44
OCHRANA OVZDUŠÍ 3–4/2002
OCHRANA OVZDUŠÍ PŘI ENERGETICKÉM VYUŽÍVÁNÍ ODPADŮ Doc. Ing. Jaroslav Hyžík
EIC spol. s r.o. – Ecological and Industrial Consulting, Praha
POPIS ZAŘÍZENÍ TVO LIBEREC Úvod Ochrana ovzduší při energetickém využívání odpadu je v předkládaném příspěvku ozřejměna na praktickém příkladu provozování libereckého závodu TVO. Příspěvek se zabývá i samotným řešením technologického řetězce energetického využívání odpadu. Ukazuje zvolenou koncepci zařízení a podrobněji se zabývá tematikou čištění spalin a zpracování zbytkových materiálů. Liberecký závod TVO (termické využívání odpadu) – hovorově spalovna Liberec – byl odborné veřejnosti při různých příležitostech dostatečně podrobně představen. Z hlediska zvolené koncepce (napojení na dopravní systém, napojení na energetický uzel města, dispoziční řešení celého komplexu jednotlivých výrobních bloků, výroby energie a ekologického zajištění – čištění spalin a kultivace zbytkových materiálů) se jedná o jedno z nedokonalejších zařízení tohoto typu na světě vůbec. Dne 6. 10. 2000 proběhlo v liberecké spalovně kolaudační řízení a v ten samý den byla liberecká spalovna – ještě spolu s dalšími čtyřmi stavbami – vyhlášena stavbou roku 2000. Titul Stavba roku byl liberecké spalovně udělen „Za vytvoření objektu pro náročnou průmyslovou funkci při dodržení přísných podmínek ekologických a dopravních, na vysoké architektonické úrovni a s citem pro začlenění do organismu města“.
Koncept zařízení TVO Liberec Zařízení TVO je postaveno v areálu Teplárny Liberec a je spojeno s jejím energetickým uzlem, což umožňuje využít synergického efektu při odběru pomocných energií a provozních prostředků jakož i při dodávkách vyrobené energie do soustavy Teplárny. U zařízení TVO se jedná o koncept moderního zařízení k energetickému využití odpadů postavený na uvedených principech: 1. Předtříděný komunální odpad je po příchodu do zařízení bez dalších úprav (kromě drcení objemového odpadu) dávkován do procesu energetického využívání. 2. Je současně vyráběna elektrická a tepelná energie. 3. Instalovaný proces čištění spalin umožňuje dodržení emisních limitů daných příslušnou směrnicí EU s výraznou rezervou. 4. Zbytkové materiály jsou kultivovány – škodliviny (v podstatě těžké kovy) obsažené ve zbytkových materiálech vycházejících z procesu energetického využívání odpadů jsou imobilizovány, tedy zpracovány tak, že nebudou zatěžovat současné a příští generace.
o spalování odpadu. Splnění emisních hodnot této směrnice bylo dosaženo ve dvou krocích: 1. Odlučování tuhých emisí, anorganických kyselin, oxidů síry, oxidů dusíku a těžkých kovů ze spalin (realizováno v roce 1999). 2. Odlučování organických složek spalin – látky typu PCDD/PCDF – „dioxiny a furany“ (realizováno v roce 2001). Zařízení TVO lze rozdělit na jednotlivé sekce: obslužný trakt TVO (je situován mimo dopravní tepny města) bunkr na odpady s dvěma jeřáby a s drtičem objemového odpadu roštové ohniště vlhký odtah strusky čtyřtahový kotel na výrobu páry (čtvrtý tah kotle je horizontálně umístěn) protitlaká turbína třísekční elektroodlučovač separace úletového a kotelního popílku vícestupňová pračka spalin komín (80 m s tzv. nouzovou výpustí) kyselá extrakce popílků zařízení k číření technologických vod zařízení SNCR k redukci oxidů dusíku kontinuální měření emisí automatický systém řízení procesu zařízení k omezení emisí PCDD/PCDF stavební opatření za účelem možnosti výstavby druhé technologické linky Na jedné směně pracují čtyři pracovníci (včetně jeřábníka). Celkem je zaměstnáno 37 osob. Velký význam byl přikládán architektonickému řešení celého závodu TVO. Realita blízkosti centra města vyvolala snahu po patřičné architektonické formě – by průmyslového objektu.
Popis procesu zařízení TVO Liberecké zařízení na energetické využití odpadů komunální společnosti Termizo, a.s., (zařízení TVO) bylo postaveno s použitím švýcarské technologie firmy Von Roll AG. Hlavním českým partnerem byla Škoda TS, a.s., Plzeň. Stavební část realizovala firma Syner Liberec. Autorem projektu a celkové koncepce je inženýrská společnost EIC AG Geroldswil – Curych. Technický dozor při výstavbě prováděla inženýrská EIC, spol. s r.o., Praha a stavebně – inženýrská společnost IKA, v.o.s., Praha. Stavba byla zahájena 1. 7. 1997, zkušební provoz začal 15. 7. 1999 a byl ukončen kolaudací 12. 10. 2000.
Základní údaje zařízení: Druh odpadu:
Zařízení TVO disponuje jednou technologickou linkou s kapacitou 12t odpadu/h (96 000 t odpadu/r) a energeticky využívá komunální i živnostenský odpad s charakterem komunálního odpadu. Hodinově produkuje 2,5 MW elektrické energie a 23,0 MW tepelné energie. Jak uvedeno, je čištění spalin navrženo tak, aby byla s dostatečnou rezervou dodržena Směrnice 2000/76/EC Evropského parlamentu a Rady ze dne 4. 12. 2000
Bunkr odpadu:
Prosazení odpadu: Fond provozní doby: Výhřevnost odpadu: Maximální trvalý výkon:
směsný komunální a živnostenský odpad 2400 m3 pro komunální odpad 600 m3 pro objemový odpad 12t/h, 96000 t/rok 8000 hod/rok 6,5 – 12,5 MJ/kg 30,6 MW
OCHRANA OVZDUŠÍ 3–4/2002
Spalovací teplota: Teplota v 1. tahu kotle, po posledním přívodu sekundárního vzduchu: Zdržení spalin při teplotě 850°C, po posledním přívodu sekundárního vzduchu: Obsah O2 ve spalinách: Množství vyrobené páry: Parametry páry: Výroba elektrické energie: Výroba tepelné energie:
900 – 1130 °C
850 – 950 °C
2 s (minimálně) 6 % (minimálně) 35 t/hod 4,3 MPa/400 °C 2,5 MW (protitlak 1 MPa) 23,0 MW (do stávajícího systému dálkového topení)
Příprava paliva Domovní a živnostenský odpad, který má charakter komunálního odpadu o celkovém množství 96 000 tun/rok je energeticky využíván (spalován) v jedné lince s kapacitou 12t/h. Odpad je vyklopen ze sběrných vozů do bunkru, kde je před vlastním vložením do dávkovacího zařízení (násypky) spalovacího prostoru (ohniště) skladován po dobu několika hodin až několika dnů. V bunkru odpadu je jeden oddíl rezervován pro objemový odpad, který je drcen ve speciálním zařízení – v tzv. „nůžkách objemového odpadu“. Drcený objemový odpad je po promíchání s ostatním odpadem vkládán do ohniště. Komunální odpad je ve svém složení, na rozdíl od fosilních paliv, výrazně heterogenní, a proto musí být před vlastním vkladem do spalovacího prostoru z důvodů dosažení co nejvyššího stupně homogenity intenzivně promícháván. Intenzivní míchání odpadu před vkládkou do násypky ohniště je nejdůležitější úlohou obsluhy jeřábu – jeřábníka. Dalšími úkoly jeřábníka jsou: uvolňování prostoru vrat bunkru stohování odpadu kvůli zajištění nepřetržitého výkonu během doby kdy je svozová služba mimo provoz (např. svátky a víkendy) dávkování do drtiče objemového odpadu dávkování odpadu z bunkru do násypky spalovacího zařízení Z uvedeného popisu přípravy odpadu k energetickému využívání je zřejmá důležitost správné přípravy paliva – odpadu.
Uvolňování energie – spalování odpadu V samotném ohništi dosahuje teplota 950 – 1100 °C, při níž nastane proces termicko-oxidačního rozkladu odpadu na jednotlivé složky. Vzniklé spaliny (hlavně N2, O2, H2O, CO2, SOx, NOx, Cl, F) jsou při prostupu parním kotlem postupně ochlazovány až na cca 200 °C (výstupní teplota z kotle), přičemž doba setrvání spalin při teplotě 850 °C obnáší dle platných předpisů dvě sekundy. Pro spalování odpadu je použit přesuvný rošt. Je konstruován tak, že při průchodu primárního spalovacího vzduchu vykazuje dostatečně velkou tlakovou ztrátu (cca 4,0 mbar), která je výrazně větší než tlaková ztráta samotné vrstvy odpadu. Tato skutečnost umožňuje vyhovující chlazení jednotlivých elementů (roštnic) a rovnoměrné rozdělení primárního vzduchu do vrstvy
45
odpadu, což výraznou měrou přispívá k úspěšnému průběhu oxidačních reakcí. Primární vzduch je nasáván z prostoru bunkru odpadu. Tímto opatřením je v bunkru dosaženo mírného podtlaku, a tak znemožněno případně vzniklým fermentačním plynům jejich výstupu z bunkru. Rošt je instalován ve směru průchodu odpadů v mírném sklonu (18°) a je dělen na pevné a pohyblivé segmenty, které jsou instalovány ve dvou drahách a jsou hydraulicky poháněny. Pohyb těchto segmentů zajišuje transport odpadu od podávacího stolu až po výpadek škváry. Škvára, která vypadne na konci roštu do vodní lázně, je kontinuálně vyvážená do bunkru škváry. Tato škvára obsahuje do 3 váh. % org. C a je určena pro odvoz na řízenou skládku. Jako sekundární vzduch jsou použity spaliny o teplotě cca 210 °C, které vykazují do 10% zbytkového O2 a jsou odebírány z kouřovodu po opuštění elektrostatického odlučování tuhých částic. Toto řešení má za následek jednak redukci celkového objemu spalin a jednak redukci emisí oxidů dusíku. Tato skutečnost umožňuje nákladově výhodnější návrh kouřové cesty, kompaktnější čištění spalin jakož i úsporu provozních nákladů – v daném případě redukce emisí oxidů dusíku aplikací metody SNCR. Geometrie spalovacího prostoru umožňuje v horní části roštu „souproudý“ pohyb spalin a odpadu. Ve spodní části roštu je pohyb hořícího odpadu, strusky a spalin „protiproudý“. Do prostoru ohniště je dále vháněn přes speciálně konstruované, na stěnách spalovacího prostoru umístěné, desky opatřené průduchy pro „terciární“ vzduch, který je nasáván z prostoru kotlové haly. Tento „terciární“ vzduch není pro vlastní průběh oxidace odpadu nezbytný, nicméně jeho přítomnost v ohništi výraznou měrou zabraňuje tvoření tzv. „nápeků“, které mohou v některých případech zabraňovat provozování technologické linky. Jedná se o opatření, které výraznou měrou přispívá ke zvýšení spolehlivosti a ke zvýšení fondu provozní doby. Celý technologický řetězec je dimenzován pro nepřetržitou provozní periodu 7000 h. Fond provozní doby činí 8000 h/rok. Proces spalování je počítačem řízen tak, aby vyrobená energie mohla být dodávána do rozvodných soustav pravidelně, tedy bez kolísání výkonu. V libereckém zařízení TVO byla využita možnost rychlého měření zbytkové koncentrace O2 ve spalinách a skutečnost, že k provedení úspěšné oxidace je nutné pracovat s určitým stechiometrickým přebytkem O2. Je-li do systému vháněno konstantní množství spalovacího vzduchu (primární a sekundární), je výkon ohniště a tím i výkon kotle nepřímo úměrný zbytkové koncentraci O2 ve spalinách. Zvolený výkon parního kotle a nastavená hodnota zbytkové koncentrace O2 jsou řídícími signály rozdělení primárního a sekundárního spalovacího vzduchu, pro pohyb hydraulického podávacího stolce a pro rychlost pohybu segmentů spalovacího roštu. Není-li spalovací proces optimálně řízen, dochází k vysokým teplotám, k vysokým rychlostem proudění spalin, k zanášení teplosměnných ploch kotle, k masivním erozivním a ke korozívním úkazům, jakož i k nežádoucím emisím CO, NOx, PCDD/PCDF. Hospodárnost a ekologie jsou ohroženy. Úletový popílek (do 5 váh. % odpadu), který se ze spalin zachytí v kotli, je periodicky oklepáván za provozu kotle a je dále transportován do sila popílku, z něhož je pak odebírán k úpravě (viz odstavec Úprava zbytko-
46
vých materiálů) před uložením spolu se škvárou na řízenou skládku. Ostatní úletový popílek je ze spalin odlučován v elektroodlučovači a je transportován do téhož sila popílku.
Přeměna v energii (využívání tepla získaného z odpadů) Energie uvolněná při spalování odpadu je ve formě tepla v systému radiačních a konvektivních teplosměnných ploch parního kotle odebírána spalinám a předávána do vodní páry. Vyrobená přehřátá vodní pára (4,3 MPa, 400 °C) je přes protitlakou turbínu dodávána do teplárenské soustavy (1,0 MPa, 230 °C), čímž je umožněna výše zmíněná současná výroba elektrické (2,5 MW) a tepelné (23 MW) energie. V případě odstavení parní turbíny je vysokotlaká přehřátá pára expandována v redukční stanici na parametry teplárenské soustavy. Vlastní spotřeba el. energie činí cca 1 MW a je kryta vyrobenou energií. Zpětný kondenzát ze systému dálkového topení je po úpravě a kontrole parametrů v příslušné stanici stávající teplárny znovu používán. Spaliny se po průchodu kotlem ochladí na cca 200° C. V kotli zařízení TVO může být vyrobeno 35 t/h přehřáté vodní páry (4,3 MPa, 400 °C).
Čištění spalin Ohledně efektivity čištění spalin, resp. ohledně minimalizace emisí ze zařízení k energetickému využití odpadů byly cca do začátku devadesátých let (a dosud částečně jsou) vyvíjeny technologie, které umožňují dosažení mimořádně nízkých emisních hodnot. Obecně se uznává, že dosáhne-li zařízení emisních hodnot podle Směrnice 2000/76/EC Evropského parlamentu a Rady ze dne 4. 12. 2000 o spalování odpadu – nemá negativní vliv na kvalitu ovzduší. Jak je v odstavci Koncept zařízení TVO Liberec vysvětleno, je zařízení na čištění spalin navrženo tak, aby tato směrnice byla s dostatečnou rezervou plněna. Spaliny procházejí systémem kotle, kde je jim odebráno teplo využité k výrobě páry pro parní turbínu, jakož i pro soustavu dálkového topení. Úletový popílek, který se zachytí v prostorách kotle, se periodicky oklepává a odvádí do sila popílku. Po výstupu z kotle se spaliny zbaví popílku v elektroodlučovači. Spaliny však stále obsahují škodlivé látky, které se odstraní v systému vícestupňové pračky spalin na bázi fyzikálně-chemické absorpce. První stupeň – quench, absorpce anorganických kyselin Spaliny se šokem cirkulační vody, která je do proudu spalin přiváděna speciálními tryskami umístěnými na vstupu a na výstupu aparátu, ochladí z teploty cca 210 °C na cca 65 °C (teplotu nasycených spalin). Zároveň se až na nepatrné zbytkové koncentrace odloučí ze spalin anorganické kyseliny, těžké kovy a ještě zbývající tuhé látky. Voda, která se během procesu chlazení vypaří, je kontinuálně nahrazována. Před přivedením spalin do druhého stupně pračky je nutno plynnou a kapalnou fázi (kapky cirkulačního média) z důvodů optimálního průběhu následného procesu a z důvodů úspory chemikálií (zde NaOH) v patřičně dimenzovaném odlučovači kapek oddělit – hranice mezi procesem fyzikální a chemické absorpce. Druhý stupeň – odlučování SO2 Ve druhém stupni pračky (chemická absorpce), který je vybaven absorpčními elementy, se odstraní SO2 intenzivní vypírkou pomocí cirkulace roztoku NaOH (50 %)
OCHRANA OVZDUŠÍ 3–4/2002
Do cirkulačního roztoku je dodáno jen stechiometrické množství hydroxidu sodného (konstantně držená hodnota pH prací kapaliny). V tomto stupni je jako dodatkové médium použita demineralizovaná voda. Před vstupem spalin do 3. stupně jsou v dalším odlučovači kapek odstraněny unesené kapičky cirkulačního roztoku. Třetí stupeň – odlučování aerosolů Spaliny procházejí soustavou Venturiho trysek (multiventurisystém), kde probíhá proces odlučování aerosolů vznikajících při spalování a při redukčních procesech NOx. Spaliny jsou proplachovány vodou, která vstupuje do nejužší části trysky. Množství vstupující proplachové vody určuje a ovlivňuje tlakovou ztrátu, na které závisí odlučovací či čisticí efekt. Po opuštění multiventurisystému jsou spaliny vedeny přes výstupní odlučovač kapek a posléze vstupují pro tento účel speciálně konstruovaným komínem do atmosféry. Průvodním znakem fungujícího procesu čištění spalin je bílá vlečka. Z důvodu nasycení spalin vodou vystupuje z komína vodní pára, která pak v okolní chladnější atmosféře kondenzuje a je proto viditelná do doby, než se smísí s okolním vzduchem. Spalovací linka je rovněž vybavena tzv. „nouzovým komínem“, který má svůj význam při případné poruše zařízení k čištění spalin. V těchto případech umožní bezpečné a bezproblémové odstavení předřazených energetických komponentů technologického řetězce linky. Trvá-li oprava poruchy čištění spalin jen krátkou dobu, je možné linku provozovat s elektrostatickým odlučováním tuhých částic ve spalinách. V tomto případě nenastává nežádoucí přerušení výroby energie a odpadá použití fosilních zdrojů energie pro opětovné uvedení linky do provozu.
Emisní hodnoty Tabulka I umožní přehled o dosažených emisních hodnotách zařízení TVO a jejich srovnání s limitními hodnotami Směrnice 2000/76/EC Evropského parlamentu a Rady ze dne 4. 12. 2000 o spalování odpadu. Z tabulky je zřetelně patrný vynikající odlučovací výkon zařízení k čištění spalin. Poznámka: Energie získaná z procesu energetického využívání odpadu je vůbec nejčistší energií ze spalovacích procesů. V této souvislosti stojí za zmínku, že provozem zařízení TVO a tedy náhradou patřičného podílu energie ze stávající teplárny jsou ušetřeny řádově stovky až tisíce tun emisí SO2 ročně.
Úprava zbytkových materiálů Veškerý úletový popílek ze spalovny (z kotle a z elektroodlučovače) je skladován v silu popílku, odkud je kontrolovaně dávkován do extrakce (vypírky popílku). K vypírce popílku je využito kyselé odpadní vody z 1. stupně pračky spalin, která vykazuje nízkou hodnotu pH (cca 0,5 – 1). Aktivní kyseliny extrahují z popílku zejména těžké kovy. Dalším průvodním faktorem tohoto stupně je reakce sulfátových složek (zejména Na2SO4) prací vody z pračky spalin s vápennými komponenty úletového popílku, které tvoří krystalický CaSO4 – sádru. Pevné zbytkové materiály (čili úletový popílek a vykrystalizovaná sádra) jsou v následujícím kroku odvodněny na filtrovacím zařízení a na závěr proprány číře-
OCHRANA OVZDUŠÍ 3–4/2002
47
Tabulka I: Porovnání emisních hodnot TVO Liberec a emisních limitů EU. (Hodnoty emisí jsou vztaženy na suchý plyn a 11 % O2) Emise TVO Liberec
EU Směrnice o spalování odpadů 2000/76 hodnota B
Tuhé emise
4,5
10
Org. C
0,7
10
HCI
3,4
10
HF
0,71
1
SOX jako SO2
4
50
NOx jako NO2
184
200
CO
7
50
Cd
0,017 (Hg, Cd, Tl)
0,05*b
Hg Ostatní těžké kovy
PCDD/PCDF*a
0,05 0,006
–
(As, Co, Ni, Cr)
0,21 (Pb, Cu, Mn)
0,5
<0,1 x)
0,1
A [ngTE/Nm3], *b Cd, Tl *c Hg, Cd, Tl, *d Pb, Cu, Mn, *e As, Ni, Cr, Co x) viz kapitola Redukce emisí látek typu PCDD/PCDF (dioxinů/furanů)
nou vodou. Odvodněné zbytkové materiály o zbytkové vlhkosti cca 60 % splňují za všech okolností nároky na vyluhovací testy, a proto mohou být přidány ke škváře určené pro odvoz na skládku. Z bunkru strusky či škváry se směs – škváry cca 350 kg/tunu odpadu (odpovídaje cca 10 objemovým % a cca 35 váhovým % původního odpadu) a cca 55 kg vypraného popílku/tunu odpadu – periodicky vyváží na skládku škváry. Ze zařízení TVO je ukládáno ročně cca 34 000 t škváry a cca 5300 t vlhkého, vypraného popílku na skládku.
Čištění pracích vod Zatímco jsou spaliny průchodem pračkou čištěny až na nepatrné emisní hodnoty, koncentrují se škodliviny odloučené ze spalin v cirkulačních vodách pračky. Filtrační voda z praní úletového popílku vzniklá z cirkulační vody 1. stupně spalin se musí spolu s cirkulační vodou 2. stupně pračky spalin před vypuštěním do vodoteče či do kanalizace patřičně vyčistit ve vlastní čistírně pracích – odpadních vod. V čistírně pracích odpadních vod jsou tyto vody upravovány na kvalitativní hodnoty rovněž předepsané Směrnicí 2000/76/EC Evropského parlamentu a Rady ze dne 4. 12. 2000 o spalování odpadu (Příloha IV – Limitní hodnoty pro vypouštění odpadních vod z procesů čištění odpadních plynů). Při procesu čištění pracích vod je použito technických kvalit běžně dostupných chemikálií, jako Ca(OH)2, HCl, Na2S, FeCl3 atd.
Proces čištění pracích vod je vícestupňový: Neutralizace V prvním stupni se odpadní vody neutralizují vápenným mlékem (10%) na hodnotu cca pH 6. K obrácené
korekci hodnoty pH je k dispozici kyselina solná – HCl (32%). Srážení Ve druhém stupni se pozvolna zvýší hodnota pH a zároveň se přidá roztok Na2S, který převede rozpuštěné těžké kovy do jejich chemicky nejméně rozpustného stavu sirníků kovů. Vločkování – flokulace Ve třetím stupni se musí odstranit zbytkový Na2S, který musí být z technologických důvodů přidáván s malým stechiometrickým přebytkem. Tento přebytek se nyní odstraní pomocí vodného roztoku FeCl3, tvoříce jednak FeS, ale zároveň i zárodky sedimentačních vloček, které na sebe vážou i sirníky těžkých kovů. Ke zlepšení sedimentace se zde ještě přidá malé množství flokulantu. Sedimentace – filtrace/příprava druhotné suroviny V následujícím stupni se nechá odpadní voda pomalu procházet sedimentační nádrží. Vločky nečistot se oddělí od čisté přepadové vody. Přepadová voda protéká kontinuální kvalitativní kontrolou a je dále odvedena do vodoteče či do kanalizace. V případě nedodržených parametrů se celé průtokové množství vrátí na začátek procesu a až do dodržení parametrů se odtok přeruší. Vyrovnávací nádrže mají dostatečnou (několikahodinovou) kapacitu pro zadrženou vodu. Usazené nečistoty v sedimentátoru se periodicky odvádějí do zahušovače kalů. Zde se koncentrovaný kal s obsahem nerozpustných těžkých kovů (ve formě sirníků, respektive hydroxidů kovů) shromažuje před odvodněním v patřičném filtru (tzv. svíčkový filtr). V následujícím stupni se ve filtru periodicky odvodní kal do pastovitého až tuhého stavu. Se zbytkovou vlhkostí až cca 80 % vypadne odvodněný kal (cca 120 kg/h nebo cca 10 kg/tunu odpadu). Filtrační koláč (kal z úpravny odpadních vod) obsahuje zvýšenou koncentraci těžkých kovů, zejména přes 20 % zinku. Zkušenosti v závodě na energetické využívání odpadu města Bern (KVA Bern – Kehrichtverwertungsanlage) ukazují, že lze výše popsaný odvodněný kal používat ve zpracovatelských závodech hutního průmyslu jako surovinu pro recyklaci zinku. Tato cesta není dosud v České republice zabezpečena a filtrační koláč je odvážen (ročně cca 1000 tun) na skládku nebezpečného odpadu přes to, že těžké kovy jsou ve filtračním koláči, jak je výše zmíněno, ve formě sirníků, respektive hydroxidů.
Redukce emisí oxidů dusíku ze spalin (Denox) Při každém spalovacím procesu vznikají oxidy dusíku. Emise NOx se ve spalinách při spalování odpadů (jakož i jiných spalovacích procesech) pohybují mezi 300 až cca 450 mg NO2/Nm3. V pračce spalin se odstraní pouze nepatrná část vodou rozpustného NO2 (maximálně 5 %). Ve spalinách se však vyskytuje převážná část oxidů dusíku jako NO, pro jehož redukci byly vyvinuty vhodné technologie (SNCR – nekatalyticky, SCR – katalyticky na výstupu z pracího procesu spalin a před vstupem do pracího procesu spalin, aktivní koksový filtr). Jak je uvedeno, v zařízení TVO Liberec je zabudován systém SNCR (selective non-catalytic reduction) pro snížení oxidů dusíku ve spalinách, který umožňuje bezproblémové dosažení limitních emisí NO2 Směrnice 2000/76/EC Evropského parlamentu a Rady ze dne 4. 12. 2000 o spalování odpadu.
48 TVO Liberec – násypné zařízení
Technologický postup procesu SNCR spočívá ve vstřikování vodního roztoku čpavku (25 váh. % vodní roztok NH4OH) do radiačního prostoru kotle v daném teplotním rozsahu 850 – 1050 °C. Výsledná hodnota emise je kontinuálně měřena a množství reagentu je patřičně regulováno. Nepatrné množství technologicky nutného stechiometrického předávkování čpavkové vody je odloučeno v pračce spalin.
REDUKCE EMISÍ LÁTEK TYPU PCDD/PCDF (DIOXINŮ/FURANŮ) Redukci emisí PCDD, PCDF je možno v zásadě docílit několika způsoby (reaktor na principu aktivního uhlí či koksu, zavedení aktivního uhlí či koksu do pracích okruhů 2° čištění spalin, keramický katalyzátor s oxidy ušlechtilých kovů, textilní filtr s katalytickou vložkou, využívání SNCR). Při projektování zařízení TVO byly však využity již technologické možnosti k tzv. primární redukci emisí těchto látek, které jsou následně uvedeny: Spalovací a dopalovací prostory jsou dimenzovány dostatečně veliké, aby došlo dokonalému rozkladu chlorovaných aromatických uhlovodíků. Popílky a škváry setrvávají v odlučovacích výsypkách v „kritických teplotách“ jen nezbytně nutnou dobu, čímž je pravděpodobnost de-novo-syntézy minimalizována. Elektroodlučovač pracuje při nízkých provozních teplotách, které limitují vznik (de-novo-syntézu) dioxinů/furanů. Při aplikaci zneškodňování oxidů dusíku SNCR-technologií se zároveň redukuje kontaminace dioxi-
OCHRANA OVZDUŠÍ 3–4/2002
nů/furanů o cca 50–70 % v porovnání k procesu bez této techniky. Elektroodlučovač je dimenzován na vysoce efektivní odlučování úletového popílku. Vysoce efektivní pračka spalin zaručuje dosažení emisních hodnot hluboko pod platné normy; tímto je zaručená i minimální emise organických sloučenin do atmosféry. Souhrn výše uvedených realizovaných primárních opatření umožňuje emise látek PCDD/F na úrovni 1,0 – 1,5 ngTE/Nm3. Jak uvedeno, stanovuje Směrnice 2000/76/EC Evropského parlamentu a Rady ze dne 4. 12. 2000 o spalování odpadu emisní limit látek PCDD/F a to 0,1 ngTE/Nm3. V libereckém zařízení TVO je od července 2001 v provozu zařízení k omezování emisí látek PCDD/F na principu adsorpce organických látek PCDD/F na aktivní uhlí v letu. Výsledky měření v březnu 2002 byly v rozmezí 0,14 – 0,23 ngTE/Nm3. Při měření v dubnu 2002 byly emise látek PCDD/F 0,09 ngTE/Nm3. Zařízení se dále optimalizuje. Předpokládá se dosažení emisí látek PCDD/F trvale pod úrovní 0,1 ngTE/Nm3. Zařízení sestává z následujících základních částí: silo aktivního uhlí plnící zařízení sila (aktivní uhlí je dodáváno v systému Big – Bag) dávkovací zařízení pneumatické dopravní zařízení dávkovací místa (na sací či výtlačné straně spalinového ventilátoru filtrace použitého aktivního uhlí z prací vody pračky spalin (prací voda zbavená aktivního uhlí je používána pro extrakci úletového popílku) procesní potrubí Použité, od prací vody pračky spalin oddělené, aktivní uhlí je dávkováno do systému čištění pracích vod, kde je následně vyloučeno do filtračního koláče jako konečného zbytkového produktu z procesu čištění pracích vod. Každopádně bude nutné zkoumat, do jaké míry přítomnost aktivního uhlí ovlivní možnost využívání filtračního koláče jako druhotné suroviny ke zmíněnému získávání zinku. Zařízení TVO je koncipováno tak, že je možné instalovat v podstatě kterýkoliv systém k omezování emisí látek typu PCDD/PCDF. V současné době je rovněž zvažována instalace keramického katalyzátoru s oxidy vzácných kovů nebo textilního filtru s katalytickou vložkou.
Literatura, zdroje [1] [2]
[3]
[4] [5] [6]
Směrnice 2000/76/EC Evropského parlamentu a Rady ze dne 4. 12. 2000 o spalování odpadu. Hyžík, J.: Možnosti omezení emisí organických látek typu PCDD/PCDF – „dioxinů a furanů“ ze spaloven komunálního odpadu, Odpady, Odborný časopis pro odpadové hospodářství a ekologii, Praha 1999. Hyžík, J.: Teorie a praxe energetického využívání odpadu, Enviromentální Aspekty, časopis Českého ekologického manažerského centra, Praha, 2000. Hyžík, J.: Liberecký Temelín, Odpady, Odborný časopis pro odpadové hospodářství a ekologii, Praha 2000. Protokoly o autorizovaném měření emisí firmy INPEK, Praha. Podklady a záznamy EIC spol.s r.o.
Celková pohled na zařízení TVO
Spalovna Liberec – procesní schéma
