z jakością UPS –prezentacja wynikówunia-ups.pl/wp-content/uploads/2018/11/SBB-9002-HYBREM...A...

Redukcja emisji rtęci ze spalin w zgodzie

z jakością UPS – prezentacja wyników

projektu HYBREM

Dominika Bandoła

SBB ENERGY S.A.

XXV Międzynarodowa Konferencja„POPIOŁY Z ENERGETYKI”

16-18 października 2018 r.

Krynica Zdrój, Hotel Czarny Potok

Rtęć = zagrożenie

Emisja rtęci

(spalanie paliw

kopalnych)

Wiązanie

(rozpuszczanie )

rtęci w wodzie

bioakumulacja

Połowy ryb (jeziora, oceny) –

kontakt człowieka z rtęcią

poprzez konsumpcję ryb

(owoców morza)

Transformacja rtęci do

związków przyswajalnych

przez organizmy wodne

• rtęć wpływa negatywnie

na rozwój płodu

• zaburza pracę układu

nerwowego, nerek oraz

układu trawiennego

• według WHO rtęć jest

jedną z 10 najbardziej

toksycznych substancji

2Hg

0Hg

pHg

Rozpuszczanie

w w

odzie

Paro

wanie

wody

(ponow

ne

uw

aln

ianie

rtę

ci)

Źródło: Główny Inspektorat Ochrony Środowiska, INSPEKCJA OCHRONY ŚRODOWISKA, Ocena zanieczyszczenia powietrza rtęcią na stacjach tła

regionalnego w Polsce za 2016 rok

Główne źródła emisji rtęci w Polsce w 2015 roku

Średnia zawartość rtęci w polskich węglach

0 50 100 150 200

Halemba

Bogdanka

Janina

Jas-Mos

Anna

Wujek

Murcki

Wesoła

Średnia zawartość rtęci, µg/kg węgla

Ko

pa

lnia

0 100 200 300 400 500 600

Adamów

Koźmin

Kazimierz

Lubstów

Bechłchatów

Turów

Turów III

Turów II

Turów I

All Coals

Średnia zawartość rtęci, µg/kg węglaK

op

aln

ia

Węgiel kamienny Węgiel brunatny

BREF = ’Best available technique’ Reference document

Tlenki azotu

(NOx)Dwutlenek

siarki

(SO2)

Pył

(PM)

Rtęć

(Hg)

Chlorowodór

(HCl)

Fluorowodór

(HF)

3

5

2

4

9

10

4

7

0

2

4

6

8

10

12

μg

/Nm

3

Poziomy emisji powiązane z BAT LCP dla emisji rtęci do powietrza, pochodzącej ze spalania węgla kamiennego lub brunatnego

<300 MWt <300 MWt≥300 MWt

Nowy obiekt

≥300 MWt

Istniejący obiekt

węgiel brunatny węgiel kamienny

Rtęć w procesie spalania węgla

Halogenkireagują z SO2,

blokując reakcję z Hg2+

Hg0

Reakcja Grifin’a < 677oC

Reakcja Deacon’a > 677oC

Hg+2

Hg+2

Hg

0

Reem

isja

Zawartość Hg w paliwie:

~400 µg/kg (węgiel brunatny)

> 927oC tylko Hg0

WĘGIEL

EF IOS

Fluorowce:

Chlor

Brom

Jod

Fluor

• Metody selektywnej redukcji NOx (SCR): katalizator promuje utlenianie rtęci elementarnej (Hg+2: 70%)

• Elektrofiltr oraz filtry workowe pozwalają na wychwyt 99% rtęci zaadsorbowanej przez popiół Hgp

• Mokre odsiarczanie – redukcja Hg+2 (60%)

• Obecność SO2 oraz NO w spalinach prowadzi do spowolnienia reakcji utleniania rtęci elementarnej Hg0

• W zakresie 100oC – 300oC reakcje heterogeniczne promują utlenianie Hg0

oraz wpływają na proces adsorpcji Hg+2 przez popiół lotny

• Obecność chloru w węglu promuje utlenianie Hg0 – reakcje homogeniczne oraz heterogeniczne kontrolowane szybkością reakcji

• Przykładowy podział emitowanej rtęci w kotle pyłowym: 56% Hg0, 34% Hg+2, 10% Hgp

Ograniczenie emisji rtęci - fakty

*w odniesieniu do ładunku

rtęci pochodzącego z paliwa,

Dodatkowy katalizator

– utlenianie

Hg0 – Hg2+ do 80%*

Dodatki salmiaku –

węgiel brunatny

(NH4Cl, HBr, HCl)

Dodatki do paliw –

utlenianie Hg0 – Hg2+ (sole

Br, Cl, I) CaBr2, NaBrWtrysk addytywów

ciekłych (związki Cl) –

utlenianie Hg0 – Hg2

Wtrysk sorbentów stałych: węgle

aktywne (impregnowane), koks

aktywny, zeolity, sorbenty do

usuwania SO3 - adsorpcja Hg2+, Hg0

Moduły

polimerowe –

adsorpcja Hg0,

Hg2+

Dodatki substancji

strącających Hg2+ –

zapobieganie reemisji *w odniesieniu do ładunku


EFS

CR

IOS

Dodatkowy katalizator

– utlenianie

Hg0 – Hg2+ do 80%*Wtrysk sorbentów stałych: węgle

aktywne (impregnowane), koks

aktywny, zeolity, sorbenty do

usuwania SO3 - adsorpcja Hg2+, Hg0

Projekt HYBREM:

• Układ chemisorpcji (2 instalacje pilotażowe)

• Układ wtrysku węgla aktywowanego i innych sorbentów stałych do spalin

• Dodatki do paliw

• Dodatki zapobiegające reemisji w IOS

• Układ hybrydowy

Ogólne informacje o projekcie

Całkowity koszt projektu 10 042 824.64

Dofinansowanie z NCBR: 6 304 339.74

Lider Konsorcjum

Partner Konsorcjum

Podwykonawca

Konsorcjum

Budżet

Projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014 – 2020

SBB ENERGY SA

Opole

Elektrownia Pątnów II

Elektrownia Bełchatów

Dwie lokalizacje instalacji pilotażowych

Żużel

Hg <0,4%

Adsorpcja

Hg2+ – Hg(p)

Popiół lotny

Hg(p) 30 - 60%*

Ścieki oczyszczone,

osad ściekowy, gips –

absorpcja Hg2+ 25 - 50%*

Spaliny

oczyszczone

Hg0, Hg2+

* w odniesieniu do ładunku


uzależnione od zawartości

halogenków w paliwie

EF

SC

R

IOS

Bulk Powdered

Activated Carbon

Activated Carbon

Microscopic View

Showing Pores

Activated Carbon

Mercury Adsorption

Węgiel aktywny

16

Ilość dozowanego sorbentu, mg/m3

32 48 64 80 96 112 128

Elektrofiltr (EF) oraz filtr workowy (FW)

Praca pilota w Elektrowni Pątnów II

Układ wtrysku węgla aktywowanego i innych sorbentów

stałych do spalinMobilny układ wtrysku węgla:

• Zabudowa kontenerowa,

• Wydajność 100-450 kgPAC/h,

• Zasięg 90 metrów,

• 4÷6 punktów wtrysku,

• Obsługa worków typu big-bag(lub na stałe zabudowa z silosem)

Ogólny schemat instalacji pilotażowej węgla aktywowanego

WTRYSK WĘGLA AKTYWOWANEGO

Układ wtrysku do podawania:

- węgla aktywowanego

- mieszanek

- haloizytu

- innych sorbentów

Analiza i dobór technologii wtrysku

• Lokalizacja,

• Dawki,

• Typu sorbentu:

węgle aktywowane,

sorbenty mineralne,

hydrat,

mieszanki sorbentów.

WTRYSK WĘGLA AKTYWOWANEGO

Wtrysk węgla aktywnego – 6 dysz

Modelowanie CFD – wtrysk sorbentu

Analiza CFD

WYNIKI PILOTAŻY

Wtrysk sorbentu

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

2018-0

7-2

0 0

7:5

9

2018-0

7-2

0 0

8:2

8

2018-0

7-2

0 0

8:5

7

2018-0

7-2

0 0

9:2

5

2018-0

7-2

0 0

9:5

4

2018-0

7-2

0 1

0:2

3

2018-0

7-2

0 1

0:5

2

2018-0

7-2

0 1

1:2

1

2018-0

7-2

0 1

1:4

9

2018-0

7-2

0 1

2:1

8

2018-0

7-2

0 1

2:4

7

2018-0

7-2

0 1

3:1

6

2018-0

7-2

0 1

3:4

5

2018-0

7-2

0 1

4:1

3

2018-0

7-2

0 1

4:4

2

2018-0

7-2

0 1

5:1

1

2018-0

7-2

0 1

5:4

0

2018-0

7-2

0 1

6:0

9

2018-0

7-2

0 1

6:3

7

2018-0

7-2

0 1

7:0

6

2018-0

7-2

0 1

7:3

5

2018-0

7-2

0 1

8:0

4

2018-0

7-2

0 1

8:3

3

2018-0

7-2

0 1

9:0

1

2018-0

7-2

0 1

9:3

0

2018-0

7-2

0 1

9:5

9

stę

żenie

w k

om

inie

µg/m

^3

czas pomiaru

Hgt_komin TŁO

tło Stała dawka A Optymalizacja dawki

BAT 7µg

Przykładowy dzień testu

WYNIKI PILOTAŻY

Instalacja pilotażowa do testów materiałów polimerowych

Wylot

Wlot

TEKRAN

Wentylator

Kolektory

Przepływ 5000-7000 Nm3/h

Lokalizacja instalacji pilotażowych

Instalacje sterowane zdalnie i monitorowane w sposób ciągły

• PN-EN 13211+AC – metoda

referencyjna do oznaczania

rtęci ogólnej.

• Ciągły pomiar rtęci

analizatorem TEKRAN.

Metody oznaczania rtęci

Pomiar ciągły - instalacja zakończona w kwietniu 2018

Układ pomiarowy TEKRAN:

- 2 sondy poboru spalin

- układ przełączania in/out

- pomiar Hg(t), Hg0 i Hg2+

- 2 punkty pomiaru O2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

201

8-0

4-1

3 0

0:0

0

201

8-0

4-1

3 1

2:0

0

201

8-0

4-1

4 0

0:0

0

201

8-0

4-1

4 1

2:0

0

201

8-0

4-1

5 0

0:0

0

201

8-0

4-1

5 1

2:0

0

201

8-0

4-1

6 0

0:0

0

201

8-0

4-1

6 1

2:0

0

201

8-0

4-1

7 0

0:0

0

201

8-0

4-1

7 1

2:0

0

201

8-0

4-1

8 0

0:0

0

201

8-0

4-1

8 1

2:0

0

201

8-0

4-1

9 0

0:0

0

201

8-0

4-1

9 1

2:0

0

201

8-0

4-2

0 0

0:0

0

201

8-0

4-2

0 1

2:0

0

201

8-0

4-2

1 0

0:0

0

201

8-0

4-2

1 1

2:0

0

201

8-0

4-2

2 0

0:0

0

201

8-0

4-2

2 1

2:0

0

201

8-0

4-2

3 0

0:0

0

201

8-0

4-2

3 1

2:0

0

201

8-0

4-2

4 0

0:0

0

201

8-0

4-2

4 1

2:0

0

201

8-0

4-2

5 0

0:0

0

201

8-0

4-2

5 1

2:0

0

201

8-0

4-2

6 0

0:0

0

201

8-0

4-2

6 1

2:0

0

201

8-0

4-2

7 0

0:0

0

μg H

gT

/m^3

czas

pom

iaru

Instalacja chemisorpcji – 2 x 6 warstw adsorpcyjnych

Wlot Hg

Wylot Hg

WYNIKI PILOTAŻY – redukcja Hg

BAT 7µg

Pomiar ciągły TEKRAN

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

40

201

8-0

4-1

3 0

0:0

0

201

8-0

4-1

3 1

2:0

0

201

8-0

4-1

4 0

0:0

0

201

8-0

4-1

4 1

2:0

0

201

8-0

4-1

5 0

0:0

0

201

8-0

4-1

5 1

2:0

0

201

8-0

4-1

6 0

0:0

0

201

8-0

4-1

6 1

2:0

0

201

8-0

4-1

7 0

0:0

0

201

8-0

4-1

7 1

2:0

0

201

8-0

4-1

8 0

0:0

0

201

8-0

4-1

8 1

2:0

0

201

8-0

4-1

9 0

0:0

0

201

8-0

4-1

9 1

2:0

0

201

8-0

4-2

0 0

0:0

0

201

8-0

4-2

0 1

2:0

0

201

8-0

4-2

1 0

0:0

0

201

8-0

4-2

1 1

2:0

0

201

8-0

4-2

2 0

0:0

0

201

8-0

4-2

2 1

2:0

0

201

8-0

4-2

3 0

0:0

0

201

8-0

4-2

3 1

2:0

0

201

8-0

4-2

4 0

0:0

0

201

8-0

4-2

4 1

2:0

0

201

8-0

4-2

5 0

0:0

0

201

8-0

4-2

5 1

2:0

0

201

8-0

4-2

6 0

0:0

0

201

8-0

4-2

6 1

2:0

0

201

8-0

4-2

7 0

0:0

0

μg H

gT

/m^3

czas

pom

iaru

BAT 7µg

praca instalacji w okresie: 13.04-26.04.2018

PRACA NA 12 MODUŁACH, ciągły pomiar stężenia rtęci

wraz z wynikami obliczeń dla 4 warstw GMCS

Wlot Hg

Wylot Hg

OBLICZENIA


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

201

8-0

4-1

3 0

0:0

0

201

8-0

4-1

3 1

2:0

0

201

8-0

4-1

4 0

0:0

0

201

8-0

4-1

4 1

2:0

0

201

8-0

4-1

5 0

0:0

0

201

8-0

4-1

5 1

2:0

0

201

8-0

4-1

6 0

0:0

0

201

8-0

4-1

6 1

2:0

0

201

8-0

4-1

7 0

0:0

0

201

8-0

4-1

7 1

2:0

0

201

8-0

4-1

8 0

0:0

0

201

8-0

4-1

8 1

2:0

0

201

8-0

4-1

9 0

0:0

0

201

8-0

4-1

9 1

2:0

0

201

8-0

4-2

0 0

0:0

0

201

8-0

4-2

0 1

2:0

0

201

8-0

4-2

1 0

0:0

0

201

8-0

4-2

1 1

2:0

0

201

8-0

4-2

2 0

0:0

0

201

8-0

4-2

2 1

2:0

0

201

8-0

4-2

3 0

0:0

0

201

8-0

4-2

3 1

2:0

0

201

8-0

4-2

4 0

0:0

0

201

8-0

4-2

4 1

2:0

0

201

8-0

4-2

5 0

0:0

0

201

8-0

4-2

5 1

2:0

0

201

8-0

4-2

6 0

0:0

0

201

8-0

4-2

6 1

2:0

0

201

8-0

4-2

7 0

0:0

0

μg H

gT

/m^3

czas

pom

iaru

BAT 7µg

praca instalacji w okresie: 13.04-26.04.2018

PRACA NA 12 MODUŁACH, ciągły pomiar stężenia rtęci

wraz z wynikami obliczeń dla 4 warstw GMCS

Wlot Hg

Wylot Hg Symulacja redukcji na 4 warstwach

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

201

8-0

6-2

0 1

2:0

0

201

8-0

6-2

1 0

0:0

0

201

8-0

6-2

1 1

2:0

0

201

8-0

6-2

2 0

0:0

0

201

8-0

6-2

2 1

2:0

0

201

8-0

6-2

3 0

0:0

0

201

8-0

6-2

3 1

2:0

0

201

8-0

6-2

4 0

0:0

0

201

8-0

6-2

4 1

2:0

0

201

8-0

6-2

5 0

0:0

0

201

8-0

6-2

5 1

2:0

0

201

8-0

6-2

6 0

0:0

0

201

8-0

6-2

6 1

2:0

0

201

8-0

6-2

7 0

0:0

0

201

8-0

6-2

7 1

2:0

0

μg

Hg

T/m

^3

czas

po

mia

ru

HgT wlot

Wlot Hg

Wylot Hg

BAT 7µg

Instalacja chemisorpcji – 1 x 4 warstwy adsorpcyjne

WYNIKI PILOTAŻY


0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

32

34

2018-0

4-1

2 0

0:0

0

2018-0

4-1

4 1

2:0

0

2018-0

4-1

7 0

0:0

0

2018-0

4-1

9 1

2:0

0

2018-0

4-2

2 0

0:0

0

2018-0

4-2

4 1

2:0

0

2018-0

4-2

7 0

0:0

0

2018-0

4-2

9 1

2:0

0

2018-0

5-0

2 0

0:0

0

2018-0

5-0

4 1

2:0

0

2018-0

5-0

7 0

0:0

0

2018-0

5-0

9 1

2:0

0

2018-0

5-1

2 0

0:0

0

2018-0

5-1

4 1

2:0

0

2018-0

5-1

7 0

0:0

0

2018-0

5-1

9 1

2:0

0

2018-0

5-2

2 0

0:0

0

2018-0

5-2

4 1

2:0

0

2018-0

5-2

7 0

0:0

0

2018-0

5-2

9 1

2:0

0

2018-0

6-0

1 0

0:0

0

2018-0

6-0

3 1

2:0

0

2018-0

6-0

6 0

0:0

0

2018-0

6-0

8 1

2:0

0

2018-0

6-1

1 0

0:0

0

2018-0

6-1

3 1

2:0

0

2018-0

6-1

6 0

0:0

0

2018-0

6-1

8 1

2:0

0

2018-0

6-2

1 0

0:0

0

2018-0

6-2

3 1

2:0

0

2018-0

6-2

6 0

0:0

0

2018-0

6-2

8 1

2:0

0

μg

Hg

T/m

^3

czas

po

mia

ru

Praca instalacji w okresie: 12.04.2018 - 27.06.2018

HgT wlot HgT wylot

Postój

praca 12. modułówpraca 4

warstw

Katalityczna konwersja SO2 do SO3 na modułach

polimerowych • Bezodpadowa, katalityczna konwersja SO2,

• Wytwarzanie rozcieńczonego kwasu siarkowego,

• Wysoce hydrofobowa struktura polimeru wydala kwas na powierzchnie zewnętrzne,

• Ciągłe wykraplanie kwasu minimalizuje osiadanie cząsteczek starych i utrzymuje,

powierzchnie modułów w czystości.

0

100

200

300

400

500

600

mg/m

^3 U

S

Instalacja chemisorpcji – 2 x 6 warstw adsorpcyjnych

Wlot SO2

Wylot SO2

WYNIKI PILOTAŻY – redukcja SO2

BAT

130 mg

0

100

200

300

400

500

600

0 2 4 6 8 10 12

SO

2m

g/N

m3, 6%

O2

Liczba modułów

15.01.2018 19:00-19:45

15.01.2018 20:00-20:45

16.01.2018 10:50-11:50

16.01.2018 13:20-14:20

0

50

100

150

200

250

300

0 1 2 3 4 5 6

SO

2m

g/N

m3,

6%

O2

Liczba modułów

18.01.2018 09:45-10:45

18.01.2018 10:50-11:50

18.01.2018 14:00-15:00

Redukcja SO2

Efektywność redukcji emisji SO2 55-95.5%

Modelowanie CFD – instalacji pilotażowa

Speed distribution in cross-

section by a polymer module

Flow speed, m/sMercury [kg]

Układ hybrydowy – współpraca różnych technologii:

• Redukcja OPEX dla układów wtryskowych,

• Redukcja CAPEX dla układu adsorbcji,

• Usprawnienie istniejącego układu redukcji Hg i SOx.

Cel stosowania rozwiązania hybrydowego w perspektywie

długoterminowej to uzyskanie technologii o zadowalającym poziomie

efektywności środowiskowej oraz kosztowej.

Układ hybrydowy – koncepcja pierwsza

Hybryda (symulacja)

typDozowana dawka

[mg/Nm3]

Ilość PAC

[kg/h]

Cena

za kg PAC

Ilość PAC

kg/m-c

Ilość PAC

kg/rok

Ilość PAC

TON/rokkoszt roczny

A 60 120 13,00 zł 87 600 1 051 200 1 051 13 665 600,00 zł

B 80 160 11,00 zł 116 800 1 401 600 1 402 15 417 600,00 zł

C 120 240 9,00 zł 175 200 2 102 400 2 102 18 921 600,00 zł

D 200 400 8,00 zł 292 000 3 504 000 3 504 28 032 000,00 zł

Hybryda 200 okresowo 10,00 zł 14 400 172 800 173 1 728 000,00 zł

zł-

zł100 000 000,00

zł200 000 000,00

zł300 000 000,00

zł400 000 000,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

CAPEX +OPEX wtrysku przykładowych węgli vs GORE

w okresie 15 lat

węgiel A węgiel B węgiel C

węgiel D Hybryda GORE zł-

zł20 000 000,00

zł40 000 000,00

zł60 000 000,00

zł80 000 000,00

zł100 000 000,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

węgiel A węgiel B węgiel C

węgiel D Hybryda GOREPrzykładowy blok, ilość spalin: 2 mln Nm3/h

Hybryda:- 3 warstwy

- opcjonalny

wtrysk

0

5

10

15

20

25

30

35

1

16

31

46

61

76

91

106

121

136

151

166

181

196

211

226

241

256

271

286

301

316

331

346

361

376

391

406

421

436

451

466

481

496

511

526

541

556

571

586

601

616

631

646

661

676

691

706

emisja warstwa 3 BAT wtrysk PAC

7

Dozowanie soli bromu

IOS

Dodatki substancji

strącających Hg2+ –

zapobieganie reemisji:

TMT15, Na2S, NaHS.

Utrzymywanie

odpowiedniej wartość

potencjału REDOX

200 - 400 mV

Reem

isja

Hg

Dodatki do paliw –

utlenianie Hg0 – Hg2+ (sole

Br, Cl, I) CaBr2, NaBr

Dozowanie dodatków strącających do IOS

Dodatki do IOS

(re-emisja rtęci)

Podsumowanie

• Od roku 2016 SBB ENERGY SA analizuje aspekty związane z redukcją Hg,

• Posiadamy wiedzę popartą badaniami w zakresie redukcji emisji Hg i SOx ze

spalin,

• Zdobyte doświadczenie pozwala dobrać odpowiednią technologię

uwzględniając uwarunkowania techniczne i ekonomiczne przedsięwzięcia.

Dotychczasowe osiągnięcia

SBB ENERGY S.A. laureatem Polskiej Nagrody Popiołowej „FENIKS 2017” za projekt:

„Hybrydowe układy adsorpcyjne do redukcji emisji rtęci z zastosowaniem wysoko

efektywnych komponentów polimerowych”

http://sbbenergy.pl/pl/projekty/redukcja-emisji-rteci

Strona internetowa

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

Dominika Bandoła ([email protected])

Krynica Zdrój, 16-18 października 2018 r.

z jakością UPS –prezentacja wynikówunia-ups.pl/wp-content/uploads/2018/11/SBB-9002-HYBREM...A...

Documents

Transcript of z jakością UPS –prezentacja wynikówunia-ups.pl/wp-content/uploads/2018/11/SBB-9002-HYBREM...A...