Measurements and investigations of emission of dust and gaseous pollutants from circulating fluidized bed boilers

• Autorzy: Konieczyński J. , Komosiński B.

Warianty tytułu

PL

Pomiary i badania emisji zanieczyszczeń pyłowych i gazowych z kotłów z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Emission of air pollutants from lluidized bed furnaces is not as well known as emission from the traditional technologies of energetic combustion of fuels, the main source of air pollution in Poland. Boilers with circulating fluidized beds (CFB), working in Poland, proved their technical, technological economical and ecological advantages, gaining good perspective for their applications in municipal, industrial and national energetic - the more so, as they may be fueled with coal, coal slime, recycled wastes and bio-fuels. To fulfil the gap in knowledge concerning properties of dust and gases emitted to the atmospheric air from such boilers, measurements, analyses and investigations of emissions from four selected CFB boilers were performed. The examined CFB boilers belonged to the Polish heat generating plants Tychy, Chorzów EL-CHO, Katowice and Jaworzno III (Department II). Emission of dust from each of these four CFB boilers was measured, the dusl granulometric composition was determined and hazardous substances, such as polycyc-lic aromatic hydrocarbons (PAHs), compounds of trace elements (including heavy metals), polychlorinated dibenzodioxins (F'CDD) and polychlorinated dibenzofurans (PCDF), accumulated on the dust particles, were analysed. Emissions of sulphur dioxide, nitrogen dioxide, carbon monoxide, hydrogen chloride, hydrogen fluoride and volatile organic compounds (VOCs) were measured. The granulometric composition of dust was determined by using a cascade impactor- this allowed avoiding errors due to dust coagulation occurring when measuring filters are used. The investigations, with their approach and methodology, are continuation of the authors' earlier investigations of emissions from combustion of coal. They present actual information on gas and dust emissions from the CBF boilers, allowing for complete evaluation of these emissions from the perspective of the environmental hazard. A synthetic result of the work is the factors for emission of total dust, PM2.5, I'M 10, sulphur dioxide, nitrogen dioxide, carbon monoxide, hydrogen chloride, hydrogen fluoride, PAHs, VOCs, dioxins and furans from the CFB boilers, expressed in grams of emitted substance per 1 Mg of combusted fuel. All received results confirmed ecological advantages of combusting coal and coal slime in the CFB boilers - particularly, the low emissions of sulphur dioxide and nitrogen dioxide as well as minimal emissions of hydrogen fluoride, dioxins and heavy metals. Also, due to application of highly efficient electro-filters, the dust emission is low. The results revealed the effect of conditions of fuel combustion on emissions of some pollutants, especially PAHs and carbon monoxide.

PL

W porównaniu z tradycyjnymi technologiami energetycznego spalania paliw, stanowiącymi główne źródło emisji zanieczyszczeń w Polsce, mało zbadana jest emisja zanieczyszczeń z palenisk fluidalnych. Pracujące w kraju kotły z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym wykazały zalety techniczne, technologiczne, ekonomiczne i ekologiczne, co sprawia, że otwiera się przed nimi perspektywa szerokiego zastosowania w energetyce komunalnej, zakładowej i zawodowej do spalania węgla, mułów i przerostów oraz paliw z odpadów i biopaliw. Aby wypełnić istniejącą lukę, jeśli idzie o znajomość właściwości emitowanego pyłu i zanieczyszczeń gazowych, przeprowadzono pomiary, analizy i badania czterech wybranych kotłów z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym w elektrociepłowniach EC Tychy, EC Chorzów ELCHO, EC Katowice i El. Jaworzno III (Zakład II). Zmierzono emisję pyłu, jego skład ziarnowy i zanalizowano nagromadzone na cząstkach pyłu niebezpieczne substancje: wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne i związki pierwiastków śladowych, w tym metali ciężkich oraz polichlorowane dibenzodioksyny i polichlorowane diben-zolurany (PCDD/PCDF). Zmierzono emisję ditlenku siarki, ditlenku azotu, tlenku węgla, chlorowodoru, fluorowodoru i lotnych związków organicznych. Do badania składu ziarnowego emitowanego pyłu stoso.wa-no impaktor kaskadowy, co pozwala uniknąć błędów spowodowanych koagulacją pyłu występującą podczas pomiaru za pomocą filtra mierniczego. Przeprowadzone badania są, pod względem sposobu podejścia i metodyki, kontynuacją wcześniejszych prac autorów nad emisją zanieczyszczeń towarzyszącą spalaniu węgla i stanowią zbiór aktualnych informacji o zanieczyszczeniach gazowych i pyłowych emitowanych przez kotły z cyrkulacyjnymi paleniskami fluidalnymi, pozwalający na pełną ocenę emisji w aspekcie zagrożenia środowiska. Syntetycznym rezultatem pracy są wskaźniki emisji z palenisk fluidalnych pyłu ogółem oraz frakcji PM2,5 i PM10, ditlenku siarki i azotu, tlenku węgla, chlorowodoru i fluorowodoru, wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i lotnych związków organicznych oraz dioksyn i furanów wyrażone w g/Mg spalonego paliwa. Wyniki badań, pomiarów i analiz potwierdziły ekologiczne zalety spalania węgla i mułów węglowych w paleniskach z cyrkulacyjnym złożem fluidalnym, a w szczególności niską emisje tlenków siarki i azotu oraz znikomą emisję chloro- i fluorowodoru, dioksyn i metali ciężkich. Wskutek stosowania wyso-kosprawnych elektrofiltrów bardzo niska jest też emisja pyłu. Uwidocznił się wpływ warunków spalania na emisję niektórych zanieczyszczeń, a zwłaszcza w odniesieniu do WWA i tlenku węgla.

Słowa kluczowe

EN

emission factors; dust emission; gas emission; circulating fluidized beds (CFB)

PL

palenisko fluidalne; emisja zanieczyszczeń; emisja pyłów; emisja gazów; wskaźnik emisji

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archiwum Ochrony Środowiska
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 33, no. 1
• Strony: 3--13
• Opis fizyczny: bibliogr. 13 poz., tab.

Twórcy

autor

Konieczyński J.

autor

Komosiński B.

• Institute of Environmental Engineering of the Polish Academy of Science ul. M. Sklodowskicj-Curie 34, 41-819 Zabrze, Poland

Bibliografia

• [1] Andersen Mark II and Mark III particle sizing stack samplers operating manual, Graseby Andersen, Smyrna, GA, USA.
• [2] Grochowalski A.: Pro and Contra using EN-1948 for dioxin measuring in stack gasesfrom co-incineration of hazardous wastes in cement kilns and power plants in Poland, VD1-Berichte, Measuring Dioxin Emission, Dusseldorf, 2001, 1585, 61-68.
• [3] Hławiczka S.: Właściwości emisji pyłu i metali ciężkich z procesów spalania węgla w paleniskach domowych i krajowy bilans emisji metali z tych źródeł, [w:] Materiały 1 Międzynarodowej Konferencji Teoria i Praktyka Ochrony Powietrza, Zabrze - Ustroń 1996, 181 -188.
• [4] Informator o wprowadzeniu do produkcji kotłów z cyrkulacyjnym paleniskiem fluidalnym, RAFAKO, 2001.
• [5] Konieczyński J. (red.): Emisja zanieczyszczeń z kotłów fluidalnych. Prace i Studia IPIŚ PAN, Zabrze 2005.
• [6] Konieczyński J., A. Pasoń-Konieczyńska: Energetyczne spalanie paliw, a emisja zanieczyszczeń powietrza, [w:] Zarządzanie energią w miastach. R. Zarzycki (red.), Polska Akademia Nauk, Oddział w Łodzi, Łodź 2004, 49-75.
• [7] Konieczyński J., A. Pasoń-Konieczyńska: Scalony wskaźnik emisji substancji zanieczyszczających powietrze w procesie spalania węgla. Archiwum Ochrony Środowiska, 25 (1), 29-40 (1999).
• [8] Nowak W., Z. Kolenda: Nowoczesne, ekologicznie czyste i wysokosprawne technologie utylizacji węgla, [w:] Seminarium Ekologiczne Nowoczesne technologie energetyczne ENTE'94, 51-61, Kraków 1994.
• [9] Nowak W., W. Muskała, A. Szymanck, R. Sekret: Kotły z cyrkulacyjną warstwą fluidalną typu MSFB - wymiana ciepła i kontrola warunków spalania. Gospodarka Paliwami i Energią, 5 (1998).
• [10] Nowak W., R. Sekret: Emisje zanieczyszczeń gazowych w procesie fluidalnego spalania węgla brunatnego i biomasy. Gospodarka Paliwami i Energią, 2, 7-14 (2002).
• [11] Palamarczuk P., J. Konieczyński: Ekologiczne walory zastosowania kotłów fluidalnych w sektorze komunalnym. Prace Głównego Instytutu Górnictwa, Katowice, 3, 1-12, 2005.
• [12] Sekret R., R. Kobylecki, W. Nowak: Wpływ procesu spalania i współspalania biomasy na emisję zanieczyszczeń z paleniska z warstwą fluidalną, Karbo, 1, 24-33 (2004).
• [13] Szargut J., A. Ziębik: Podstawy energetyki cieplnej, PWN, Warszawa 2000.