TECHNOLOGIE OCHRANY OVZDUŠÍ Přednáška č. 8
Přednášející: Ing. Marek Staf, Ph.D. tel. 220 444 458; e-mail
[email protected] budova A, ústav 216, č. dveří 162 Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 1.
Osnova přednášky Emisní limity pro spalování odpadu
Základní popis spalovny s využitím získaného tepla
Detailnější popis spalovny Praha - Malešice
Metody záchytu emisí ze spalování odpadu
Alternativy konstrukčního řešení
Problematika tvorby PCDD/F
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 2.
Často používané zkratky SKO
Spalovna komunálního odpadu
SNO
Spalovna nebezpečného odpadu
MSW
Municipal Solid Waste (tuhý komunální odpad)
TKO
Tuhý komunální odpad
RDF
Refuse Derived Fuel (palivo vyrobené z odpadu)
MWC
Municipal Waste Combustor (spalovna komunálního odpadu)
HWI
Hazardous Waste Incinerator (spalovna nebezpečného odpadu)
ZEVO
Zařízení na energetické využití odpadu
TEQ
Toxic Equivalent (toxický ekvivalent – pro přepočet obsahu PCDD a PCDF)
BCD
Base Catalytic Decomposition (bazický katalytický rozklad)
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 3.
Emisní limity pro spalovny odp. Zákon č. 201/2012 Sb.
− Definice vycházející ze zákona − Tepelným zpracováním odpadu se rozumí oxidace odpadu nebo jeho zpracování jiným termickým procesem, včetně spalování vzniklých látek, pokud by tím mohlo dojít k vyšší úrovni znečišťování oproti spálení odpovídajícího množství zemního plynu o stejném energetickém obsahu.
− Spalovnou odpadu se rozumí stacionární zdroj určený k tepelnému zpracování odpadu, jehož hlavním účelem není výroba energie ani jiných produktů, a jakýkoliv stacionární zdroj, ve kterém více než 40 % tepla vzniká tepelným zpracováním nebezpečného odpadu nebo ve kterém se tepelně zpracovává neupravený směsný komunální odpad.
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 4.
Emisní limity pro spalovny odp. Zákon č. 201/2012 Sb. (příloha č. 4)
− Kontinuální měření emisí: − Provádí (mimo jiné) stacionární zdroj, ve kterém je tepelně zpracován odpad, pro oxidy dusíku vyjádřené jako oxid dusičitý, oxid uhelnatý, tuhé znečišťující látky, celkový organický uhlík, plynné anorganické sloučeniny chloru vyjádřené jako chlorovodík, plynné anorganické sloučeniny fluoru vyjádřené jako fluorovodík a oxid siřičitý. Pozn. Zatímco pro energetiku se kontinuální měření týká zdrojů o tepelném příkonu 50 MW a vyšším, u odpadů není příkon určen.
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 5.
Emisní limity pro spalovny odp. Vyhláška č. 415/2012 Sb.
− Příloha č. 4 (podmínky provozu pro stacionární zdroje tepelně zpracovávající odpad) – kontinuální měření
Pozn. 3) možnost udělení výjimky pro CO a fluidní spalování Ref. obsah kyslíku 11 % (pro oleje 3 %); Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 6.
Emisní limity pro spalovny odp. Vyhláška č. 415/2012 Sb.
− Příloha č. 4 (podmínky provozu pro stacionární zdroje tepelně zpracovávající odpad) – jednorázová měření
Specifické emisní limity pro cementářské pece (odpad s palivem)
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 7.
Pravidla provozu spaloven Obecné podmínky pro ochranu ovzduší
− − − −
Teplota spalin těsně u stěny dohořívací komory min. 850 °C; Obsah kyslíku za posledním přívodem vzduchu min. 6 % obj. Doba zdržení spalin za výše uvedených podmínek min. 2 s; Pozor ! Je-li spalován pentachlorfenol (v jakékoli koncentraci) nebo chlorované látky > 1 % hm. ⇒ T zvýšena na min. 1 100 °C;
Typické emise (v případě komunálního odpadu)
− − − − − − −
TZL
do 4 g.m-3
Těžké kovy (páry) Cd, Hg, Pb, Zn řádově jednotky mg.m-3 HCl
600 – 1 500 mg.m-3
HF
3 – 30 mg.m-3
SO2
200 – 500 mg.m-3
NOx
200 – 500 mg.m-3
Uhlovodíky
řádově jednotky mg.m-3
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 8.
Odlučování prachu ve spalovnách Použití odlučovačů TZL
− − − −
První stupeň čištění spalin; Účinnost musí být vyšší než 99 %; Nejčastěji elektrofiltry; Obvykle 5 samostatných sekcí (4 činné + rezerva)
− Teplota plynu max. 350 °C − Na hraně splnění emisního limitu ⇒ do budoucna pravděpodobně neudržitelné
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 9.
Odlučování prachu ve spalovnách Použití odlučovačů TZL
− − − −
První stupeň čištění spalin; Účinnost musí být vyšší než 99 %; Perspektivní tkaninové odlučovače; Materiál expandovaný PTFE (teflon)
− Teplota plynu max. 250 °C − Spolehlivě plní emisní limit − Problém se zanášením (pozor na vlhkost)
− Velká tlaková ztráta − Náročné na elektrický ventilátor
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 10.
Odlučování prachu ve spalovnách Použití odlučovačů TZL
− − − − − − − − −
První stupeň čištění spalin; Účinnost musí být vyšší než 99 %; Méně často užívány Venturiho d. Účinné i pro částice 10-1 µm Prudké chlazení plynu Spolehlivě plní emisní limit Náročné na vodní hospodářství Často řazeny do série Problém se tvorbou úsad
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 11.
Základní princip funkce spalovny Typy roštů (Zdroj: Springer)
− Pásový rošt Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Posuvný rošt Snímek 12.
Základní princip funkce spalovny Roštový systém
(Zdroj: MHPS Group)
− Mechanismus posuvného roštu Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 13.
Základní princip funkce spalovny Roštový systém s pevným roštem (Zdroj: Bertsch)
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 14.
Technol. spalovny Praha-Malešice Zařízení na energetické využívání odpadů ZEVO (Zdroj: Pražské služby)
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 15.
Technol. spalovny Praha-Malešice Základní parametry zařízení (Zdroj: Pražské služby)
− Spalovací kotle
4 ks; každý se 6 válcovými rošty (rotačními); spalovací kapacita 15 tTKO/h (pro kotel); v provozu obvykle 3 kotle + 1 záložní;
− Energetická produkce max. 40 tpáry/h (pro kotel); parametry prim. páry 235 °C / 1,37 MPa; menší část páry využita technologií a v rámci dodávek odběratelům, větší část pro kogeneraci (elektřina + teplo); elektřina distribuována přes PRE, a.s. do veřejné sítě (napětí 22 kV, pára a horká voda přes Pražskou teplárenskou, a. s. podnikům a domácnostem. Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 16.
Technol. spalovny Praha-Malešice Základní parametry zařízení (Zdroj: Pražské služby)
− Roční bilance
Hmotnost spáleného TKO 300 000 t/r; Vlastní spotřeba elektřiny 30 000 MWh; Elektřina do veřejné sítě 45 000 MWh; Teplo do sítě PT a.s. 0,85×106 GJ;
− Další vstupy a výstupy Zapalovací a stabilizační palivo je zemní plyn (výhřevnost 34,1 MJ/ m3); Výhřevnost TKO 8 – 12 MJ.kg-1; Roční produkce škváry 78 000 t; Tuhé nečistoty z čištění spalin 8 400 t/r; Vytříděný železný šrot 5 000 t/r.
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 17.
Technol. spalovny Praha-Malešice Standardně dodržované provozní parametry (Zdroj: Pražské služby)
− Dodávaná pára
Tlak 1 – 1,1 MPa (smluvně dosud 0,9 MPa); Teplota 220 °C (smluvn ě dosud 200 °C); (pro firmy Pragolaktos, Coca-cola,Prefa a další)
− Dodávaná voda
115 – 135 °C (vratka 50 – 70 °C);
− Odebíraný TKO
Výhřevnost 8,0 – 12 MJ/kg; Vlhkost max. 35 %; Popel max. 20 – 30 % hm.;
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 18.
Technol. spalovny Praha-Malešice Všeobecné schéma technologie (Zdroj: Pražské služby)
SCR DeNOx + DeDiox
1. a 2. stupeň vypírky
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 19.
Technol. spalovny Praha-Malešice Areál spalovny (Zdroj: Pražské služby)
− Inženýrské sítě a kabelové rozvody uloženy pod komunikacemi, odstavnými plochami a nezastavěnými plochami zeleně;
− Kolektorová přípojka pod zemí spojuje kotelnu (hlavní výrobní blok) s Teplárnou Malešice (horkovody, parní potrubí, potrubí DEMI vody, topné vody, potrubí kondenzátu).
− Hlavní výrobní blok – objekt kotelny s kotli na TKO, rozvodnou, chemickou a tepelnou úpravou vody
− Venkovní atmosférická nádrž DEMI vody o objemu 180 m3 a nádrž vratného kondenzátu 25 m3.
− Zásobník odpadu (bunkr) železobetonový, vně budovy kotelny; − Objekt dvoustupňového čištění spalin navazuje na objekt kotelny. − Samostatně turbinová hala s turbogenerátorem a pomocnými systémy (krytý transformátor 6,3 kV / 22kV vně haly).
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 20.
Technol. spalovny Praha-Malešice Popis spalovacího prostoru TKO a kotle (Zdroj: Pražské služby)
− Instalovány 4 kotle, každý se 6 válcovými rošty sklonu 30°; − Tzv. ostrá pára (teplota 235 °C, tlak 1,37 MPa) z v ětší části pro pohon kogenerační jednotky v turbínové hale;
− Kotel jednobubnový, s přirozenou cirkulací; − Provedení kotle: Membránový, třítahový (ve
druhém
tahu
umístěna konvekční kotlová plocha (svislé šoty) Ve třetím tahu ohřívák předsoušecího vzduchu, konvekční přehřívák a ohřívák vody.
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 21.
Technol. spalovny Praha-Malešice Technologie čištění spalin (Zdroj: Pražské služby)
− Základní součásti technologie čištění spalin: 1.
Převáděcí kouřovod kotel – rozprašovací sušárna
2.
Rozprašovací sušárna
3.
Převáděcí kouřovod rozprašovací sušárna – elektrostatický odlučovač
4.
Elektrostatický odlučovač (elektrofiltr)
5.
Převáděcí kouřovod elektrofiltr – SCR reaktor DENOx/DeDiox (s hořákovou jednotkou, nástřikem čpavkové vody za ní a statickým směšovačem)
6.
SCR reaktor DeDiox/DeNOx
7.
Převáděcí kouřovod SCR reaktor – rekuperační výměník
8.
Rekuperační výměník spaliny/voda
9.
Pomocný spalinový ventilátor s regulací otáček
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 22.
Technol. spalovny Praha-Malešice Technologie čištění spalin (Zdroj: Pražské služby)
− Základní součásti technologie čištění spalin: 10. Převáděcí kouřovod pomocný kouřový ventilátor – chladič spalin (quench) 11. Předpračka s chladičem spalin a odlučovačem kapek, s vlastním a rezervním oběhovým čerpadlem 12. Absorbér s odlučovačem kapek, s vlastním a rezervním oběhovým čerpadlem 13. Převáděcí kouřovod odlučovač kapek absorbéru – vodní ohřívák spalin (WAGAVO) 14. Vodní ohřívák spalin (WAGAVO) 15. Převáděcí kouřovod ohřívák spalin – spalinový ventilátor 16. Spalinový ventilátor s regulací otáček 17. Převáděcí kouřovod spalinový ventilátor-společný komín
− + pomocná zařízení: (jímky, nádrže atd.) Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 23.
Technol. spalovny Praha-Malešice Technologie čištění spalin (Zdroj: Pražské služby)
− Princip technologie čištění spalin: Předčištění v rozprašovací sušárně, odloučení TZL v elektrostatickém odlučovači; Následné mokré vypírání vápennou suspenzí obohacenou aktivním uhlím (ve dvou reaktorech – pračka a absorbér)
− Každý kotel má samostatnou linku na čištění spalin. − Vypírací vápenná suspenze: Tvorba hašením páleného vápna CaO třídy VJM 90, do kterého je přimíšeno upravené aktivní uhlí o obsahu cca 10 – 11 % hm. Směs dodávána do ZEVO pod názvem Sorbalit; Aktivní uhlí přidáváno za účelem odstraňování těžkých kovů (zejm. Hg) metodou adsorpce a snižování obsahu organických látek (zejm. PCDD a PCDF). Hlavní způsob odstraňování látek PCDD/F následně jejich katalytickou destrukcí – Dediox. Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 24.
Technol. spalovny Praha-Malešice Technologie čištění spalin (Zdroj: Pražské služby)
− Hlavní způsob odstraňování látek PCDD/F katalytickou destrukcí – Dediox.
− Surové spaliny:
Teplota 230 – 270 °C Vysoké obsahy polutantů SO2 (SOx) HCl HF Pevné částice NOx CO, CO2 těžké kovy (zejm. Hg a její sloučeniny) PCDD, PCDF aj.
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 25.
Technol. spalovny Praha-Malešice Technologie čištění spalin (Zdroj: Pražské služby)
− Neodprášené spaliny vedeny pod strop rozprašovací sušárny na rozprašovací kolo;
− Zde se spaliny uvedou do rotačního pohybu a v opačném směru točení je do spalin rozprašovacím kolem rozprašována upravená odpadní suspenze z pračky a absorbéru.
− Teplotou spalin ze suspenze odpařena voda a částice suspenze vynášeny ze dna sušárny
− Suché částice suspenze shromažďovány jako sekundární odpad (dle Katalogu odpadů „Pevné odpady z čištění odpadních plynů“ kat.č. 19 01 07*, kategorie N)
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 26.
Technol. spalovny Praha-Malešice Technologie čištění spalin (Zdroj: Pražské služby)
− Suché částice suspenze shromažďovány jako sekundární odpad Reálně suché částice směs tří odpadů: Vápenaté soli (CaSO4.2H2O aj.) + soli těžkých kovů + hydroxidy těžkých kovů (kat. č. 19 01 07) Upotřebené aktivní uhlí z čištění spalin (kat. č. 19 01 10*, kategorie N) Popílek obsahující nebezpečné látky (kat. č. 19 01 13*, kategorie N. )
− Použitá technologie čištění spalin neumožňuje tři výše popsané nebezpečné odpady tj. kat. číslo 19 01 07*, 19 01 10* a 19 01 13* od sebe separovat.
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 27.
Technol. spalovny Praha-Malešice Technologie čištění spalin (Zdroj: Pražské služby)
− Z rozprašovací sušárny spaliny vedeny přes třísekční elektrofiltr, v němž jsou odloučeny TZL.
− Spaliny vystupující z elektrofiltrů mají teplotu cca 190 °C. − Dále pokračují kouřovodem do SCR reaktoru DeDiox/DeNOx Katalytická destrukce dioxinů a furanů a snížení obsahu NOx pomocí vstřikované čpavkové vody. (katalyzátor na bázi V, W, Ti)
− Dále spaliny pokračují do pračky. V horní části pračky chladič spalin (quench) ⇒ ochlazení na 70 – 65 °C (ochrana vnit řního pogumování pračky před tepelným poškozením)
− Spaliny procházející pračkou souproudně sprchovány vápennou suspenzí vstřikovanou pomocí trysek
− Odloučení HCl, HF, HBr, Hg, dalších těžkých kovů a zbytků prachu a případných POPs (PCDD/F). Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 28.
Technol. spalovny Praha-Malešice Technologie čištění spalin (Zdroj: Pražské služby)
− Aby se zabránilo přechodu zbytku rtuti ve formě sublimátu HgCl2 (vysoce toxický) do plynné fáze, udržuje se v pračce kyselé prostředí pH = 1,1
− Rtuť zůstává v suspenzi ve formě málo těkavého kalomelu – Hg2Cl2,
− Rtuť, ostatní těžké kovy a organické látky je prakticky všechna zachycena již v rozprašovací sušárně při prvním kontaktu s aktivním uhlím, obsaženým ve vyčerpané suspenzi.
− Dále pokračují spaliny přes odlučovač kapek do absorbéru. − Odlučovač kapek zabraňuje unášení malých kapek suspenze z pračky do absorbéru a vzájemného ovlivňování pH.
− Spaliny procházejí absorbérem ze spodní části směrem vzhůru (protiproud).
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 29.
Technol. spalovny Praha-Malešice Technologie čištění spalin (Zdroj: Pražské služby)
− V absorbéru spaliny rovněž promývány vápennou suspenzí − Úkolem absorbéru je odloučit ze spalin SO2 a zbytky HCl, HF, těžkých kovů a zbytku organických perzistentů. (pH se udržuje přidáváním vápenné suspenze mezi 5 – 6).
− SO2 (který zabraňuje v pračce přechodu rtuti z jednomocné formy na dvojmocnou) reaguje se suspenzí Ca(OH)2 na Ca(HSO3)2, který se oxiduje přítomným kyslíkem za vzniku energosádovce CaSO4.2H2O.
− Hustota
lázně do zahušťovače.
je
udržována
odpouštěním
suspenze
− Vyčištěné spaliny za absorbérem 60 - 65 °C − Pro zlepšení rozptylu a zabránění kondenzace vody (koroze) ohřívány v horkovodním trubkovém ohřívači spalin (WAGAVO) na 110 °C a dopravovány kou řovým ventilátorem do komína (přes kontinuální měření emisí). Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 30.
Technol. spalovny Praha-Malešice Technologie čištění spalin (Zdroj: Pražské služby)
− Spotřeba páry pro ofukovače – na kotli je umístěno celkem 12 ofukovačů
− 4 ofukovače spouštěny v automatickém cyklu cca 1 x za 24 hodin, (cyklus trvá 1/2 hodiny, používá se sytá pára o tlaku 1,3 MPa).
− Ofukovače č. 5 až 10 pracují při tlaku přehřáté páry 1,2 MPa. − Ofukovače č.11 až 12 se spouštějí pouze ručně zásahem topiče – jejich spotřeba páry je cca 400 kg/h při tlaku 1,2 MPa.
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 31.
Technol. spalovny Praha-Malešice
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 32.
Technol. spalovny Praha-Malešice Okruh čištění spalin (Zdroj: Pražské služby)
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 33.
Konstrukce spaloven TO Příklad válcového roštu
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 34.
Konstrukce spaloven TO Příklad posuvného roštu
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 35.
Obecné metody ve spalovnách Možnosti odlučování plynných znečišťujících látek
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 36.
Obecné metody ve spalovnách Mokré postupy vypírání kyselých plynů (HCl, HF, SO2)
− Před vypírkou roztokem nebo suspenzí chlazení spalin; − Různé metody chlazení, zejm. adiabatické odpařování vody ve vodní předpračce;
− Ve vodní pračce též záchyt velké části HCl + HF (pokles pH na 0,5 – 1);
− V některých případech zpětné získávání využitelné HCl z roztoku; − Vlastní vypírka alkalickými činidly 2 – stupně (pH udržováno na neutrální úrovni 6 – 7);
− Odpadní vody obsahují těžké kovy – nelze čistit v městské ČOV; − Obvyklý postup čištění kyselých vod: alkalizace Ca(OH)2 → poté
přídavek FeCl3 + trimerkaptotriazin → vznik sraženiny Fe(OH)3, na níž se efektivně zachytí mj. těžké kovy →možno odfiltrovat.
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 37.
Obecné metody ve spalovnách Mokré postupy vypírání kyselých plynů (HCl, HF, SO2)
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 38.
Obecné metody ve spalovnách Polosuché postupy vypírání kyselých plynů (HCl, HF, SO2)
− Použití rozprašovací sušárny (viz spalovna Praha – Malešice, kde polosuchý systém užíván jako první stupeň čtyřstupňového čištění);
− Suspenze Ca(OH)2 rozprašována dvoufázovými tryskami nebo rotačním kotoučem;
− Spaliny ochlazeny na 120 – 180 °C adiabatickým odparem vody ze suspenze;
− Vysušená
suspenze s nečistotami z plynu odloučena ve tkaninovém filtru nebo v elektrostatickém odlučovači;
− Před filtr lze injektovat práškové aktivní uhlí ⇒ adsorpce PCDD/PCDF;
− Přebytek suspenze větší než u mokré vypírky ⇒ větší množství tuhého produktu (tj. sekundárního odpadu);
− Neprodukují odpadní vody ⇒ není třeba ČOV; Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 39.
Obecné metody ve spalovnách Suché postupy odlučování kyselých plynů (HCl, HF, SO2)
− Aplikován práškový CaO nebo NaHCO3; − 2 možnosti konstrukčního řešení: fluidní reaktor nebo úletový reaktor (odloučení úletu ve tkaninovém filtru);
− Ze všech metod největší nezbytné přebytky činidla vůči stechiometrii;
− Ze všech metod největší množství tuhého produktu – obtížně využitelného ⇒ nebezpečný druhotný odpad;
− Neprodukují odpadní vody ⇒ není třeba ČOV;
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 40.
Obecné metody ve spalovnách Porovnání postupů odlučování kyselých plynů (HCl, HF, SO2)
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 41.
Obecné metody ve spalovnách Podmínky provozování DeNOx systémů ve spalovnách TKO
− Spalování odpadu provozováno při nižších teplotách (cca 850 °C) ⇒ vysokoteplotní mechanismus se neuplatňuje (výraznější produkce > 1 200 °C);
− Ve větší míře než u běžných paliv se u TKO uplatňuje palivový původ NOx;
− Používána jak SNCR, tak i SCR; − SNCR: nástřik NH3 nebo CO(NH2)2 do dohořívací komory, tj. do pásma teplot 800 – 1 000 °C;
− SCR:
použití katalyzátoru V2O5 + MoO3 na keramickém nosiči TiO2 nebo Al2O3, za teplot 300 – 350 °C ⇒ metoda účinná i pro PCDD/PCDF; ve spalinách jen cca 2.10-7 – 2.10-6 % obj. zbytkového amoniaku (překročení 5.10-6 % obj. je limit pro výměnu katalyzátoru)
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 42.
Obecné metody ve spalovnách Vznik PCDD a PCDF při spalování odpadu
− Vysoce toxické, karcinogenní, mutagenní a teratogenní látky ⇒ velmi nízký emisní limit 0,1 ng.mn-3 TEQ (na obr. jsou 3 nejtoxičtější)
− Při spalování rozklad halogenderivátů, ale následná syntéza PCDD/F při chladnutí spalin ⇒ teplotní okno 200 – cca 450°C (až 600 °C). Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 43.
Obecné metody ve spalovnách Vznik PCDD a PCDF při spalování odpadu (Zdroj: Konduri & Altwicker 1994)
− Dioxiny vznikají v plynné fázi, nebo katalyticky na tuhém povrchu. − Reakce na tuhém povrchu považovány na hlavní zdroj dioxinů při spalovacích procesech.
− Pro katalyzovaný povrchový děj byly navrženy 2 mechanismy: Mechanismus přes prekurzory; Syntéza de novo;
− Prekurzorový
mechanismus uvažuje uhlovodíků (chlorbenzeny a chlorfenoly).
reakci
chlorovaných
− De novo syntéza pracuje s rekombinací uhlíku, kyslíku, vodíku a chloru.
− Poměr pyrosyntetického děje v plynné fázi, prekurzorového mechanismu a de novo syntézy není přesně kvantifikován.
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 44.
Obecné metody ve spalovnách Vznik PCDD a PCDF při spalování odpadu (Zdroj: Konduri & Altwicker 1994)
− Obecně platí:
mechanismus přes prekurzory je primární a probíhá za vyšších teplot; de novo syntéza následuje za nižších teplot;
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 45.
Obecné metody ve spalovnách Vznik PCDD a PCDF při spalování odpadu
− Prekurzorový mechanismus (více možností); − Reakce přes vznik chlorovaného fenolátu (Zdroj: Tuppurainen et al 1998):
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 46.
Obecné metody ve spalovnách Vznik PCDD a PCDF při spalování odpadu
− Prekurzorový mechanismus – katalytické vlivy prvků v popílku (Zdroj: Hinton & Lane 1991):
Hliník
negativní efekt
Chlor
žádný efekt
Uhlík
žádný efekt
Měď
silně pozitivní efekt
Draslík
pozitivní i negativní dle situace
Sodík
pozitivní i negativní dle situace
Síra
pozitivní efekt
Zinek
pozitivní efekt
Další faktory(adsorpční povrch, velikost částic) Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
žádný efekt Snímek 47.
Obecné metody ve spalovnách Vznik PCDD a PCDF při spalování odpadu
− De novo syntéza; − Maximum vzniku při teplotě 325 °C
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
(Zdroj: Milligan and Altwicker 1995):
Snímek 48.
Obecné metody ve spalovnách Vznik PCDD a PCDF při spalování odpadu
− De novo mechanismus – katalytické vlivy prvků v popílku
(Zdroj:
Hinton & Lane 1991):
Hliník
negativní efekt
Chlor
pozitivní
Uhlík
žádný efekt
Měď
silně pozitivní efekt
Draslík
pozitivní efekt
Sodík
pozitivní efekt
Křemík
negativní efekt
Síra (nízký poměr Cl/S)
silně negativní efekt
Síra (vázaná v popílku)
pozitivní efekt
Cín
pozitivní efekt
Zinek
pozitivní efekt
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 49.
Obecné metody ve spalovnách Metody záchytu PCDD a PCDF při spalování odpadu
− Více opatření vedoucích k potlačení tvorby dioxinů nebo k jejich následnému odloučení:
− Velmi rychlé ochlazení spalin (30 milisekund) pod teplotu 400 °C nebo lépe mimo dioxinové okénko < 200 °C;
− Sorpční systémy užívající aktivní uhlíkaté materiály (aktivní uhlí, aktivní polokoks);
− Selektivní katalytická redukce – kromě NOx dochází účinně i k odbourání PCDD/F;
− Katalytické tkaninové filtry – katalyzátor nanesen na vnitřní povrch filtrační tkaniny (např. typ Remedia D/F Catalytic Filter System) – funguje při teplotě 180 – 260 °C – filtrační tkanina expandovaný PTFE – umožňuje redukci z 10 na < 0,1 ng.mn-3 TEQ . Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 50.
Obecné metody ve spalovnách Sorpční záchyt PCDD a PCDF při spalování odpadu
− Funguje černouhelný aktivní koks (dražší) i hnědouhelný polokoks.
− 3 možnosti aplikace: Samostatný reaktor s pevným ložem (malé spalovny) - aplikován zrnitý adsorbent; Samostatný reaktor se sesuvným ložem (velké spalovny) - aplikován zrnitý adsorbent; Nástřik adsorbentu před tkaninový odlučovač - aplikován práškový adsorbent;
− Po použití adsorbent spálen spolu s TKO; − Metoda funguje i na těkavé těžké kovy (zejm. Hg a Cd). Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 51.
Obecné metody ve spalovnách Sorpční záchyt PCDD a PCDF při spalování odpadu
− Dvoupatrový adsorbér s pevným ložem
Ústav plynárenství, koksochemie a ochrany ovzduší
Snímek 52.