Partner serwisu
20 października 2014

Unikalny system analizy rtęci

Kategoria: Innowacje i nauka

Aktualnie w praktyce przemysłowej stosowane są dwa typy analizatorów do monitoringu emisji rtęci umożliwiające równoczesne określenie jej poszczególnych form chemicznych (tzw. analizę specjacyjną rtęci).

Unikalny system analizy rtęci

Rynek amerykański

Są to analizatory firm TEKRAN oraz PSAnalitical, które znajdują zastosowanie na rynku amerykańskim – z uwagi na najbardziej restrykcyjne na świecie normy prawne dotyczące emisji rtęci do atmosfery. W USA pracuje około 200 analizatorów TEKRAN 3300, w Europie na chwile obecną tylko jeden. Ten unikalny, zintegrowany system analizy rtęci w gazach spalinowych jest na wyposażeniu Centrum Czystych Technologii Węglowych znajdującym się w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu. Jest to aparat przeznaczony do ciągłego oznaczania stężeń emisyjnych rtęci w fazie gazowej. Aparat prowadzi równoczesną analizę zarówno rtęci metalicznej Hg(0), jak i rtęci jonowej Hg(II). Analizator wykorzystuje zasadę fluorescencji absorpcyjnej metodą zimnych par, przy długości fali 257 nm (metoda CVAFS).

Podstawowe zalety analizatora to:

- możliwość analizy specjacyjnej rtęci, czyli równoczesnej analizy różnych form rtęci: Hg(0) i Hg(II),
- szeroki zakres pomiarowy analizatora: od 0-5 ng Hg/m3 do 0-5 mg Hg/m3,
- granica wykrywalności rtęci poniżej 0,1 ng Hg/m3,
- brak wpływu SO2, NOx, CO, HCl i innych produktów ubocznych spalania na oznaczenie rtęci,
- w pełni automatyczna praca,
- szybki czas odpowiedzi,
- automatyczna kalibracja analizatora zarówno na Hg(0), jak i Hg(II) ,
- usuwanie gazów kwaśnych z oznaczanych gazów bez użycia dodatkowych odczynników chemicznych lub stałych sorbentów,
- brak konieczności używania kosztownych butli do kalibracji,
- możliwość zdalnej obsługi i diagnostyki analizatora,
- metoda analityczna i aparat zalecany przez EPA.

System analityczny rtęci TEKRAN 3300 składa się z trzech zasadniczych elementów (rys. 1):

- sondy rozcieńczającej Tekran 3342 z filtrem i podgrzewaną końcówką,
- przewodu grzewczego Tekran 1342,
- głównego aparatu systemu, w skład którego wchodzą na następujące elementy: kontroler sondy rozcieńczającej Tekran 3340, kondycjoner spalin Tekran 3320, analizator rtęci metalicznej Tekran 2537B, zespół kalibracyjny rtęci metalicznej Tekran 3310, zespół kalibracyjny rtęci jonowej Tekran 3315, komputer sterujący z oprogramowaniem CE Tekran 3300, system filtracji powietrza Tekran 1304, system filtracji i dejonizacji wody Tekran.

RYS. 1 Schemat działania systemu analitycznego rtęci Tekran 3300

 

Rtęć ze źródeł przemysłowych

System analityczny Tekran 3300, po wyposażeniu w dodatkowe elementy może również służyć jako urządzenie kontrolujące skuteczność usuwania rtęci w przemysłowych instalacjach oczyszczających gazy spalinowe. Wymaga zastosowania dodatkowych elementów: sondy rozcieńczającej Tekran 3342 i układu przełączającego Tekran 3342S.

Monitoring

Analizator Tekran 3300 przeznaczony jest przede wszystkim do monitoringu emisji rtęci i jej związków ze źródeł przemysłowych. Modułowa konstrukcja pozwala na jego wykorzystanie
w pracach laboratoryjnych i wdrożeniowych.

Sam analizator Tekran 2537B, z uwagi na swoją czułość, może posłużyć jako analizator stężeń emisyjnych rtęci w powietrzu atmosferycznym bądź do oznaczeń rtęci na stanowisku pracy. Z kolei kalibratory rtęci metalicznej Tekran 3310 i rtęci jonowej Tekran 3315 są często wykorzystywane w pracy laboratoryjnej jako stabilne źródła rtęci o ściśle określonym stężeniu.

Badania z wykorzystaniem Tekrana

W latach 2013-2014 na terenie Centrum Czystych Technologii Węglowych w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu przeprowadzono szereg badań w warunkach półprzemysłowych za pomocą analizatora Tekran. Badania prowadzono na instalacjach  zgazowania i oxyspalania ciśnieniowego paliw stałych w cyrkulującym złożu fluidalnym oraz spalania objętościowego w komorze o wzburzonej turbulencji. Prowadzono również pomiary emisji rtęci i jej związków podczas spalania paliw odpadowych realizowanych w ramach projektu strategicznego „Zaawansowane technologie pozyskiwania energii”. Analizator Tekran jest wykorzystywany również w projekcie CoalGas (Development of a Coal Gasification Technology for High Efficiency Fuels and Power Production) realizowanym przy współpracy KIC InnoEnergy SE. W 2011 roku w IChPW został przygotowany i uruchomiony projekt „Monitoring and reduction of mercury emission in gasification and combustion processes”, określany jako Projekt WP - 4. Aktualnie (2013-2014) w ramach projektu KIC Coal Gas (lider AGH, TAURON) Instytut w Zabrzu uczestniczy w badaniach na zbudowanej przez RAFAKO na terenie Elektrowni Łaziska demonstracyjnej instalacji usuwania rtęci z gazów spalinowych.

RYS. 2 Przykładowe wyniki otrzymane za pomocą analizatora rtęci Tekran 3300

Literatura

1. Krajowy bilans emisji SO2, NOx, CO, NMLZO, NH3, pyłów, metali ciężkich i TZO za lata 2009-2010 w układzie klasyfikacji SNAP i NFR. Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami, Warszawa, 2012.

2. EMEP Emission Data. The UN ECE European Monitoring and Evaluation Programme. Meteorological Synthesizing Centre – West, EMEP/MSC-W Report, Oslo, Norwegia, 1999.
3. Schroeder W. H., Munthe J.: Atmospheric mercury – an overview, Atmospheric Environment, 1998, 29, 809-822.
4. S. Hławiczka, Rtęć w środowisku atmosferycznym, Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska PAN, Zabrze, 2008.
5. PN-EN 13211:2002/AC:2005: Jakość powietrza. Emisja ze źródeł stacjonarnych. Manualna metoda oznaczania stężenia rtęci całkowitej.
6. ASTM D6784–02: 2008 Standard Test Method for Elemental, Oxidized, Particle-Bound and Total Mercury in Flue Gas Generated from Coal-Fired Stationary Sources (Ontario Hydro Method).
7. K. Jastrząb, I. Mazurek, System analityczny Tekran 3300 przeznaczony do monitoringu emisji rtęci z obiektów przemysłowych. XI Konferencja Naukowo-Techniczna „Doświadczenia z eksploatacji i rozwój instalacji oczyszczania spalin, Słok k. Bełchatowa, 13-14 marzec 2014
.

 

Cały materiał został opublikowany w magazynie Chemia Przemysłowa 4-5/2014

 

Strona używa plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. OK, AKCEPTUJĘ