Interactions between sulfur, chlorine and mercury in waste incineration

Kvicksilver har länge varit ett populärt ämne i flertalet olika produkter på grund utav dess unika egenskaper. Detta har lett till en stor mängd av ämnet går att finna i olika produkter som förbränns i avfallsförbränning. Ämnet är dock väldigt farligt för djur och människor och därav är det av hög prioritet att utsläppen till luft minimeras. Att oxidera kvicksilver från dess elementära form Hg0 till Hg2+ anses vara av största vikt på grund utav att den senare är i högre graden enklare att rena från rökgaserna. Syftet med detta examensarbete var att se om kvicksilver förekommer i högre halt som Hg0 istället för Hg2+ i rökgaserna vid ändrade förhållanden av klor och svavel. Där den förstnämnda är olöslig i vatten och därav svårfångad i dagens reningssystem. Den kan dessutom existera i luft en längre tid och anses vara ett av de mer miljöfarliga ämnena i världen. Examensarbetet har gjorts tillsamman med Umeå Energi AB. För att nå en slutsats har en omfattande litteraturstudie gjorts om ämnet samt mätningar av kvicksilver i rökgaserna från avfallsförbränningsanläggningen Dåva 1 utanför Umeå. Mätningarna utfördes med och utan tillsats av extra svavel i form av bildäck. Analys har även utförts av innehållet i aska ifrån partikelfiltret samt överhettaren för att få en överblick huruvida dess innehåll kan ha gjort någon påverkan. Mätningarna påvisade att svavel gjorde en påtaglig påverkan på mängden kvicksilver. Vid tillsats av svavel så gavs det indikatorer på att halten av Hg0 ökade. Den mest troliga anledningen till detta tros vara den ökade mängden SO3 som uppmättes i rökgaserna vid det tillfälle då extra svavel var tillsatt. Den ökande mängden kan sedan ha absorberats av de aktiverade kolet som tillsätts innan rökgasreningen, som annars skulle ha absorberat Hg0. Detta är inget slutgiltigt resultat och vidare undersökning är att rekommendera. En annan möjlig teori är att tillsatts av svavel ökar mängden Na2SO4 i filtret. Vilket kan leda till minskad NaCl i filtret som kanske är effektivare vid oxidation av Hg0 än HCl. Mätningarna gav även antydan om att nuvarande reningssystem fungerar bra även vid ökade halter kvicksilver i rågasen. Ökning av kvicksilver i rökgaserna som tros ha orsakats av svaveltillsatsen gav ingen ökning av kvicksilverutsläpp i luft.For a long time, mercury has been a very popular to use in different kinds of products due to its unique properties. Which has led to a lot of different things containing mercury ends up in waste plants to be incinerated. Mercury are also considered to be one of the most dangerous substances and therefore emissions needs to be kept at minimum. Oxidizing mercury from its form Hg0 to Hg2+ is considered to be extremely important due to the later are easier to remove from the flue gas. The main objective with this thesis was to investigate if mercury would exist more in its elementary form Hg0 than its oxidized state Hg2+ in the flue gas when the ratio between sulfur and chlorine was changed. The former is insoluble in water and therefore difficult to remove from the flue gas with today’s cleaning facility’s. It is also considered one of the more dangerous substances in the world. The project was done in collaboration with Umeå Energi AB. The method that was used to explore this was measuring the mercury content of the flue gas from the waste fired boiler Dåva 1 outside Umeå. The measurement was done with and without extra sulfur added to the fuel in the form of car tires. An additional analysis was done on the ash from the fabricfilter and from the superheater to see if there was something there to give some clarity on why there would be any change in the amount of mercury. The measurement did indeed indicate that sulfur increases the amount of mercury in the flue gas. The main theory to why this has occurred was the increased amount of SO3, which could be found in the flue gas when extra sulphur was added. SO3 is then absorbed by the activated carbon that is added to the flue gas that should have absorbed Hg0 instead. However, this result is not conclusive and further studies needs to be done. Another possible theory to why this has occurred could be that the increase of sulfur could lead to more Na2SO4 in the particle filter. Which could have led to a decrease of NaCl in the filter that could perhaps be a more efficient oxidizing agent of Hg0 than HCl. Another thing that has been revealed is that the cleaning systems that is used today is capable of cleaning mercury from the flue gas even though the added sulfur caused an increase in the amount