Inżynieria

Podczas spalania węgla brunatnego w kotłach węglowych elektrowni cieplnych powstają spaliny zawierające różne substancje szkodliwe, między innymi również metale ciężkie, które są bardzo szkodliwe dla środowiska. Najczęstszymi metalami ciężkimi w spalinach są Hg (rtęć) i Se (selen). Rtęć (dalej tylko Hg) jest podczas spalania uwalniana w trzech formach. Rtęć może być w formie gazowej i jako elementarna (metaliczna) Hg⁰, część tej rtęci jest w spalinach utleniana z obecnością halogenów i niedopału na tzw. tlenkową (dwuwartościową) formę rtęci Hg²⁺. Mała ilość rtęci jest absorbowana na powierzchni cząstek stałych popiołu lotnego i występuje w postaci związanej z cząstkami stałymi, tzw. Hg^p. Rtęć ta jest odprowadzana wraz z popiołem lotnym przez dolny wysyp kotła jako popiół i jest dalej wychwytywana w kolejnym etapie filtracji w zainstalowanym separatorze elektrostatycznym lub filtrze tkaninowym. Normalne stężenie rtęci w spalinach generowanych przez spalanie węgla brunatnego mieści się w zakresie 2-80 μg/Nm³ przy zakładanej ilości rtęci w paliwie 20-900 μg/kg. Jak wspomniano wyżej, rtęć występuje w spalinach w różnych postaciach, a wychwytywanie poszczególnych form rtęci wymaga specjalnych procesów i technologii opartych na zasadach mechanicznych i fizyko-chemicznych. Elementarna forma rtęci (Hg⁰) i jej wychwytywanie ze spalin jest bardzo skomplikowanym procesem. Elementarna forma rtęci przechodzi przez cały system oczyszczania spalin i jest uwalniana ze spalin do środowiska. W praktyce stosuje się wiele metod usuwania tej formy rtęci. Większość metod opiera się na zasadzie utleniania rtęci elementarnej do tak zwanej dwuwartościowej formy tlenkowej rtęci (Hg²⁺), która jest bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie. Proces utleniania rtęci elementarnej do dwuwartościowej formy rtęci może przebiegać na przykład w zainstalowanej technologii w celu zmniejszenia stężenia NOx, tzw. SCR, bezpośrednio na powierzchni zainstalowanego katalizatora. Inną metodą jest dozowanie związków na bazie halogenów, bezpośrednio do spalanego paliwa lub jako dodatek do sorbentu z węglem aktywnym. Węgiel aktywny jest najczęściej stosowanym dodatkiem zmniejszającym stężenie rtęci w spalinach w oparciu o zasadę adsorpcji. Dwuwartościową formę rtęci można bardzo dobrze wychwycić dzięki jej rozpuszczalności w zainstalowanej technologii odsiarczania na mokro lub w tkaninowym urządzeniu filtrującym w połączeniu z dozowaniem węgla aktywnego. W praktyce instalacja filtra tkaninowego odgrywa ważną rolę w wychwytywaniu rtęci, znacznie większą niż instalacja filtra elektrostatycznego. Jak już wspomniano powyżej, istnieje wiele metod usuwania rtęci ze spalin oraz ich kombinacji. Najczęściej stosowane metody opisano poniżej.