Изготовление ртути исчезают

Операторы угольных электростанций готовятся к долгожданной предлагаемого стандарта для контроля выбросов ртути, которые выйдет в охране окружающей среды США (EPA, Вашингтон, округ Колумбия, <A HREF = "http://www.epa . пра "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.epa.gov </ A>) к концу этого года. Этот стандарт будет выступать за сокращение выбросов ртути от текущих уровней, которые составляют около 48 тонн / год ртути (на основе данных за 1999 год), или около одной трети от общей суммы всех американских промышленных источников. Сокращение уровней "до сих пор не определены, но должны быть выполнены каждое растение, которое подлежит этого положения", говорит Боб Уэйленд, менеджер по выбросам EPA стандартов в сокращении группы (Research Triangle Park, NC). Стандарт, как ожидается, будет завершена к декабрю 2004 года и приведен в исполнение в начале 2008 года.

В соответствии со статьей 112 в Закон о чистом воздухе (CAA), настоящего стандарта, должны быть также основаны на максимально достижимой технологии контроля (МДТО). По данным BNA, Inc (Вашингтон, округ Колумбия, <a target="_blank" href="http://www.bna.com" rel="nofollow"> www.bna.com </ A>), ЕПА с учетом различных уровней ртути управления, для различных видов угля. "С технологий, используемых сегодня, EPA касается ртути сокращение 80-90% представляется вполне выполнимой задачей на предприятиях сжигания каменного угля, на долю которого приходится более половины всего угля сожгли в США", говорится в докладе BNA. Сокращение на 60-70% могут быть достигнуты к югу от каменного угля и 30-40%, на буром угле.

Уэйленд отмечает, что после гражданской авиации не позволяют использовать торговли квотами на выбросы выполнять регулирования в воздухе токсичных веществ, каждое растение будет необходимо установить контроль за выбросами. "Стоимость соблюдения будет меняться, так как выбросы ртути колеблется от нескольких фунтов стерлингов в год, для малых электростанций, около тонны в год, для крупнейшего завода", говорит он. Тем не менее, электроэнергетики, научно-исследовательский институт (EPRI; Пало-Альто, Калифорния; <a target="_blank" href="http://www.epri.com" <rel="nofollow"> www.epri.com /> ) считает, что ограничения выбросов ртути может стоить $ утилита промышленности 3-7 млрд. в год.

В ожидании регулирования, в ряде предприятий и организаций работают над ртутью технологий очистки, а другие работают на развитие инструментов контроля (коробке). Большинство технологий очистки влечь за собой удаление ртути из fluegas. Они включают в себя сорбента раствор для инъекций, сбора твердых частиц системы, катализаторов и химических добавок для содействия окислению элементарной ртути и облегчает ее захвата частиц и двуокиси серы (SO 2 ^ ^ к югу) и систем управления стационарных сооружений в fluegas каналах, которые адсорбируются ртути (рис. 1 ).

Сжигание изменения и процессы, которые сочетаются по контролю за ртутью с устранением других загрязняющих веществ, также в стадии разработки. Работа выполнена при поддержке со стороны США кафедра национальных энергетических технологий Лаборатория (DOE / NETL; Питтсбурге, штат Пенсильвания; <a target="_blank" href="http://www.doe.gov" rel="nofollow"> www.doe.gov </ A>), которая имеет в бюджете около $ 14 млн для ртути технологий контроля в текущем финансовом году, и EPRI, который будет тратить $ 6-7 млн. в этом году. EPA также имеет скромный бюджет исследований.

"Активированный инъекций углерода (ACI) в fluegas к адсорбции ртути показали наиболее перспективны в качестве ближайшее технологий контроля. Тем не менее, опытно-промышленные испытания указали ее стоимость может достигать $ 70 000 за фунт ртути захвачены", говорит Томас Фели III, менеджер по продуктам DOE / NETL.

Кроме того, потенциальный интерес с ACI является то, что углерод может оказаться в flyash. Многие утилиты продавать свои flyash для использования в бетоне, а также углерода является неприемлемым, поскольку он учредительных отрицательно влияет на свойства бетона, говорит Фели. Тем не менее, новые и усовершенствованные сорбенты и другие технологические достижения обещают для преодоления этих и других проблем и привлечения к падению стоимости на 25% или более, добавляет он.

Другие факторы, которые будут рассмотрены типа угля сжигается время и имеющееся оборудование для борьбы с загрязнением на заводе. Сжигание каменного угля выделяется главным образом окисленной ртути, который легче адсорбируется активированным углем (AC), но fluegas из низкосортных углей (производятся в основном в западных штатах) содержит в основном элементарной ртути, которая может быть труднее для абсорбции.

Обзор EPA угольных электростанций показали значительные различия в захвате ртути существующими загрязнения воздуха контроля устройств (APCDs), используемый для удаления окислов азота (NO ^ югу х ^), окислов серы (SO ^ югу х ^ ) и твердых частиц (ТЧ). Данные показали, что наилучшие результаты получаются с пылеугольного единиц, которые используют каменный уголь и оснащены ткани фильтр рукавный фильтр для ТЧ и fluegas сероочистки (ДДГ), используя либо мокрые скрубберы или спрей для сушки амортизаторы. Единицы, которые сжигают полубитуминозного и бурого углей оказались малоэффективным.

"В настоящее время около 90% американских заводах электростанций электрофильтров (УЭЦН) для сбора твердых частиц, но только около 5% имеют baghouses", говорит Джордж Offen, региональный менеджер EPRI за выбросы / продуктов сгорания управления. Около 25% имеют ДДГ и менее 20% используют селективного каталитического восстановления (SCR) для NO ^ х ^ к югу контроля. Тем не менее, многие электростанции планируется установить SCR и ДДГ в целях удовлетворения стандартов качества окружающей среды воздуха (КЭП, июнь 2003, стр. 9), и, таким образом, могут быть избавлены от необходимости устанавливать конкретные меры контроля ртути. NO ^ х ^ к югу катализатора помогает окислять элементарной ртути, а также для растений, которые сжигают каменный уголь, сочетание SCR и ДДГ могут удалить насколько это 80-90% от общего объема ртути, говорит Offen (см. стр. 14).

По иронии судьбы, это многообразие загрязнителей стратегии управления может замедлить рост спроса с низким содержанием серы западной угля, использование которых быстро растет в последние годы. Западная угля с низким содержанием хлора, который необходим для окисления элементарной ртути.

Сорбент технологий

Более 50 кандидатов сорбентов будут испытаны в натурных условиях три электростанции в НОО при поддержке проекта, который завершится в первом квартале 2004 года. Команда проекта возглавляет Апогей Научно Инк (Englewood, CO; <a target="_blank" href="http://www.apogee-sci.com" rel="nofollow"> www.apogee-sci.com </ 1>) и включает в себя и EPRI several other companies и agencies.

Один сорбента процесс, который хорошо вписывается в типичный электростанции США Toxecon EPRI, в котором компактных рукавных добавляется за ESP, и AC вводят fluegas между ESP и рукавный фильтр. "Toxecon имеет два преимущества для удаления ртути", говорит Offen. "Во-первых, flyash удаляется до углерода раствор для инъекций, так что зола не загрязнена углерода и ртути. Других является то, что накопление углерода на мешках в рукавный фильтр обеспечивает более контактов между углерода и ртути, чем турбулентного перемешивания в fluegas впереди ESP. " В полномасштабных полевых испытаний, процесс получил среднее удаление ртути 80%. Тем не менее, самая длинная непрерывная работа была только одна неделя. Годичного испытания в ходе определения приемлемых уровней удаление и любое воздействие на мешок жизни.

Предполагая, что Toxecon оказывается эффективным в долгосрочной перспективе, это может снизить стоимость удаления ртути на целых 50%, что обычной обработки ACI за счет сокращения потребления углерода, Offen говорит. По его оценкам, системы удаления 70% или более от ртути в 500 МВт, завод обойдется в $ 6 млн в год (в том числе углерод, эксплуатационные расходы, и амортизированной стоимости капитала для рукавных).

Различные процессы, которые заменяют менее дорогих сорбентов для AC также в стадии разработки. Метод, который использует высоким содержанием углерода flyash поглощать ртуть fluegas была опробована на энергии GE Power Systems и экологических исследований единицы (Irvine, Калифорния; <A HREF = "http://www.gepower.com" целевых = "_blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.gepower.com </ A>). Процесс предназначен для растений, которые используют сгорания изменения, такие как низкая-NO ^ х ^ к югу горелки, overfire воздуха и угольной Реберн контролировать NO ^ х ^ к югу выбросов и таким образом оставить несгоревшего углерода в flyash, объясняет Виталий Lissianski, группы лидера.

Меркурий адсорбции лучше при более низких температурах, так что процесс протекает при 300-350 [степени] F (избегая конденсации коррозионных триоксида серы (SO ^ ^ к югу 3), которая начинается примерно в 300 [градусов] F). В пилотных испытаний на 1 млн БТЕ / ч, техника достигла до 70% удаление, используя ESP для удаления частиц, а 90-95% с рукавный фильтр, который обеспечивает более длительное время проживания. "Для растений оснащаться модификации сжигания, амортизированная стоимость удаления ртути составляет всего около $ 10000 / фунт", говорит Lissianski. "Если завод хочет продать flyash, углерод может сжигаться в decoker в кипящем слое и ртуть, извлекаемая из decoker fluegas на кровать активированного угля", добавляет он.

Аналогичная концепция используется в процессе, называемом вор, который разрабатывается на NETL. Semi-сжигаемого угля добывается из печи копье и вводили fluegas вниз по течению воздуха подогревателем (КЭП, декабрь 2002, стр. 18). Опытно-промышленные испытания битумных и к югу от каменного угля, показали, что удаление ртути ставкам 70-90% могут быть достигнуты при стоимости ниже, чем у AC.

В лабораторных испытаниях, CONSOL Energy, Inc (South Park, PA; <a target="_blank" href="http://www.consolenergy.com" <rel="nofollow"> www.consolenergy.com /> ) установила, что flyash является эффективным адсорбентом ртути на fluegas температурах 220-250 [степени] F. Конденсация SO югу ^ 3 ^ тормозится введение гидроксид магния, является побочным продуктом мокрой извести скрубберы, говорит Ричард Winschel, директор фирмы использования угля. CONSOL является запуск пилотной установки на электростанции и надеется достичь 80% удаления ртути. Winschel оценивает стоимость этого процесса на одну десятую, что МСА.

Новый сорбент, как ожидается, стоить чуть меньше AC, но имеет четыре или пять раз больше мощности, был разработан ADA технологий Инк (Littleton, CO; <A HREF = "http://www.adatech.com "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.adatech.com </ A>) (КЭП, август 2003, стр. 13). ADA и CH2M-Хилл (Englewood, CO; <a target="_blank" href="http://www.ch2m.com" rel="nofollow"> www.ch2m.com </ A>) создали совместное предприятие , дополненный силикатов, LLC, с целью коммерциализации технологии.

Сорбента состоит из недорогих силикатных, пропитанная собственной химических веществ. Она более эффективна, чем AC, поскольку он использует химической адсорбции, а не физической адсорбции, говорит Dan Арвизу, старший вице-президент CH2M-Хилл и со-директор пересмотренного силикатов. Кроме того, он поднимает стихийный, а также окисленных ртути, и сказал, чтобы удалить до 90% от элементарной форме. Другой важной особенностью является то, что, в отличие от переменного тока, сорбент не оказывает никакого воздействия на использование flyash в принятии других материалов. В пилотных испытаний, процесс сокращения выбросов ртути на 60-97%.

Между тем, ADA экологической Solutions LLC (Littleton, CO; <a target="_blank" href="http://www.adaes.com" rel="nofollow"> www.adaes.com </ A>), параллельное от ADA технологий, работает с Норит Америки (Атланта, штат Джорджия; <a target="_blank" href="http://www.norit-americas.com" rel="nofollow"> www.norit-americas.com < />), чтобы адаптировать сухой AC Норит для очистки ртути и развивать более дешевые сорбенты углерода. EPRI развивается процесс, называемый MerCAP, в котором пластины или трубки покрыты материал, который поглощает ртути и помещены в fluegas поток. Первые материалы, которые будут исследованы золото, которое образует амальгаму с ртутью. Когда золото насыщен ртути, восстанавливается при нагреве и десорбции ртути. В тестах на электростанции, процесс удалить 80% ртути, когда устройство было установлено на выходе из распылительной сушки. Тем не менее, этот процесс не показывать хорошие результаты, не вымытый fluegas, для которых EPRI разрабатывает новые адсорбенты.

Создание большинства западных угля

Удаление ртути из западных углей представляет собой особую проблему, как отмечалось выше, потому что большинство из ртути, элементарной и не легко окисляется. Это отсутствие окисления был предположительно в результате углей низким содержанием хлора, которые необходимы для преобразования элементарной ртути сулемы (HgCl ^ 2 ^ к югу). Тем не менее, исследователи в Южном научно-исследовательский институт (НИИ; Birmingham, AL; <a target="_blank" href="http://www.sri.org" rel="nofollow"> www.sri.org </>) Установлено, что содержание углерода в золе играет более важную роль, чем содержание хлора fluegas. Углеродные каталитически повышает окисления ртути в результате реакции с HCl для производства хлорированных углерода-сайты, которые, в свою очередь, реагируют с элементарной ртути в форме HgCl ^ 2 ^ к югу, объясняет Томас Гейл, старший инженер НИИ.

"Западная углей гораздо меньше, чем графитный каменных углей, так характерное производится путем сжигания, почти полностью уничтожил", говорит Гейл. В пилотных испытаний, НИИ получил около 60% удаления ртути просто за счет увеличения содержания углерода высокого кальция западной золы угля на 0,3%. Содержание HCl в fluegas было всего 1 части на миллион. Исследователи в настоящее время работает над увеличением съема путем введения сорбентов гидратной извести, пропитанной углерода и других каталитических материалов.

НИИ также протестировал введение натрия tetrasulfide (Na ^ 2 ^ к югу S ^ подпункта 4 ^), неустойчивые соединения, которые быстро разлагается в fluegas. Продукты разложения реагировать как с элементарного и окисленные формы ртути HgS, самой стабильной и доброкачественные формы ртути. "Мы обнаружили, что около 10 промилле по объему к югу от Na 2 ^ ^ S ^ ^ 4 подпункта было достаточно, чтобы удалить всех измеримых ртути из fluegas", говорит Гейл. Недостатком является то, что Na ^ 2 ^ к югу S ^ ^ 4 подпункта является опасным, хотя и Гейл отмечает, что она используется для контроля ртути в 6 сжигания бытовых отходов в Европе. Материал стоит около $ 800/wet тонну, что является относительно недорогим с учетом небольшого объема используется.

До удаления ртути 80-90% был достигнут из западных угля путем введения активированного угля в fluegas в области испытаний, проведенных на электростанции в Univ. Энергетики Северной Дакоты

Основная цель проекта заключалась в проверке компактное устройство сбора частиц, разработанная в UNDEERC, что сочетает в себе ESP с рукавный фильтр (рис. 2). "Система достигает 99,999% частиц восстановления в подразделение, которое гораздо меньше и дешевле, чем обычные, отдельных единиц оборудования, говорит Pavlish. Плиты и сумки переплетаются, около 90% частиц вопрос снимается пластин, а остальные, собранные в мешки.

Между тем, в тестах EPRI области на заводах, которые сжигают западной угля, AC вводили спринклерная система сушки сумка-дом и в мокрый скруббер и галогенидов были добавлены в котлы для замены хлора. "Добавил хлора повышения эффективности AC", говорит Offen. Однако, если AC пропитывали йода соединения, удаления ртути на обоих заводах была усилена в 2-4 раза. Но так как йод является дорогостоящим, EPRI ищет дешевый способ получения галоидированных углей и другие варианты, в том числе не углеродных сорбентов.

Корпорация УРС (Остин, Техас; <a target="_blank" href="http://www.urscorp.com" rel="nofollow"> www.urscorp.com </ A>) является полевых испытаний различной степени окисления катализаторов на две электростанции, одна из которых горит subbituminous угля и лигнита других. Для того чтобы иметь низкий метельчатые нагрузки в fluegas, катализаторы, расположенных ниже по течению ESP на бурого завод, и на выходе из тканевых фильтров на другом заводе. Окисленных ртути будут возмещены по мокрой системы ДДГ (это в настоящее время не тестировался). Gary Blythe, менеджера проекта с URS, говорит, что до сих пор, что наилучшие результаты были получены с AC катализатором, который достиг 94-98% окисление и палладиевого катализатора (80-90%). УРС также испытывает титан-ванадиевых катализаторов и испытание золотом катализатор на основе.

Ультрафиолетовое излучение (УФ) используется, чтобы заставить fluegas компоненты в реакцию с и окисления элементарной ртути в процессе запатентованная NETL (КЭП, февраль 2003, стр. 20). "В лабораторных испытаниях, GP-254 процесс (он работает на длине волны 253,7 нм) преобразуется до 72% от элементарной ртути в смоделированных fluegas", говорит Эван Гранит, инженер-химик с NETL. Метод обещает быть недорогим, поскольку он использует простой оборудования, аналогичного используемому для очистки воды.

Multipollutant контроля

Меркурий, SO ^ х ^ к югу и к югу NO ^ х ^ снимаются одновременно нетеплового, плазменные основе метода, разработанного Powerspan корпорации (Нью-Durham, NH; <A HREF = "http://www.powerspancorp. ком "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.powerspancorp.com </ A>) (рис. 3, стр. 11). Fluegas проходит через реактор барьерного разряда, так называемый, потому что ряд электрических разрядов создается между двумя электродами, работающих на 25000 V. В результирующей окислительной среде, гидроксильных радикалов и кислорода образуются, которые окисляют: оксид азота в азотной кислоте и NO ^ 2 ^ к югу; SO ^ 2 ^ к югу до серной кислоты и SO ^ ^ 3 к югу, и ртути окись ртути. Газ промывается в растворе аммиака, производства сульфата аммония и нитрата на удобрения. Твердые частицы, захваченных в мокрой ESP и ртуть удаляется из раствора в AC постели.

В опытно-промышленные испытания поля, процесс получил удаление номера более чем 85% ртути, 90% NO ^ х ^ к югу, на 98% SO югу ^ ^ 2 и более 95% для мелких частиц ", говорит Кристофер McLarnon, вице-президент по исследованиям и разработкам. Полномасштабного эксперимента планируется запуск в эксплуатацию весной следующего года. McLarnon оценкам коммерческого системы могут быть установлены и функционировали в течение около двух третей совокупные расходы на SCR, ДДГ и ртути контроль (с использованием МСА и тканевым фильтром) единиц.

GERALD ПАРКИНСОН является пишущим редактором с более чем 25-летний опыт работы в письменном виде о химической промышленности процесса.