Najlepsze dostępne praktyki i technologie w procesach termicznych

Najlepsze dostępne technologie
i wymagania środowiskowe
w odniesieniu do procesów termicznych
Adam Grochowalski – Politechnika Krakowska
Termiczne metody utylizacji odpadów
•
•
•
•
•
•
•
Spalanie na ruchomym ruszcie – klasyczna metoda spalania odpadów
komunalnych wraz z instalacją do oczyszczania spalin
Spalenie (spopielanie) w piecach obrotowych wraz z instalacją do
oczyszczania spalin – zastosowanie do spalania odpadów przemysłowych,
w tym odpadów niebezpiecznych.
Spopielanie w warunkach pirolizy, dopalenie gazów pirolitycznych, bardzo
dokładne oczyszczenie spalin i ścieków – zastosowanie dla wybranych
odpadów przemysłowych.
Współspalanie w piecach cementowych
Współspalanie w urządzeniach energetycznych (spalanie paliw kopalnych)
Spalanie odpadów z zastosowaniem strumienia plazmy
Spopielanie (zwęglanie) odpadów przy zastosowaniu pola mikrofalowego.
Mechanizm wzrostu aromatyzacji
– tworzenie się sadzy w warunkach płomienia przy niedostatecznej ilości O2
>O2
>O2
>O2
>O2
Sadza lub grafit
>O2
wg. Müfit Bahadir
Wymagania zasadnicze stawiane procesom spalania
odpadów w odniesieniu do procesu de-novo powstawania
dioksyn w procesach termicznych
Dla zawartości chloru w odpadach < 1%
Temperatura spalania nie może być niższa niż
850°C, a czas przebywania spalin w tej
temperaturze musi wynosić minimum 2s
Dla zawartości chloru w odpadach > 1%
Temperatura spalania nie może być niższa niż
1100°C, a czas przebywania spalin w tej
temperaturze musi wynosić minimum 2s
Standardy emisyjne dla pieców do produkcji klinkieru cementowego
w których są współspalane odpady
DZIENNIK USTAW Z 2011 R. NR 95 POZ. 558
ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA
z dnia 22 kwietnia 2011 r.
w sprawie standardów emisyjnych z instalacji
Lp.
Nazwa substancji
Standardy emisyjne w
mg/m3u (dla dioksyn i
furanów w ng/ m3u),
przy zawartości 10 %
tlenu w gazach
odlotowych
1
2
3
1
pył całkowity
30
2
chlorowodór
10
3
fluorowodór
1
4
tlenek azotu i
dwutlenek azotu w
przeliczeniu na
dwutlenek azotu:
- dla istniejących
instalacji1)
800
- dla nowych instalacji
500
5
dwutlenek siarki
50
6
substancje organiczne
w postaci gazów i par
wyrażone jako
całkowity węgiel
organiczny
10
7
tlenek węgla
2000
8
kadm + tal
0,05
9
rtęć
0,05
10
antymon + arsen +
ołów + chrom + kobalt
+ miedź + mangan +
nikiel + wanad
0,5
11
dioksyny i furany
0,1
Standardy emisyjne dla instalacji do spalania i współspalania odpadów
Lp.
Nazwa
substancji
Standardy emisyjne w mg/m3u (dla dioksyn i furanów w ng/ m3u), przy zawartości 11 % tlenu w
gazach odlotowych1)
Średnie
dobowe
1
1
Średnie trzydziestominutowe
3
10
A
4
30
B
5
10
10
20
10
10
1
60
4
10
2
50
200
50
50
100
1503)
6
2
pył ogółem
substancje
organiczne
chlorowodór
fluorowodór
dwutlenek
siarki
tlenek węgla2)
7
Nox 1
200
400
200
Nox 2
metale
ciężkie
kadm + tal
rtęć
Metale
400
-
-
2
3
4
5
8
9
dioksyny
i furany
Średnie z próby o czasie trwania od 30 minut do 8 godzin
0,05
0,05
0, 5
Średnia z próby o czasie trwania od 6 do 8 godzin
0,1
Schemat nowoczesnej spalarni odpadów niebezpiecznych
z rusztem ruchomym i oczyszczaniem spalin z zastosowaniem katalizatorów
Ruchomy ruszt
Bremerhaven, Niemcy
Katalizator deNOx
Zasada działania katalitycznego systemu deNOx wg Thyssen
Temp. 2500C
Wizualizacja spalarni odpadów niebezpiecznych wyposażona
w wielostopniowy system oczyszczania spalin
wg EKO-TOP, Rzeszów
Schemat spalarni wg technologii ʺThermoselectʺ
Piec obrotowy piroliza
Temp. 20000C
2C + O2 → 2 CO
Spalarnia plazmowa wg projektu Wojskowej Akademii Technicznej
Plazma sprzężona
indukcyjnie
Dezintegrator mikrofalowy do odpadów niebezpiecznych
wg. EWMC, Ajax, Kanada
Dezintegrator mikrofalowy do odpadów niebezpiecznych
wg. EWMC, Ajax, Kanada
Wnętrze pieca cementowego podczas spalania olejów
zawierających toksyczne, organiczne związki chemiczne
Olej
Pył węglowy
Fot. autor
Reakcja katalityczna deNOx
kat
NOx + NH3 → N2 + H2O
kat
6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O
katalizator V2O5 + TiO2, temp. 2500C
redukcja dioksyn i PCBs o 90%
Wykorzystanie paliw
alternatywnych
z wyselekcjonowanych
odpadów przemysłowych
w cementowniach
Śodek pieca
kalcynator
Rura
wzniosu
2h dla pieca
długiego
wg Stowarzyszenia Producentów Cementu, Kraków
Palnik
główny pieca
wg Stowarzyszenia Producentów Cementu, Kraków
Wymagania stawiane paliwom
alternatywnym stosowanym w
cementowniach
•Wartość opalowa
> 17 MJ/kg
•Zawartość chloru
< 0,7%
•Zawartość siarki
< 1%
•Suma metali ciężkich <2000 ppm
•Rozdrobnienie
<40 mm
Przykładowe paliwo alternatywne
stosowane w cementowniach
wg Stowarzyszenia Producentów Cementu, Kraków
Palnik do podawania paliwa (węgiel + paliwo alternatywne)
wg Stowarzyszenia Producentów Cementu, Kraków
Adsorpcja na węglu aktywnym
Metoda ze złożem stałym
ZUSOK, Warszawa
Przykładowa Metoda ADIOX®
Wypełnienie kolumn absorpcyjnych skrubera elementami
z polipropylenu wzbogaconego węglem aktywnym
- Skuteczne usuwanie dioksyn
Metoda ADIOX®
KONKLUZJE:
Ograniczenie emisji dioksyn z procesów
termicznych można dokonać poprzez:
1. Zapobieganie powstawaniu zanieczyszczenia
2. Jeśli to niemożliwe (lub ekonomicznie nieuzasadnione)
- zniszczeniu powstałych lub pozostałych
zanieczyszczeń metodami fizycznymi i/lub
chemicznymi,
- a jeśli to niemożliwe (lub ekonomicznie nieosiągalne)
na ich wyłapaniu i poddaniu dalszej utylizacji
lub składowaniu.