Snižování koncentrace rtuti ze spalin

Domů Engineering Snižování koncentrace rtuti ze spalin

Zabýváme se studiemi a poradenstvím zaměřujících se na technologie pro snížení a odstranění koncentrace rtuti ze spalin vznikajících při spalování hnědého uhlí ve v elektrárnách a teplárnách. Zpracováváme studie pro malé lokální zdroje až po velké průmyslové bloky a to v rozmezí průtoků spalin od 10 000 – 3 000 000 m³/h.

Zpracování studie realizuje naše divize engineering, viz kontakt.

Při spalování hnědého uhlí v uhelných kotlech tepelných elektráren vznikají spaliny obsahující různé škodlivé látky a mimo jiné taky prvky těžkých kovů, které jsou velmi škodlivé pro okolní prostředí. Mezi nejvíce zastoupené těžké kovy ve spalinách patří Hg (rtuť) a Se (selen.) Rtuť (dále jen Hg) je při spalování uvolňována ve třech podobách. Rtuť může být uvolněna v plynné podobě a to jako elementární (metalická) Hg⁰, část této rtuti je ve spalinách oxidována přítomností halogenů a nedopalu na tzv. oxidickou (dvojmocnou) formu rtuti Hg²⁺. Malé množství rtuti je absorbováno na povrch pevných částic popílku a vyskytuje se ve formě vázané na pevné částice tzv. Hg^p. Tato rtuť je spolu s popílkem odváděna spodní výsypkou kotle jako popel a dále dochází k jejímu záchytu v následném stupni filtrace a to v instalovaném elektrostatickém odlučovači nebo tkaninovém filtru. Běžná koncentrace rtuti ve spalinách vznikajících při spalování hnědého uhlí je v rozsahu 2 – 80 μg/Nm³ při uvažovaném množství rtuti v palivu v rozsahu 20 – 900 μg/kg. Jak již bylo řečeno výše, rtuť se vyskytuje ve spalinách v různých formách a záchyt jednotlivých forem rtuti vyžaduje specifické postupy a technologie založené na mechanických a fyzikálně – chemických principech. Elementární forma rtuti (Hg⁰) a její záchyt ze spalin je velmi komplikovaný proces. Elementární forma rtuti prochází celým systémem čištění spalin a je uvolňována spalinami do okolního prostředí.

V praxi se uplatňuje mnoho metod, jak tuto formu rtuti odstranit. Většina metod je založena na principu oxidace elementární rtuti na tzv. dvojmocnou oxidickou formu rtuti (Hg²⁺), která je velmi dobře rozpustná ve vodě. K procesu oxidace elementární rtuti na dvojmocnou formu rtuti může docházet např. v instalované technologii ke snížení koncentrace NOx, tzv. SCR a to přímo na povrchu instalovaného katalyzátoru. Další metodou je dávkování sloučenin na bázi halogenů a to buď přímo do spalovaného paliva, nebo jako přísada do sorbentu aktivního uhlí. Aktivní uhlí je nejčastěji používané aditivum ke snížení koncentrace rtuti ve spalinách založené na principu adsorpce. Dvojmocnou formu rtuti lze zachytnou velmi dobře, díky své rozpustnosti, v instalované technologii mokrého odsiření anebo v zařízení tkaninového filtru v kombinaci s dávkováním aktivního uhlí. Instalace tkaninového filtru hraje v praxi významnou roli při záchytu rtuti a to mnohem větší než instalace elektrostatického filtru. Jak již bylo řečeno výše, existuje mnoho metod odstranění rtuti ze spalin a to včetně jejich kombinací. Nejčastěji používané metody jsou popsány dále.

Dávkování aktivního uhlí do spalin

V praxi je nejrozšířenější metodou snížení obsahu rtuti dávkováním práškového aktivního uhlí do spalin. Aktivní uhlí je schopno díky svému velkému měrnému povrchu vázat rtuť na povrchu na základě principu absorpce. Dávkování uhlí do systému je složitý proces, neboť záleží na velmi důkladném rozprostření aktivního uhlí v proudu spalin. Nejčastěji je aktivní uhlí vstřikováno do systému v místě před vstupem spalin do ohříváku vzduchu a to rozmezí teplot spalin 140 – 180 °C. Aktivní uhlí je potom unášeno proudem spalin do následně instalovaného tkaninového filtru, kde dochází k odloučení rtuti vázané na povrchu aktivního uhlí na tkanině filtru. Odloučené uhlí je potom spolu s odloučeným popelem odvedeno z výsypek tkaninového filtru do systému skladování pomocí instalované pneudopravy anebo je část odloučeného materiálu vedena zpět na vstup do tkaninového filtru k opětovnému využití.

Systémem s využitím dávkování aktivního uhlí v kombinaci s instalací tkaninového filtru lze odloučit až 99% rtuti obsažené ve spalinách. Na povrchu aktivního uhlí lze mimo oxidické formy rtuti zachytnout do určité míry i elementární formu rtuti. Z důvodu zvýšení účinnosti záchytu elementární formy rtuti lze dávkovat do aditiva aktivního uhlí sloučeniny na bázi halogenů (např. bromidů) z důvodu výše popsané oxidace na dvojmocnou formu rtuti. Množství dávkovaného aktivního uhlí do procesu je nutné optimalizovat na základě skutečných provozních parametrů kotle a navazujícího systému. Neboť při spalování hnědého uhlí s vysokým obsahem popela lze předpokládat vyšší koncentraci úletu popílku ve spalinách. Popílek vzniklý spalováním uhlí má podobné vlastnosti jako vstřikované aktivní uhlí, tedy velký měrný povrch. Při dostatečném množství ve spalinách, je popílek schopen vázat na povrch rtuť. Tímto procesem lze šetřit spotřebu nákladného aktivního uhlí.

Úpravy absorberů odsiření

Tato metoda je založená na vhodné úpravě a modifikaci odlučovačů kapek stávajících absorbérů mokrých odsiřovacích technologií instalovaných na uhelných elektrárnách.

Engineering