Selected methods for determination of mercury contents in coal and fly ash samples
M. Wichliński 1  
,   R. Kobyłecki 1  
,   Z. Bis 1  
 
More details
Hide details
1
Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Katedra Inżynierii Energii, Częstochowa
 
Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 2013;16(3):287–299
 
KEYWORDS
ABSTRACT
This paper describes the methodology of the measurement of mercury in Polish coals and fly ashes from fluidized bed boilers. A review of prior studies is focused on the descriptions of the most popular methods of spectroscopic determination of mercury in coal, i.e. atomic absorption spectrometry in the system cold vapor (CVAAS) and atomic fluorescence spectrometry (CVAFS). It was found that a minimum of 7-11 individual measurements must be conducted for the fly ash samples in order to achieve a standard deviation of <2%. In the case of coal samples, however, at least 10 individual measurements of samples must be performed for a standard deviation <5%. Measurements were also performed using the mercury content of the two analyzers operating on the basis of absorption spectroscopy in a cold vapor system (CVAAS). Mercury content in the coals was determined using a spectroscope Lumex RA-915+ with adapter RP-91, and using a spectrometer Nippon MA-2. Comparison of the mercury content in the samples determined by Lumex RA-915+ and MA-2 indicated that, despite the use of two different instruments and different methodologies, the concentration of mercury in coals varies from 30 to 40%. In the case of measuring the mercury content of fly ash, the concentration of mercury varies from 9 to 16%.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Wybrane metody oznaczania zawartości rtęci w węglach i popiołach lotnych
rtęć, CVAAS, CVAFS, węgiel, popiół lotny
W niniejszej pracy opisano metodykę pomiarów zawartości rtęci w ciałach stałych, jakimi są polskie węgle, oraz pomiar zawartości rtęci w produktach spalania węgla w elektrowniach, jakimi są popioły lotne z kotłów fluidalnych. W przeglądzie literatury skupiono się na opisie najpopularniejszych metod spektroskopowych oznaczania zawartości rtęci w węglu, tj. atomowej spektrometrii absorpcyjnej w układzie zimnych par (CVAAS) oraz atomowej spektrometrii fluoroscencyjnej (CVAFS). W części badawczej przeprowadzono testy statystyczne wybranych próbek węgli kamiennych stosowanych w polskiej energetyce, celem ustalenia ilości próbek, które należy wykonać, aby błąd popełniany przy oznaczaniu zawartości rtęci był jak najmniejszy, jednocześnie by ilość potrzebnych powtórzeń również była jak najmniejsza. Dla próbek popiołów lotnych trzeba było wykonać od 7 do 11 powtórzeń (dla wartości odchylenia standardowego poniżej 2%), natomiast dla próbek węgla kamiennego było to od 10 do 16 powtórzeń (dla wartości odchylenia standardowego poniżej 5%). Przeprowadzono także pomiar zawartości rtęci przy użyciu dwóch analizatorów, których działanie opiera się na spektroskopii absorpcyjnej w układzie zimnych par (CVAAS). Zawartość rtęci w węglach kamiennych oznaczono przy użyciu spektroskopu Lumex RA-915+ z przystawką RP-91 oraz przy użyciu spektrometru Nippon MA-2. Wyniki badań wskazują, że zastosowanie dwóch różnych przyrządów i metodyki badań daje wyniki zawartości rtęci w węglach kamiennych różniące się od 30 do 40%. W przypadku pomiaru zawartości rtęci w substancji o równomiernym rozmieszczeniu rtęci, którym był popiół lotny różnice były jeszcze mniejsze i wynosiły od 9 do 16%.
 
REFERENCES (22)
1.
BARCHAŃSKI B., 2010 - A jednak węgiel to teraźniejszość i przyszłość energetyki. Polityka Energetyczna t. 13, z. 2, 11-28.
 
2.
BOJARSKA K., 2006 - Concentration of mercury in Polish hard coals. MEC3 Third International Experfsworkshop, Katowice June 5-7 2006.
 
3.
BOSZKE L., 2009 - Kierunki badań i możliwości analityczne w technice fluorescencyjnej spektroskopii atomowej dla oznaczeń rtęci w próbkach środowiskowych. Wiadomości chemiczne 63, 7-8, 537-573.
 
4.
BOSZKE i in. 2002 - BOSZKE L., KOWALSKI A., GŁOSIŃSKA G., SIEPAK J., 2002 - Analityczne aspekty oznaczania rtęci całkowitej oraz form fizyczno-chemicznych rtęci w próbkach środowiskowych. Ekologia i Technika vol. X, nr 4, 106-112.
 
5.
BUJNY i in. 2012 - BUJNY M., BURMISTRZ P., GRUSZKA S., JANICKI W., KOGUT K., STRUGAŁA A., 2012- Instalacja demonstracyjna do monitorowania i redukcji emisji rtęci ze spalania węgla kamiennego w kotłach pyłowych. Polityka Energetyczna t. 15, z. 4, 161-174.
 
6.
Global... 2013 - UNEP, 2013. Global Mercury Assessment 2013: Sources, Emissions, Releases and Environmental Transport. uNEP Chemicals Branch, Geneva, Switzerland.
 
7.
GŁODEK A., PACYNA J.M., 2009 - Mercury emission from coal-fired power plants in Poland. Atmospheric Environment (43), 5668-5673.
 
8.
GRUDZIŃSKI Z., 2010 - Konkurencyjność wytwarzania energii elektrycznej z węgla brunatnego i kamiennego. Polityka Energetyczna t. 13, z. 2, 157-170.
 
9.
KOBYŁECKI i in. 2006 - KOBYŁECKI R., WICHLIŃSKIM., BIS Z., 2006 - Efficient removal of mercury by autothermal fuel upgrading technology, MEC3 - Mercury Emissions from Coal. 3rd International Experts Workshop 5th-7th June 2006, Katowice, Poland.
 
10.
KOBYŁECKI i in. 2012 - KOBYŁECKI R., ZARZYCKI R., BIS Z., 2012 - Analiza cieplno-przepływowa procesu oxyspalania węgla (GRE 2012). Nowa Energia 2(26), p. 170.
 
11.
MAKAREVSKIY M., MASZYANOV N., 2006 - Uniwersalny przenośny analizator rtęci nowej generacji. Laboratorium 4.
 
12.
MAŃKO T., 2012 - Wyposażenie Centralnego Laboratorium w aparaturę zakupioną ze środków MNiSW czynnikiem stymulującym rozszerzenie oferty analitycznej. Otwarte seminaria Instytu Ekologii Terenów uprzemysłowionych.
 
13.
MATUSIEWICZ H., 2007 - Technika generowania par z zawiesin: zastosowanie w analitycznej spektrometrii atomowej i spektrometrii mas. Ecological Chemistry and Engineering t. 14, nr S4, 171-198.
 
14.
PAWŁOWSKI i in., 2013 - PAWŁOWSKI D., ZARZYCKI R., BIS Z., KOBYŁECKI R., KRATOFIL M., 2013 - Analiza przepływu gazu i paliwa w przedpalenisku cyklonowym. Materiały konferencyjne, Młodzi naukowcy dla Polskiej Nauki. IV Edycja, 13-14.04.2013 Gdańsk, Kraków (materiały w przygotowaniu).
 
15.
Polityka... 2009 - Polityka energetyczna Polski do 2030 roku, Ministerstwo Gospodarki, Warszawa, 2009.
 
16.
PYTA i in. 2008 - PYTA H., GRZEGORCZYK M., ZAJUSZ R., 2008 - Wpływ warunków pobierania próbek na wyniki pomiarów stężenia rtęci w powietrzu. Aktualne problemy w ochronie powietrza atmosferycznego, red. A. Musialik-Piotrowska i J.D. Rutkowski, Materiały z IX konferencji „POL-EMIS 2008", Karpacz 18-21 czerwca 2008.
 
17.
SAKULPITAKPHON i in. 2004 - SAKULPITAKPHON T., HOWER J.C., SCHRAMB W.H., WARD C.R., 2004 - Tracking mercury from the mine to the power plant: geochemistry of the Manchester coal bed. Clay County, Kentucky, International Journal of Coal Geology 57, 127-141.
 
18.
SHOLUPOV i in. 2004 - SHOLUPOV S., POGAREV S., RYZHOV V., MASHYANOV N., STROGANOV A., 2004 - Zeeman atomic absorption spectrometer RA-915+ for direct determination of mercury in air and complex matrix samples. Fuel Processing Technology 85, 473-485.
 
19.
SLOSS L.L., 2008 - Economics of mercury control. CCC/134.
 
20.
WICHLIŃSKI i in. 2011 - WICHLIŃSKI M., KOBYŁECKI R., BIS Z., 2011 - Emisja rtęci podczas termicznej obróbki paliw. Polityka Energetyczna t. 14, z. 2, 191-203.
 
21.
WICHLIŃSKI i in. 2013 - WICHLIŃSKI M., KOBYŁECKI R., BIS Z., 2013 - The investigation of mercury contents in polish coal samples. Archives of Environmental Protection vol. 39, no. 2 pp. 141-150.
 
22.
WOJNAR K., WISZ J., 2006 - Rtęć w polskiej energetyce. Energetyka 4 (59).
 
ISSN:1429-6675