ORIGINAL PAPER
The influence of combustion of various types of hard coal on the level of pollutant emission
More details
Hide details
1
Wrocław University of Science and Technology
Submission date: 2023-02-16
Final revision date: 2023-07-29
Acceptance date: 2023-08-23
Publication date: 2023-09-22
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2023;39(3):217-230
KEYWORDS
TOPICS
ABSTRACT
Human-induced climate change is caused by the emission of pollutants into the environment. One of the sources of the formation of harmful compounds is the combustion of solid fuels in heating boilers. These contribute to the occurrence of respiratory and circulatory system diseases, allergies, cancer and developmental disorders in children. In this research, the concentrations of carbon monoxide, nitrogen oxides, sulfur dioxide and hydrocarbons in samples obtained from the combustion of hard coal intended for fuel in household furnaces were measured using an exhaust-gas analyzer equipped with electrochemical sensors. The combustion of test samples was performed using an up-draft research furnace. The results show that the average total concentration of the tested pollutants emitted from the combustion of type 32 and type 33 coal is over 20% lower compared to the emission from the combustion of type 31 coal. Moreover, the concentration of carbon monoxide, the permissible levels of which are regulated by the chimney emission standards, is significantly lower during the combustion of type 32 and type 33 coal compared to the combustion of type 31 coal. Therefore, one of the ways to locally reduce pollutant emission from the combustion of solid fuels in home heating boilers might be the accurate choice of the type of hard coal used for heating. Before the use of coal stoves in households is completely dismissed, local regulations can be introduced to limit emissions in places where air quality indicators are exceeded and improve the health of the population.
ACKNOWLEDGEMENTS
The article was written in cooperation with Autocomp Management sp. z o.o. from Szczecin, Research and Development Center – Producer of simulators on the military and civilian market from Poland.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Wpływ spalania różnych typów węgla kamiennego na poziom emisji zanieczyszczeń
typ węgla kamiennego, niska emisja, spalanie, smog
Zmiany klimatyczne, do których prowadzi działalność człowieka, są wynikiem emisji zanieczyszczeń do środowiska. Jednym ze źródeł powstawania szkodliwych związków jest spalanie paliw stałych w kotłach grzewczych. Przyczyniają się one do występowania chorób układu oddechowego i krążenia, alergii, nowotworów oraz zaburzeń rozwojowych u dzieci. Przeprowadzono pomiary stężeń tlenku węgla, tlenków azotu, dwutlenku siarki oraz węglowodorów ze spalania próbek węgla kamiennego przeznaczonego do opału w piecach domowych z wykorzystaniem analizatora spalin wyposażonego w czujniki elektrochemiczne. Próbki spalano w piecu badawczym górnociągowym. Wyniki badań wskazują, że średnie sumaryczne stężenie badanych zanieczyszczeń emitowanych ze spalania węgla typu 32 oraz 33 jest o ponad 20% niższe w porównaniu z emisją ze spalania węgla typu 31. Ponad to, poziom tlenku węgla, którego dopuszczalne stężenie objęte jest normami emisji kominowych, podczas spalania węgla typu 32 oraz 33 wykazał znacznie niższe wartości względem typu 31. Zatem, jednym ze sposobów lokalnego obniżenia emisji zanieczyszczeń ze spalania paliw stałych w przydomowych kotłach grzewczych może okazać się właściwy wybór typu węgla kamiennego. Zanim nastąpi całkowite odejście od stosowania pieców węglowych w gospodarstwach domowych, co przyniesie znaczną poprawę stanu zdrowia ludzi w relatywnie krótkim czasie, można wprowadzić lokalne przepisy ograniczające emisję w miejscach, gdzie przekraczane są wskaźniki jakości powietrza.
REFERENCES (20)
2.
Akhmetshin et al. 2021 – Akhmetshin, M.R., Nyashina, G.S. and Strizhak, P.A. 2020. Comparative analysis of factors affecting differences in the concentrations of gaseous anthropogenic emissions from coal and slurry fuel combustion. Fuel 270, DOI: 10.1016/j.fuel.2020.117581.
5.
Das, D.N. and Ravi, N. 2022. Influences of polycyclic aromatic hydrocarbon on the epigenome toxicity and its applicability in human health risk assessment. Environmental Research 213, DOI: 10.1016/j.envres.2022.113677.
6.
GIOŚ 2022 – Reports on annual air quality assessments for 2021 (Raporty z rocznych ocen jakości powietrza za rok 2021). [Online:]
https://www.gios.gov.pl/pl/akt...- z-rocznych-ocen-jakosci-powietrza-za-rok–2021 [Accessed: 2022-11-29] (in Polish).
7.
Křůmal et al. 2019 – Křůmal, K., Mikuska, P., Horak, J., Hopan, F. and Krpec, K. 2019. Comparison of emissions of gaseous and particulate pollutants from the combustion of biomass and coal in modern and old-type boilers used for residential heating in the Czech Republic, Central Europe. Chemosphere 229, pp. 51–59, DOI: 10.1016/j.chemosphere.2019.04.137.
8.
Křůmal et al. 2021 – Křůmal, K., Mikuska, P., Horak, J., Hopan, F. and Kubonova, L. 2021. Influence of boiler output and type on gaseous and particulate emissions from the combustion of coal for residential heating.Chemosphere 278, DOI: 10.1016/j.chemosphere.2021.130402.
9.
Kuang et al. 2021 – Kuang, M., Wang, J., Wang, X., Zhao, X., Chen, Y. and Du, L. 2021. In-furnace flow field, coal combustion and NO emission characteristics regarding the staged-air location in a cascade-arch down-fired furnace. Journal of the Energy Institute 98, pp. 259–270, DOI: 10.1016/j.joei.2021.07.005.
10.
Mei et al. 2021 – Mei, Y., Gao, L., Zhang, W., Yang, F. 2021. Do homeowners benefit when coal-fired power plants switch to natural gas? Evidence from Beijing, China. Journal of Environmental Economics and Management 110, DOI: 10.1016/j.jeem.2021.102566.
11.
Nikitin et al. 2021 – Nikitin, A.D., Nyashina, G., Ryzhkov, A. and Strizhak, P. 2021. Anthropogenic emissions from the combustion of composite coal-based fuels. Science of The Total Environment 772, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.144909.
12.
Pawlak-Kruczek et al. 2020 – Pawlak-Kruczek, H., Arora, A., Mościcki, K., Krochmalny, K., Sharma S. and Niedzwiecki, L. 2020. A transition of a domestic boiler from coal to biomass – Emissions from combustion of raw and torrefied Palm Kernel shells (PKS). Fuel 263, DOI: 10.1016/j.fuel.2019.116718 (in Polish).
13.
PN-EN 303-5:2021-09 standard (Norma PN-EN 303-5:2021-09). 2021 (in Polish).
14.
Report 2023 – Report summarizing the intervention import and distribution of hard coal in the 2022/2023 heating season (Raport podsumowujący interwencyjny import i dystrybucję węgla kamiennego w sezonie grzewczym 2022/2023). 2023. [Online:]
https://www.gov.pl/attachment/... [Accessed: 2023-07-29] (in Polish).
17.
Wielgosiński et al. 2017 – Wielgosiński, G., Łechtańska, P. and Namiecińska, O. 2017. Emission of some pollutants from biomass combustion in comparison to hard coal combustion. Journal of the Energy Institute 90(5), pp. 787–796, DOI: 10.1016/j.joei.2016.06.005.
18.
Xu et al. 2020 – Xu, J., Huang, Q. and Wang, F. 2020. Co-combustion of municipal solid waste and coal for carbon emission reduction: A bi-level multi-objective programming approach. Journal of Cleaner Production 272, DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.121923.
19.
Xu et al. 2022 – Xu, Y., Liu, X., Zhu, J., Zhang, K., Wang, H., Xu, J. and Xu, M. 2022. Reducing the central mode particulate matter in coal combustion by additives: Impacts of nano Al2O3 and TiO2 addition. Fuel 312, DOI: 10.1016/j.fuel.2021.122989.
20.
Yao et al. 2020 – Yao, X., Wang, K., Zhang, T., Wang, W., Yang, X., Qian, F. and Li, H. 2020. Reduction of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) emission from household coal combustion using ferroferric oxide as a coal burning additive, Chemosphere 252, DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.126489.