Distribution of selected trace elements in dust containment and flue gas desulphurisation products from coal-fired power plants

• Autorzy: Konieczyński, J. , Zajusz-Zubek, E.

Warianty tytułu

PL

Dystrybucja wybranych pierwiastków śladowych w produktach odpylania i odsiarczania spalin z elektrowni opalanych węglem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Trace elements contained in coal escape with flue gas from energy sources into the air or move towards other components of the environment with by-products captured in electrofilters (EF) and flue gas desulphurisation (FGD) plants. The existing knowledge about the distribution of frequently dangerous trace elements contained in these products is insufficient. Studies were therefore undertaken in selected power plants to investigate the distribution of trace elements in coal, slag, as well as dust containment and flue gas desulphurisation products, such as fly ash captured in dust collectors, desulphurisation gypsum and semi-dry scrubbing FGD products. Using the technique of flame atomic absorption spectrometry (F-AAS) and mercury analyser, the following were determined in the research material samples: Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb and Zn. The studies have a reconnaissance character. The authors have presented the results of determinations for selected trace elements in samples taken at Jaworzno III and Siersza Power Plants, which burn hard coal, and in Bełchatów Power Plant, burning brown coal. A balance of the examined trace elements in a stream of coal fed into the boiler and in streams of waste and products carried away from the plant was prepared. The balance based on the results of analyses from Bełchatów Power Plant was considered encouraging enough to undertake further investigations. The research confirmed that due to the distribution in the process of coal combustion and flue gas treatment, a dominant part of particular trace elements’ stream moves with solid waste and products, while air emission is marginal. Attention was paid to the importance of research preparation, the manner of sample taking and selection of analytical methods.

PL

Występujące w węglu pierwiastki śladowe uchodzą ze spalinami ze źródeł energetycznych do powietrza lub przemieszczają się do innych elementów środowiska poprzez produkty uboczne zatrzymane w urządzeniach odpylających i instalacjach odsiarczania spalin. Dotychczasowa wiedza o dystrybucji pierwiastków śladowych, często niebezpiecznych dla ludzi, w tych produktach jest niewystarczająca. W związku z tym podjęto badania w wybranych elektrowniach nad dystrybucją pierwiastków śladowych w: węglu, żużlu, a także w produktach odpylania i odsiarczania spalin: w popiele lotnym zatrzymanym w urządzeniach odpylających, w gipsie z odsiarczania oraz produktach z instalacji odsiarczania metodą półsuchą. W próbkach materiału badawczego, stosując metodę atomowej spektrometrii absorpcyjnej z atomizacją płomieniową F-AAS i analizator do rtęci oznaczono: Cr, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb i Zn. Badania mają charakter rozpoznawczy. Przedstawiono wyniki oznaczeń wybranych pierwiastków śladowych w próbkach pobranych w E. Jaworzno III i E. Siersza, spalających węgiel kamienny oraz w E. Bełchatów, spalającej węgiel brunatny. Przeprowadzono próbę zbilansowania badanych pierwiastków śladowych w strumieniu węgla wprowadzanego do kotła i w strumieniach odpadów i produktów, wyprowadzanych z instalacji. Bilans przeprowadzono opierając się na wynikach analiz z E. Bełchatów i uznano za zachęcający do dalszych badań. Badania potwierdziły, że w wyniku dystrybucji w procesie spalania węgla i oczyszczania spalin dominująca część strumienia poszczególnych pierwiastków śladowych przemieszcza się z odpadami i produktami stałymi, a emisja do powietrza jest marginesowa. Zwrócono uwagę na znaczenie przygotowania badań, sposób poboru próbek i dobór metod analitycznych.

Słowa kluczowe

EN

coal combustion; hazardous trace elements; distribution; coal; ash; slag; FGD materials

• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 37, no. 2
• Strony: 3-14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab.

Twórcy

autor

Konieczyński, J.

autor

Zajusz-Zubek, E.

• The Department of Air Protection, Silesian Technical University in Gliwice, Akademicka str. 2 44-100, Gliwice, Poland,

Bibliografia

• [1] Bologa A., H-R. Paur, H. Seifert, K. Woletz: Novel wet electrostatic precipitation for sub-micron particles [in:] DustConf International Conference in Maastricht, Maastricht 2007.
• [2] Feeley T., A.P. Jones: An Update on DOE/NETL"s mercury control technology field testing program 2008 http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/ewr/mercury/pubs/netl%20Hg%20program%20 white%20paper%20FINAL%20Jan2008.pdf.
• [3] Frider E. S., Shelet G., Kress N.: Chemical changes in different types of coal ash during prolonged, large scale, contact with seawater, Waste Management, 23, 125-134 (2003).
• [4] Fernandez A., J.O.L. Wendt, N. Wolski, K.R.G. Hein, S. Wang, M.L. Witten: Inhalation health effects of fine particles from the co-comustion of coal and refuse derived fuel, Chemosphere, 51, 1129-1137 (2003).
• [5] Gentzis T., F. Goodarzi: Chemical fractionation of trace elements in coal and coal ash, Energy Sources, 21, 233-256 (1999).
• [6] Goodarzi F.: Characteristic and composition of fly ash from Canadian coal-fired power plants, Fuel 85, 1418-142 (2006).
• [7] Hughes I.S.C., R.F. Littlejohn: Emissions of trace elements from coal-fired industrial boilers, International Journal of Energy Research, 12, 473-480 (2007).
• [8] Laden F., L. Neas, D. Dockery, J. Schwartz: Association of fine particulate matter from different sources with daily mortality in six U.S. cities, Environmental Health Perspectives, 108, 941-947 (2000).
• [9] Llorens J. F., J. L. Fernandez-Turiel, X. Querol: The fate of trace elements in a large coal-fired power plant, Environmental Geology, 40, 409-416 (2001).
• [10] Meij R., N. Winkel: The emissions and environmental impact of PM10 and trace elements from a modern coal-fired power plant equipped with ESP and wet FGD, Fuel processing technology, 85, 641-656 (2004).
• [11] Nielsen M.T., H. Livbjerg, C.L. Fogh, J.N. Jensen, P. Simonsen: Formation and emission of fine particles from two coal-fired power plants, Combustion Science and Technology, 174, 79-113 (2002).
• [12] Popovic A., D. Djordjevic, P. Polic: Trace and major element pollution originating from Coal Ash suspension and trasport processes, Environment International, 26, 251-255 (2001).
• [13] Suarez A.E., J.M. Ondov: Ambient aerosol concentration of elements resolved by size and by source: Concentration of some cytokine-active metals from coal- and oil fired power plants, Energy Fuels, 16, 562-568 (2002).
• [14] Swaine D.J., F. Goodarzi: Environmental aspects of trace elements in coal, Kluwer AcademicPublishers, The Netherlands 1995.
• [15] Tolvanen M.: Mass balance determination for trace elements at coal-, peat- and bark-fired power plants, Academic dissertation, Department of Physical Sciences Faculty of Science, University of Helsinki, Helsinki, Finland 2004.
• [16] (US EPA) Hazardous Air Pollutants - HAP's) U.S. EPA: "Study of hazardous air pollutant emissions from electric utility steam generating units -Final Report to Congress," EPA-453/R-98-004a (February 1998) ("Utility Air Toxics Study") Exec. Summ. At ES-4.
• [17] Wang J., A. Sharma, A. Tomita: Determination of the modes of occurrence of trace elements in coal by leaching coal and coal ashes, Energy Fuels, 17, 29-37 (2003).
• [18] Weber G. F.: A comprehensive assessment of toxic emissions from coal-fires power plants: Phase I.U.S. Department of Energy 1996.