lack of technical possibilities to reduce their emissions. Therefore, it is extremely important to use coals with the lowest possible content of sulfur and mercury by the households.

Słowa kluczowe

PL

węgiel kamienny; wzbogacanie; suche odkamienianie; wskaźnik emisji rtęci; wskaźnik emisji siarki

EN

hard coal; coal washing; dry deshaling; mercury emission factor; sulfur emission factor

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2021
• Tom: T. 77, nr 4-6
• Strony: 7--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dziok Tadeusz

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

autor

Bury Marcelina

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

autor

Baic Ireneusz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego

Bibliografia

• [1] BAIC I., BLASCHKE W., SOBKO W. 2015a - Badania nad odkamienianiem energetycznego węgla kamiennego na powietrznych stołach koncentracyjnych. Rocznik Ochrona Środowiska t.17, s. 958-972.
• [2] BAIC I., BLASCHKE W., GÓRALCZYK S., SZAFLARCZYK J., BUCHALIK G., 2015b - Nowa ekologiczna metoda usuwania zanieczyszczeń skałą płonną z urobku węgla kamiennego. Rocznik Ochrona Środowiska t.17, s.1274-1285.
• [3] BAT-LCP 2017 - Decyzja Wykonawcza Komisji (UE) 2017/1442 z dnia 31 lipca 2017 r. ustanawiająca konkluzje dotyczące najlepszych dostępnych technik (BAT) w odniesieniu do dużych obiektów energetycznego spalania zgodnie z dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/75/UE.
• [4] BLASCHKE W. 2009 - Przeróbka węgla kamiennego – wzbogacania grawitacyjne. Wydawnictwo Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Kraków.
• [5] BLASCHKE W. 2011 - Problem głębokości wzbogacania węgla kamiennego energetycznego przed jego użytkowaniem w energetyce. XXV Konferencja Zagadnienia surowców energetycznych i energii w gospodarce krajowej, Zakopane, 9-12.10.2011 r.
• [6] BLASCHKE W., BAIC I., SOBKO W., BIEL K. 2016 - Usuwanie siarki z węgla kamiennego z wykorzystaniem stołu koncentracyjnego FGX. Zeszyty naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN t. 95, s. 137-144.
• [7] BORODEŃKO A., PROKOPOWICZ A. 2007 - Stężenia par rtęci w powietrzu w Katowicach. Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Zarządzania Ochroną Pracy w Katowicach 1(3), s. 23-30.
• [8] BURMISTRZ P., KOGUT K., MARCZAK M., ZWOŹDZIAK J. 2016 - Lignites and subbituminous coals combustion in Polish power plants as a source of anthropogenic mercury emission. Fuel Processing Technology t. 152, s. 250–258.
• [9] BURMISTRZ P., DZIOK T., BYTNAR K. 2017 - Zawartość rtęci w odpadach z procesu wzbogacania węgli kamiennych oraz ubocznych produktach spalania węgla w aspekcie ich utylizacji. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN t. 98, s. 115-124.
• [10] CHOU C.-L. 2012 - Sulfur in coals: A review of geochemistry and origins. International Journal of Coal Geology t. 100, s. 1–13.
• [11] DZIOK T., STRUGAŁA A. 2017 - Preliminary assessment of the possibility of mercury removal from hard coal with the use of air concentrating tables. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 33(4), s. 125–142.
• [12] DZIOK T., BAIC I, STRUGAŁA A., BLASCHKE W. 2019a - Ekologiczne i ekonomiczne aspekty procesu suchego odkamieniania węgli kamiennych. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN t. 108, s. 99-110.
• [13] DZIOK T., STRUGAŁA A., WŁODEK A., 2019b - Studies on mercury occurrence in inorganic constituents of Polish coking coals. Environmental Science and Pollution Research t. 26, s. 8371–8382.
• [14] DZIOK T., GRZYWACZ P., BOCHENEK P., 2019c - Assessment of mercury emissions into the atmosphere from the combustion of hard coal in a home heating boiler. Environmental Science and Pollution Research t. 26, s. 22254–22263.
• [15] EEA 2019 - National emissions reported to the Convention on Longrange Transboundary Air Pollution (LRTAP Convention). European Environment. https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/nationalemissions-reported-to-the-convention-on-long-range-transboundaryair-pollution-lrtap-convention-13#tab-european-data accessed (Dostęp16.03.2020).
• [16] GAWENDA T., KRAWCZYKOWSKI D., MARCINIAK-KOWALSKA J. 2014 - Rozdrabnianie, klasyfikacja granulometryczna i wzbogacanie węgli do zgazowania naziemnego w generatorze fluidalnym. Wydawnictwo Grafpol, Wrocław.
• [17] HŁAWICZKA S., KUBICA K., ZIELONKA U. 2003 - Partitioning factor of mercury during coal combustion in low capacity domestic heating units. The Science of the Total Environment, t. 312, s. 261–265.
• [18] JĘDRAK J., KONDURACKA E., BADYDA A.J., DĄBROWIECKI P. 2017 - Wpływ zanieczyszczeń powietrza na zdrowie, Krakowski Alarm Smogowy, Kraków.
• [19] KOT K., KOSIK-BOGACKA D., ŁANOCHA-ARENDARCZYK N. 2016 - Wpływ związków rtęci na organizm człowieka. Farmacja współczesna t. 9, s. 210-216.
• [20] KOBiZE 2019 - Krajowy bilans emisji SO2, NOx, CO, NH3, NMLZO, pyłów, metali ciężkich i TZO za lata 2015 - 2017 w układzie klasyfikacji SNAP. Raport syntetyczny, 2019, Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami (KOBiZE), Instytut Ochrony Środowiska – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa.
• [21] KRAWCZYK P. 2020 - Ocena stanu górnictwa węgla kamiennego w Polsce w latach 2016-2018 przy wykorzystaniu metody bilansu dochodów publicznych. „Przegląd Górniczy”, t.76(4), s. 44-54.
• [22] KRAWCZYK E., ZAJEMSKA M., WYLECIAŁ T. 2013 - Mechanizm chemiczny powstawania i usuwania SOx w procesie spalania węgla. Chemik t. 67(10), s. 856-862.
• [23] LANGAUER-LEWOWICKA H., PAWLAS K. 2017 - Środowiskowe narażenie na metylortęć - jako czynnik ryzyka zaburzeń neurorozwojowych, Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine t. 20(4), s. 45-50.
• [24] MAKOWSKA D., BYTNAR K., DZIOK T., ROZWADOWSKA T. 2014 - Wpływ procesu wzbogacania na zawartość niektórych metali ciężkich w polskich węglach kamiennych. Przemysł Chemiczny t. 93(12), s. 2048–2053.
• [25] MAKOWSKA D., WIEROŃSKA F., DZIOK T., STRUGAŁA A. 2017 - Emisja pierwiastków ekotoksycznych z procesów spalania paliw stałych w świetle regulacji prawnych. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 20(4), s. 89–102.
• [26] MICHALAK J. 2014 - Wybrane aspekty oddziaływania elektrowni na środowisko. „Przegląd Elektrotechniczny”, t. 90(10), s. 152-156.
• [27] MICHALSKA A., BIAŁECKA B. 2012 - Zawartość rtęci w węglu i odpadach górniczych. Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko, Główny Instytut Górnictwa, nr 3, s.75-87.
• [28] MIJAŁ W. 2019 - Współczesne grawitacyjne suche metody wzbogacania ziaren drobnych. „Przegląd Górniczy”, t.75(6), s. 36-40.
• [29] Uchwała … 2019 – Uchwała Nr 34 Rady Ministrów z dnia 29 kwietnia 2019 r. w sprawie przyjęcia Krajowego programu ograniczania zanieczyszczenia powietrza.
• [30] PEP 2040 - Polityka energetyczna Polski do 2040 r. – strategia rozwoju sektora paliwowo-energetycznego, Ministerstwo Energii, Warszawa 2019.
• [31] PYKA I., WIERZCHOWSKI K. 2010 - Problemy z rtęcią zawartą w węglu kamiennym. „Górnictwo i Geoinżynieria”, t.34, z.4/1, s. 241-249.
• [32] ROSZKOWSKI M., KOWALEWSKI K., MOSKWIK K., KRUPA K. 2019 - PEP 2040- komentarz Dlaczego warto liczyć pieniądze w energetyce, Instytut Jagielloński.
• [33] STALA- SZLUGAJ K. 2011 - Spalanie węgla kamiennego w sektorze komunalno-bytowym – wpływ na wielkość „niskiej emisji”. Rocznik Ochrona Środowiska, t. 13, s. 1877-1889.
• [34] WHO 2017 - World Health Organization: Mercury and health. marzec 2017. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/mercury-and-health [Dostęp 29.05.2020]
• [35] WICHLIŃSKI M., KOBYŁECKI R., BIS Z. 2014 - Możliwości usuwania rtęci ze spalin w urządzeniach do oczyszczania gazów. „Polityka Energetyczna” – Energy Policy Journal t. 17(4), s. 317-328.
• [36] WICHLIŃSKI M., WIELGOSZ G., KOBYŁECKI R. 2019 - The effect of circulating fluidized bed boiler load on the emission of mercury. Journal of the Energy Institute t. 92, s. 1800-1806.
• [37] WIERZBIŃSKA M., SZCZOTKA A. 2013 - Emisja zanieczyszczeń do atmosfery a nowoczesne technologie, na przykładzie elektrowni Jaworzno III w Jaworznie. „Inżynieria Ekologiczna” t. 33, s. 175-182.
• [38] World Energy Outlook 2019 - https://www.iea.org/reports/world-energy-outlook-2019 (Dostęp 16.05.2020).
• [39] ZHANG H., ZHAO S., NIU Q., CHEN S., MENG X., ZHANG D, LI M., LIANG P. 2019 - Mercury distribution in Guizhou bituminous coal and its releasing behawior during mild pyrolysis process. Fuel Processing Technology t. 185, s. 38−45.
• [40] ZHANG K., YANG S., LIU S., SHANGGUAN J., DU W., WANG Z., CHANG Z. 2020 - New strategy toward household coal combustion by remarkably reducing SO2 emission. American Chemical Society Omega t. 5(6), s. 3047-3054.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021)