Inżynieria

Obniżanie stężenia rtęci w spalinach

Obniżanie stężenia rtęci w spalinach

Zajmujemy się studiami i doradztwem w zakresie technologii do obniżania i eliminacji stężenia rtęci w spalinach, powstających podczas spalania węgla brunatnego w elektrowniach i ciepłowniach. Opracowujemy studia dla małych lokalnych źródeł i wielkich bloków przemysłowych w zakresie przepływu spalin od 10 000 do 3 000 000 m3/h.

Opracowanie studiów realizuje nasz dział inżynierii, patrz kontakt.

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. Hgp. 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.  
Dozowanie węgla aktywnego do spalin

Dozowanie węgla aktywnego do spalin


W praktyce najczęstszą metodą jest zmniejszenie zawartości rtęci przez dozowanie sproszkowanego węgla aktywnego do spalin. Dzięki dużej powierzchni właściwej węgiel aktywny może wiązać rtęć z powierzchni na zasadzie absorpcji. Dozowanie węgla do układu jest procesem złożonym, ponieważ ważne jest bardzo dokładne rozłożenie węgla aktywnego w strumieniu spalin. Najczęściej węgiel aktywny jest wtryskiwany do układu w punkcie przed wejściem spalin do nagrzewnicy powietrza, a mianowicie w zakresie temperatur spalin 140-180°C. Węgiel aktywny jest następnie porywany przez strumień spalin do dalej zainstalowanego filtra tkaninowego, gdzie rtęć związana z powierzchnią węgla aktywnego jest separowana na tkaninie filtracyjnej. Odfiltrowany węgiel jest następnie odprowadzany wraz z odfiltrowanym popiołem do wysypów filtra tkaninowego do systemu składowania za pomocą zainstalowanego transportu pneumatycznego, lub część odfiltrowanego materiału jest doprowadzana z powrotem na wejście filtra tkaninowego do ponownego użycia.

System wykorzystujący dozowanie węgla aktywnego w połączeniu z instalacją filtra tkaninowego może odseparować do 99% rtęci zawartej w spalinach. Na powierzchni węgla aktywnego można, oprócz formy tlenkowej rtęci, wychwytywać w pewnym stopniu również formę elementarną (pierwiastkową) rtęci. W celu zwiększenia skuteczności wychwytywania pierwiastkowej formy rtęci do węgla aktywnego można dozować związki na bazie halogenów (np. bromki) w celu opisanego wyżej utleniania na dwuwartościową formę rtęci. Ilość węgla aktywnego wprowadzanego do procesu musi być zoptymalizowana na podstawie rzeczywistych parametrów pracy kotła i nawiązującego systemu. Ponieważ przy spalaniu węgla brunatnego o wysokiej zawartości popiołu można oczekiwać wyższego stężenia popiołu lotnego w spalinach. Popiół wytwarzany przez spalanie węgla ma podobne właściwości jak wtryskiwany węgiel aktywny, tj. ma dużą powierzchnię właściwą. Przy wystarczającej ilości w spalinach popiół lotny może wiązać na powierzchni rtęć. Ten proces pozwala zaoszczędzić na zużyciu drogiego węgla aktywnego.

Modyfikacje absorberów odsiarczających

Modyfikacje absorberów odsiarczających


Metoda ta opiera się na odpowiedniej modyfikacji separatorów kropelkowych istniejących absorberów technologii mokrego odsiarczania zainstalowanych w elektrowniach węglowych.