Snižování emisí rtuti ze spalování fosilních paliv

Zuzana Vávrová

Doctoral thesis

Reducing of mercury emissions from fossil fuel combustion

Abstract:

Předkládaná disertační práce se zabývá snižováním emisí rtuti ze spalování fosilních paliv v podmínkách velkých spalovacích zařízení. V první části práce byla pozornost věnována vlivu rtuti na životní prostředí, legislativě, měření emisí rtuti a možnostem snižování emisí rtuti ze spalin vzniklých při spalování uhlí ve velkých spalovacích zařízeních. Na základě těchto informací bylo vybráno velké spalovací zařízení s klasickou konfigurací (kotel, elektro odlučovač, mokré odsíření spalin) spalující hnědé uhlí. Zde byla sestavena bilance rtuti, která zmapovala současný stav vybraného zařízení, a která určila dvě potenciální možnosti vedoucí ke splnění emisních limitů. V obou případech se jednalo o intenzifikaci záchytu rtuti, a to buď v elektro odlučovači a/nebo v mokré metodě odsíření. V teoretické části byly obě možnosti podrobně rozebrány a provedeny analýzy odebraných vzorků z jednotlivých zařízení. Pro další postup bylo vybráno mokré odsíření spalin, kde je schopnost intenzifikace záchytu rtuti největší. Detailně je pak v teoretické části popsán proces adsorpce, který je stěžejní při záchytu rtuti v mokrém odsíření, a to s využitím Langmuirova modelu adsorpce na povrchu sorbentu v kapalině. Pro tento případ byl navržen a proveden experiment s kapalinou ze sádrovcové suspenze a s popílkem (sorbentem). Poznatky získané z experimentální části potvrdili perspektivu intenzifikace záchytu rtuti v mokré metodě odsíření. Ve výsledcích je navrženo možné řešení, jak dosáhnout, co možná největšího záchytu rtuti i s ohledem na výsledný finální produkt energosádrovec, který je cennou surovinou.

Abstract:

The presented dissertation deals with the reduction of mercury emissions from the fossil fuel combustion in large combustion plants. In the first part, attention was paid to the impact of mercury on human health and the environment, legislation, measurement of mercury emissions and the possibility of reducing mercury emissions from coal combustion in large combustion plants. Based on this information, a large combustion plant with a classic configuration (boiler, electrostatic precipitator, wet flue gas desulphurisation) was selected. A mercury balance was done, which mapped the current state of the selected facility and which identified two potential options for meeting the emission limits. In both cases, there was an intensification of mercury capture, either in an electrostatic precipitator and/or in a wet flue gas desulphurisation. In the theoretical part, both possibilities were analyzed in detail and analyzes of samples taken from individual devices were performed. Wet flue gas desulphurisation was chosen for the next procedure, where the ability to intensify the mercury capture is greatest. The theoretical part describes in detail the process of adsorption, which is crucial for the capture of mercury in wet desulfurization, using the Langmuir model of adsorption on the surface of the sorbent in the liquid. For this case, an experiment was designed and performed with a gypsum slurry and fly ash (sorbent). The findings obtained from the experimental part confirm the perspective of intensification of mercury capture in the wet desulphurisation method. The results suggest a possible solution to achieve mercury capture for a given case, due to the final product energy gypsum, which is a valuable material.

Keywords

rtuť, BAT, emise, fosilní palivo, velká spalovací zařízení

Keywords

mercury, BAT, emissions, fossil fuel, large combustion plants

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 9. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 28. 4. 2021
• Supervisor: Bohumír Čech
• Reader: Radomír Štěrba, Zdeněk Skála, Lucie Obalová

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Energetické stroje a zařízení