Szacowanie unosu rtęci z procesów spalania paliw stałych

• Autorzy: Cholewiński M.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ograniczanie emisji rtęci z procesów spalania paliw stałych stanowi jeden z kierunków działań proekologicznych jakie w najbliższych latach obrać musi polski sektor energetyczny. Rtęć stanowi pierwiastek śladowy w powszechnie stosowanych obecnie węglach energetycznych (występuje w nich najczęściej w udziale 50-600 ppb w stanie powietrzno-suchym), biomas (poniżej 50- 100 ppb) oraz paliw alternatywnych (od 50 do nawet 3000 ppb). W przeciwieństwie jednak do pozostałych metali ciężkich (np. Pb, Cd), rtęć podczas spalania uwalniana jest do gazowych produktów spalania, co przy systematycznie wdrażanych restrykcyjnych standardach emisyjnych (w ramach Dyrektywy 2010/75/EU czy też projektów ogólnoświatowych, m.in. tzw. Konwencji z Minamaty) wymaga identyfikowania i doboru odpowiednich układów umożliwiających jej efektywny wychwyt ze spalin kotłowych. Co przy tym istotne, sprawność oraz strona ekonomiczna wspomnianego przedsięwzięcia proekologicznego realizowanego za pośrednictwem technologii poprocesowych będą silnie zależne od specjacji pierwiastka w spalinach, a więc pośrednio od rodzaju spalanego paliwa oraz parametrów procesowych. W artykule przedstawiono metodę oznaczania unosu rtęci metalicznej z komór paleniskowych, zasilanych paliwami stałymi o znanych właściwościach fizykochemicznych oraz, za jej pośrednictwem, porównano spodziewane składy spalin powstających podczas spalania wybranych paliw stałych - węgli energetycznych, biomas oraz tzw. paliw alternatywnych - ze szczególnym uwzględnieniem możliwości późniejszego wychwytu Hg. Wykazano znaczne różnice w wartościach uzyskiwanych stężeń rtęci oraz w składzie generowanych spalin (m.in. ze względu na obecność SO₂, HCl oraz popiołów lotnych), a więc także w spodziewanej intensywności procesów utleniania rtęci metalicznej oraz sorpcji par rtęci podczas ochładzania spalin.

Słowa kluczowe

PL

rtęć; spalanie paliw; ograniczanie emisji; ochrona środowiska

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Zeszyty Energetyczne
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 4
• Strony: 73--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Cholewiński M.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno-Energetyczny, Katedra Technologii Energetycznych, Turbin i Modelowania Procesów Cieplno-Przepływowych

Bibliografia

• [1] Fereńs W., Kaloryczność paliw stałych, Zeszyty Energetyczne Tom 1. Problemy współczesnej energetyki, 149-158,2014.
• [2] Król K., Wpływ biomasy na stratę niedopału oraz emisję NOx i SO2, Zeszyty Energetyczne Tom 1. Problemy współczesnej energetyki, 101-112, 2014.
• [3] Cholewiński M., Badania paliw stałych pod kątem ograniczania emisji rtęci z bloków węglowych, Zeszyty Energetyczne Tom 2. Problemy współczesnej energetyki, 65-81, 2015.
• [4] Szydełko A., Pawlak M., Spalanie i współspalanie osadów ściekowych z dodatkami mineralnymi w aspekcie wiązania chloru i występowania korozji chlorkowej, Zeszyty Energetyczne Tom 1. Problemy współczesnej energetyki, 165-174, 2014.
• [5] Moroń W., Wpływ atmosfery 02/RFG na zapłon i formowanie się płomienia, Zeszyty Energetyczne Tom 1. Problemy współczesnej energetyki, 113-124, 2014.
• [6] Czajka K., Wpływ parametrów realizacji procesu pirolizy na reaktywność koksów spalanych w atmosferze O2/CO2, Zeszyty Energetyczne Tom 1. Problemy współczesnej energetyki, 137-148, 2014.
• [7] Kisiela A., Badanie termicznej konwersji koksu ponaftowego za pomocą technik TGA/DSC, Zeszyty Energetyczne Tom 1. Problemy współczesnej energetyki, 125-136, 2014.
• [8] Agencja Rynku Energii S.A., Statystyka Elektroenergetyki Polskiej, rocznik, Warszawa, 2014.
• [9] Ministerstwo Gospodarki, Prognoza zapotrzebowania na paliwa i energię do 2030 roku. Załącznik 2. do Polityki energetycznej Polski do 2030 roku, Warszawa, 10 listopada 2009.
• [10] Ministerstwo Gospodarki, Wnioski z analiz prognostycznych na potrzeby Polityki energetycznej Polski do 2050 roku. Załącznik 2. do Polityki energetycznej Polski do 2050 roku, Warszawa, czerwiec 2015.
• [11] Joint Research Centre, Institute for Prospective Technological Studies Sustainable Production and Consumption Unit European IPPC Bureau, Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Large Combustion Plants, Final Draft, 2016.
• [12] Cholewiński M., Szydełko A., Techniki pomiaru zawartości rtęci, chloru i siarki w paliwach stałych, Zeszyty Energetyczne Tom 1. Problemy współczesnej energetyki, 175-188, 2014.
• [13] Cholewiński M., Techniki ograniczania emisji rtęci z bloków węglowych, Dokonania Młodych Naukowców 5,385-390, 2014.
• [14] Wang S.X., Zhang L., Li G.H., Wu. Y., Hao J.M., Pirrone N., Sprovieri F., Ancora M.P., Mercury emission and speciation of coal-fired power plants in China, Atmospheric Chemistry and Physics 10, 1183-1192, 2010.
• [15] Zhou J., Luo Z., Zhu Y., Fang M., Mercury Speciation Transformation During Coal Combustion w: Mercury Emission and its Control in Chinese Coal-Fired Power Plants, Advanced Topics in Science and Technology in China, 29-104, 2013.
• [16] Xu M., Qiao Y., Zheng Ch., Li L., Liu J., Modeling of homogeneous mercury speciation using detailed chemical kinetics, Combustion and Flame 132, 208-218, 2003.
• [17] Hławiczka S., Rtęć w środowisku atmosferycznym, Prace i Studia 73, Wydawnictwo IPlS PAN, Zabrze, 2008.
• [18] Kozaczka J., Procesy spalania. Inżynierskie metody obliczeń, Wydawnictwa AGH, Kraków, 1993.
• [19] Vosteen B.W., Straube S., Koeser H., Mercury Sorption and Mercury Oxidation by Chlorine and Bromine at SCR DeNOx Catalyst (Part A: Oxidation), 9th Annual EPA, DOE, EPRI, EEI Conference on Clean Air, Mercury, Global Warming & Renewable Energy, Westin La Paloma Resort, Tucson, Arizona, 2006.
• [20] PWC Rynek ciepła w Polsce, www.pwc.pl, 2012.
• [21] Spoerl R., Belo L., Shah K., Stanger R., Giniyatullin R., Maier J., Wall Т., Scheffknecht G., Mercury Emissions and Removal by Ash in Coal-Fired Oxy-fuel Combustion, Energy & Fuels 28, 123-135, 2014.
• [22] Ernst & Young, Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej, European Wind Energy Association, Wpływ energetyki wiatrowej na wzrost gospodarczy w Polsce, Raport Ernst & Young, SCORE: 002.03.12, 2012.
• [23] PN-G-04510:1991 Paliwa stałe - Symbole i współczynniki przeliczeniowe.
• [24] Kruczek S., Kotły. Konstrukcje i obliczenia, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2001.
• [25] Hardy Т., Kordylewski W., Mościcki K., Zagrożenie korozją chlorkową w wyniku spalania i współspalania biomasy w kotłach, Archiwum Spalania 9, nr 3/4, 81-195, 2009.
• [26] Materiały internetowe, The Minamata Convention on Mercury: www.mercuryconvention.org (data pobrania: 28 czerwca 2017).
• [27] Cholewiński M., Zawartość rtęci w paliwach stałych - badania własne, Zagadnienia aktualnie poruszane przez młodych naukowców 1, tom 2, 498-502, 2015.
• [28] Chmielniak Т., Sajdak М., Misztal E., Mazurek I., Słowik K., Technologia usuwania rtęci z węgla przed procesem zgazowania/spalania jako efektywny sposób obniżenia emisji rtęci do atmosfery, Konferencja Rtęć w przemyśle. Konwencja, ograniczanie emisji, technologia, Warszawa, 26 listopada 2014.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).