Streszczenie  11
Summary  15
Wykaz skrótów i oznaczeń  17
1. Wstęp  23
2. Rtęć a środowisko naturalne człowieka  25
2.1. Charakterystyka rtęci  25
2.2. Toksyczność rtęci i jej wpływ na człowieka  27
2.3. Emisja rtęci  29
2.4. Uwalnianie rtęci w procesach spalania – potencjalny problem dla energetyki węglowej  35
2.4.1. Rtęć w węglach – formy i występowanie w różnych frakcjach  38
2.4.2. Spalanie węgla w kotłach pyłowych, reakcje z udziałem rtęci, formy specjacyjne rtęci w spalinach  40
2.5. Regulacje prawne dotyczące emisji rtęci i limitów jej stężeń w środowisku  44
3. Metody redukcji emisji rtęci do środowiska w energetyce zawodowej  55
3.1. Mechanizmy pasywnego usuwania rtęci ze spalin  56
3.1.1. Retencja rtęci w kotłach dużej mocy  57
3.1.2. Rtęć a technologie niekatalitycznego (SNCR) i katalitycznego (SCR) usuwania tlenków azotu ze spalin oraz podgrzewacz powietrza (APH)  57
3.1.3. Wpływ urządzeń odpylających (PCD) – gorący i zimny elektrofiltr oraz filtr tkaninowy – na retencję rtęci  59
3.1.4. Znaczenie niespalonego węgla z popiołów lotnych w dystrybucji rtęci w ciągach odprowadzających spaliny  62
3.1.5. Wpływ instalacji odsiarczania spalin (FGD) na usuwanie rtęci i jej specjację w spalinach kominowych  64
3.1.6. Bilans rtęci w układach technologicznych elektrowni węglowych  68
3.2. Metody projektowane (dedicated) o aktywnych i/lub specyficznych mechanizmach usuwania rtęci, stosowane na różnych etapach produkcji energii elektrycznej  70
3.2.1. Selektywne górnictwo, mieszanie i wzbogacanie węgli  71 
3.2.2. Wstępna termiczna separacja (piroliza niskotemperaturowa) węgla  72
3.2.3. Sorbenty w technologii usuwania rtęci ze spalin  73
3.2.3.1. Podawanie do spalin niedopalonego węgla i halogenków  77
3.2.3.2. Zastosowanie sorbentów nieorganicznych  78
3.2.3.3. Zastosowanie sorbentów organicznych, wstrzykiwanie węgla aktywnego (ACI)  85
3.2.3.4. Koszty implementacji oraz stosowania technologii usuwania rtęci za pomocą ACI  88
3.2.4. Inne technologie – nowoczesne, stosowane na małą skalę lub w fazie rozwoju  89
3.3. Podsumowanie  93
4. Wybrane metody pomiaru stężenia rtęci oraz inne metody analityczne i badawcze wykorzystane w pracach nad usuwaniem rtęci ze środowiska, ze szczególnym uwzględnieniem energetyki węglowej  95
4.1. Atomowa spektroskopia absorpcyjna z generacją zimnych par rtęci (CV-AAS)  97
4.1.1. Analizator elementarny rtęci MA-3000  99
4.1.2. Analizator on-line rtęci gazowej EMP-2  103
4.2. Metody analizy chemicznej gazów spalinowych  105
4.3. Analizy elementarne, techniczne i mikroskopowe  106
4.4. Granulometria laserowa  107
4.5. Analiza powierzchni właściwej i rozkładu wielkości porów  109
4.6. Metodyka pomiaru stężenia masy pyłu w spalinach i stężenia rtęci w zgromadzonym popiele lotnym  110
4.6.1. Dostosowanie metody grawimetrycznej z izokinetycznym pobieraniem pyłów do pracy w spalinach zawierających rtęć  111
4.6.2. Metodyka analizy rtęci w pyle gromadzonym za urządzeniem odpylającym  117
4.6.3. Metodyka analizy rtęci w pyle gromadzonym przed urządzeniem odpylającym  119
5. Własne badania laboratoryjne nad usuwaniem rtęci z węgli oraz zanieczyszczonych roztworów i gazów  121
5.1. Badania stopnia usuwania rtęci z produktów i odpadów procesu wzbogacania węgli koksowych oraz z węgli energetycznych podczas ekstrakcji sekwencyjnej kwasami  122
5.2. Badanie wpływu ekstrakcji sekwencyjnej węgli na proces termicznego usuwania rtęci  138
5.3. Konstrukcja i wykorzystanie do badań stanowiska do pomiarów usuwania rtęci ze spalin pyłu węglowego  144
5.3.1. Koncepcja i budowa własnego stanowiska badawczego  146
5.3.2. Badania usuwania rtęci ze spalin na sorbentach tlenkowych MnOx/ZrO2  151
5.3.3. Badania usuwania rtęci ze spalin na zeolicie Ag-X  158 
5.3.4. Testy laboratoryjne sorbentów na bazie popiołów fluidalnych, do późniejszego zastosowania w eksperymentach na przemysłowej instalacji demonstracyjnej  165
5.3.4.1. Charakterystyka sorbentów oraz ich przygotowanie do testów laboratoryjnych i przemysłowych  168
5.3.4.2. Badania porównawcze usuwania rtęci ze spalin na czterech wybranych sorbentach  174
5.4. Badania zawartości rtęci w gazach procesowych wstępnej preparacji termicznej węgli kamiennych oraz analiza stopnia usunięcia rtęci z uzyskanych produktów i gazów  190
5.4.1. Porównanie procesów usuwania rtęci ze spalin wstępnej separacji termicznej i spalin węglowych zachodzących w złożu sorbentu B+  194
5.4.2. Porównanie procesów usuwania rtęci ze spalin wstępnej separacji termicznej i spalin węglowych zachodzących w zawiesinie popiołu fluidalnego  199
5.5. Badanie usuwania jonów Hg2+ z roztworów wodnych za pomocą zawiesin popiołów lotnych  203
5.5.1. Próby wstępne  204
5.5.2. Eksperyment sorpcyjny z użyciem sorbentu wyjściowego C w roztworach Hg2+ o stężeniu 1 mg/l, 10 mg/l i 100 mg/l w środowisku zasadowym  206
5.5.3. Eksperyment sorpcyjny z użyciem sorbentu wyjściowego C oraz jego frakcji A i B w roztworach Hg2+ o stężeniu 1 mg/l i 5 mg/l w środowisku kwaśnym i zasadowym  208
5.5.4. Eksperyment sorpcyjny typu batch sorption study w zawiesinach sorbentu wyjściowego C oraz jego frakcji A i B, w roztworach Hg2+ o stężeniu rzędu 15–20 mg/l przy stałym kwaśnym lub zasadowym pH  212
6. Instalacja demonstracyjna do monitorowania i redukcji emisji rtęci do atmosfery  219
6.1. Przegląd prób przemysłowych nad usuwaniem rtęci ze spalin kotłów energetycznych  220
6.2. Projekt CoalGas i pakiet WP4  225
6.3. Koncepcja powstania instalacji demonstracyjnej, jej parametry oraz udział grupy analityków w pracach projektowych  229
6.4. Faza powstawania instalacji demonstracyjnej  233
7. Planowanie testów przemysłowych  237
7.1. Przygotowania w zakresie analityki chemicznej rtęci  238
7.2. Rodzaje i nazewnictwo próbek pobieranych w obiektach elektrowni. Gromadzenie danych  240
8. Badania w układzie technologicznym bloku energetycznego nr 12, zasilającego instalację demonstracyjną  244
8.1. Analizy fizykochemiczne paliw i odpadów niepopiołowych  247
8.2. Charakterystyka i zapylenie spalin kotłowych bloku nr 12 wzdłuż ciągu oczyszczania  251
8.3. Popioły gromadzone w elektrofiltrze bloku energetycznego nr 12  257
8.3.1. Analiza rtęci  258
8.3.2. Analiza granulometryczna  262
8.4. Analiza rtęci w popiołach w odniesieniu do stężenia spalin  264
8.5. Oszacowanie stopnia pasywnego usuwania rtęci w układzie oczyszczania spalin bloku nr 12 – dystrybucja rtęci  267
9. Testy i badania przeprowadzone w obrębie instalacji demonstracyjnej  273
9.1. Faza rozruchu  273
9.2. Praktyczne aspekty optymalizacji pracy instalacji demonstracyjnej  274
9.3. Właściwości popiołów i zapylenie spalin instalacji demonstracyjnej w odniesieniu do bloku zasilającego  281
9.3.1. Pomiar zawartości rtęci w popiołach gromadzonych w PCD instalacji demonstracyjnej  282
9.3.2. Pomiary uziarnienia popiołów lotnych  285
9.3.3. Pomiary zapylenia spalin i zawartości rtęci zgromadzonej na separatorach pyłomierza  288
9.3.4. Dystrybucja różnych form rtęci w obrębie instalacji demonstracyjnej  295
9.4. Badania redukcji emisji rtęci z wykorzystaniem sorbentów  300
9.4.1. Schematy badań  301
9.4.2. Iniekcja sorbentu  304
9.4.3. Opis i omówienie wykonanych testów  307
9.5. Zestawienie najważniejszych wyników i podsumowanie rozdziału  313
10. Podsumowanie pracy i wnioski  318
Literatura  322
Podziękowania  353