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.

 

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.

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