Badania uwalniania rtęci w procesie spalania węgla i biomasy w gospodarstwach domowych

• Autorzy: Dziok T. , Kołodziejska E. , Kołodziejska E. , Woszczyna A.

Identyfikatory

DOI

10.24425/124360

Warianty tytułu

EN

Studies on mercury release in the coal and biomass combustion process in households

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W Polsce procesy spalania paliw stałych są głównym źródłem emisji rtęci do środowiska. Rtęć emitowana jest zarówno przez elektrownie zawodowe, jak i instalacje przemysłowe spalające węgiel kamienny i brunatny, ale także przez gospodarstwa domowe. Przy rocznej emisji na poziomie 10 Mg gospodarstwa domowe odpowiadają za 0,6 Mg tej emisji. W pracy przeprowadzono badania nad uwalnianiem rtęci z węgla i biomasy drzewnej w domowym kotle grzewczym. Wyznaczono stopień uwalniania rtęci, który wyniósł od 98,3 do 99,1% dla węgla i od 99,5 do 99,9% dla biomasy drzewnej. Ilość emitowanej do środowiska rtęci zależy zatem od ilości rtęci zawartej w paliwie. W świetle zaprezentowanych wyników zawartość rtęci w stanie suchym w węglu jest sześciokrotnie wyższa niż w biomasie. Po uwzględnieniu kaloryczności paliw różnica pomiędzy zawartością rtęci w badanym węglu i biomasie zmniejszyła się, ale wciąż była czterokrotnie wyższa. Tak wyrażona zawartość rtęci dla badanych paliw wynosiła odpowiednio od 0,7 do 1,7 µg/MJ dla węgla i od 0,1 do 0,5 µg /MJ dla biomasy. Podstawową możliwością obniżenia emisji rtęci przez gospodarstwa domowe jest stosowanie paliw o możliwie niskiej zawartością rtęci. Zmniejszenie emisji rtęci jest również możliwe poprzez zmniejszenie jednostkowego zużycia paliw. Przyczynia się do tego stosowanie nowoczesnych kotłów grzewczych oraz termomodernizacja budynków. Istnieje również możliwość częściowego ograniczenia emisji rtęci poprzez stosowanie urządzeń do odpylania spalin.

EN

Coal combustion processes are the main source of mercury emission to the environment in Poland. Mercury is emitted by both power and heating plants using hard and brown coals as well as in households. With an annual mercury emission in Poland at the level of 10 Mg, the households emit 0.6 Mg. In the paper, studies on the mercury release in the coal and biomass combustion process in household boilers were conducted. The mercury release factors were determined for that purpose. For the analyzed samples the mercury release factors ranged from 98.3 to 99.1% for hard coal and from 99.5% to 99.9% for biomass, respectively. Due to the high values of the determined factors, the amount of mercury released into the environment mainly depends on the mercury content in the combusted fuel. In light of the obtained results, the mercury content in the examined hard coals was 6 times higher than in the biomass (dry basis). Taking the calorific value of fuels into account, the difference in mercury content between coal and biomass decreased, but its content in coal was still 4 times higher. The mercury content determined in that way ranged from 0.7 to 1.7 µg/MJ for hard coal and from 0.1 to 0.5 µg/MJ for biomass, respectively. The main opportunity to decrease the mercury emissions from households is offered by the use of fuels with a mercury content that is as low as possible, as well as by a reduction of fuel consumption. The latter could be obtained by the use of modern boilers as well as by the thermo-modernization of buildings. It is also possible to partially reduce mercury emissions by using dust removal devices.

Słowa kluczowe

PL

węgiel kamienny; biomasa; gospodarstwa domowe; emisja rtęci

EN

hard coal; biomass; household; mercury emission

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 104
• Strony: 141--151
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dziok T.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Kołodziejska E.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Kołodziejska E.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

autor

Woszczyna A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Bibliografia

• [1] AEA Technology i NILU-Polska. 2005. Costs and environmental effectiveness of options for reducing mercury emissions to air from small-scale combustion installations. Final report (Version 2).
• [2] 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.
• [3] Bishop i in. 1998 – Bishop, K.H., Lee, Y.-H., Mubthe, J. i Dambrine, E. 1998. Xylem sap as a pathway for total mercury and methylmercury transport from soils to tree canopy in the boreal forest. Biogeochemistry t. 40, s. 101–113.
• [4] Burmistrz i in. 2016 – 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.
• [5] Burmistrz i in. 2017 – Burmistrz, P., Dziok, T. i Bytnar, K. 2017. Zawartość rtęci w odpadach z procesu wzbogacania węgli kamiennych oraz ubocznych produktów spalania węgla w aspekcie ich utylizacji. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN nr 98, s. 115–124
• [6] Chmielniak, T. i Misztal, E. 2011. Bdania IChPW w zakresie emisji rtęci. Konwencja rtęciowa – cele, projektowane regulacje, wdrażanie, 23.05.2011 Warszawa.
• [7] Clarke, L.B. i Sloss, L.L. 1992. Trace elements – emissions from coal combustion and gasification. lEA Coal Research, Londyn.
• [8] CZH 2018. Elektrofiltr kominowy. [Online] http://czh.pl/obszar/elektrofiltr-kominowy/ [Dostęp 09.08.2018].
• [9] Dziok i in. 2018a – Dziok, T., Strugała, A. i Włodek, A. 2018a. Studies on mercury occurrence in inorganic constituents of Polish coking coals. Environ Sci Pollut Res. [Online] https://doi.org/10.1007/s11356-018-1667-1
• [10] Dziok i in. 2018b – Dziok, T., Tałach, Z. i Wierońska, F. 2018b. Zanieczyszczenie powietrza pierwiastkami toksycznymi w wyniku spalania węgla – smog i ich oddziaływanie na zdrowie człowieka. Gaz Woda Technika Sanitarna t. 4, s. 127–131.
• [11] Dziok, T. 2018. Metoda obniżenia zawartości rtęci w węglu kamiennym. Przemysł Chemiczny t. 97(1), s. 94–100.
• [12] Eisler, R. 2006. Mercury hazards to living organisms, Taylor & Francis Group.
• [13] Friedli i in. 2001 – Friedli, H.R., Radka, L.F. i Lu, J.Y. 2001. Mercury in smoke from biomass fires. Geophysical Research Letters t. 28(17), s. 3223–3226.
• [14] GUS – Główny Urząd Statystyczny. 2017. Zużycie paliw i nośników energii w 2016 r., Warszawa.
• [15] Klojzy-Karczmarczyk, B. i Mazurek, J. 2013. Badania zawartości rtęci w węglach przeznaczonych dla odbiorców indywidualnych. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 16, z. 4, s. 151–161.
• [16] KOBiZE – Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami 2018. Poland’s informative inventory report. Submission under the UN ECE convention on long-range transboundary air pollution and the directive (EU) 2016/2284, Warszawa.
• [17] Kubica, K. 2017. Analiza i oszacowanie trendu wskaźników emisji metali ciężkich (Hg, Pb, Cd, Hg, As, Cr, Cu, Ni, Se, Zn) ze spalania paliw stałych w sektorach mieszkalnictwa i usług w latach 2000–2014. Warszawa: IOŚ PIB KOBIZE.
• [18] Lech-Brzyk i in. 2008 – Lech-Brzyk, K., Sikora, A. i Kruczek, S. 2008. Emisja rtęci podczas spalania biomasy [W:] Aktualne problemy w ochronie powietrza atmosferycznego Musialik-Piotrowska A. red. i Rutkowski J.D. Wrocław: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Sekcja Główna Inżynierii Ochrony Atmosfery, s. 101–104.
• [19] Milstone 2010. Milestone DMA-80 instrukcja obsługi.
• [20] Mirowski, T. i Maczuga, R. 2017. Regulacje prawne w sektorze gospodarstw domowych w Polsce w zakresie użytkowania paliwa stałych i kotłów do 500 kW. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN nr 97, s. 33–42.
• [21] NYSERDA – New York State Energy Research and Development Authority 2013. Elemental Analysis of Wood Fuels – Final report.
• [22] 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 atmospheric pollution on a global scale. Atmos Chem Phys t. 16, s. 12495–12511.
• [23] PelletsFarm 2018. Normy jakościowe – Klasyfikacja pelletów. [Online] http://www.pelletsfarm.pl/normy-jakoscio we-3/ [Dostęp 10.04.2018].
• [24] Pollution Probe 2013. Mercury In The Environment. [Online] https://pdfs.semanticscholar.org/086e/615a87a200 d1a3b0870a672767463af92eee.pdf [Dostęp: 18.04.2018]. Rozporządzenie 2017.
• [25] Rozporządzenie Ministra Energii w sprawie wymagań jakościowych dla paliw stałych – wersja 1.2, Projekt z dnia 27.01.2017 r.
• [26] Salt i in. 1998 – Salt, D.E., Smith, R.D. i Raskin, I. 1998. Phytoremediation. Annu. Rev. Plant Mol. Biol t. 49, s. 643–68.
• [27] Wichliński, M. 2017. Emisja rtęci z polskich elektrowni w świetle konkluzji BAT. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 12, z. 4, s. 79–88
• [28] Yudovich, Y.E. i Ketris, M.P. 2005. Mercury in coal: a review – Part 1. Geochemistry. International Journal of Coal Geology t. 62, s. 107–134.

Uwagi

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