R.2

Seminarium na temat
„Ograniczania emisji dioksyn z sektora metalurgicznego w Polsce”
(Warszawa, 21 marca 2005 r.)
R.2
Spis treści
Dioksyny i furany –
metody redukcji w przemyśle
stalowym
O Wprowadzenie
O Dioksyny i furany – właściwości i mechanizmy powstawania
O Zasady redukcji dioksyn i furanów
O Redukcja dioksyn i furanów w piecach łukowych
O Dokument referencyjny BAT
O Wnioski
Dr. Jens Apfel
Badische Stahlwerke Kehl/Germany
Odlotowa emisja PCDD/PCDF w stalowni BSW
od 1986 do 2001
Rok założenia 1968
O
1,97 milionów t wyrobów
walcowanych (2004)
O
2 piece łukowe (90 t)
O
2 walcownie
O
walcówka zbrojeniowa
O
750 zatrudnionych
Pierwszy pomiar
dioksyn/furanów w
hucie stali w roku
1986
2.5
2
ng TE/Nm3
O
1.98
1.5
0.93
1
Wartosci graniczne
0,5
0.5
0.22
0,3
0.144
0.065
0.053
1995
1997
0.066
0,1
0.052
0
1986
1990
1993
1994
1999
2001
year
1
Dioksyny i furany – substancje niebezpieczne
O Znane opinii publicznej Europy od roku 1976 tj. od katastrofy
przemysłowej w Seveso, Włochy.
O “Produkt uboczny” preparatu Agent Orange stosowanego przez
USA w Wietnamie
Europejskie przepisy dotyczące dioksyn i furanów
Wartości dopuszczalne mają swoje źródło w spalarniach odpadów:
Dyrektywa 2000/76/EC w sprawie spalanina
odpadów
0,1 ng TEQ / Nm3
PCDD/PCDF
maja cechy lipolityczne, wskutek czego są
akumulowane w mleku matki
oddziałują na układ immunologiczny
powodują zaburzenia metaboliczne
wywołują choroby wątroby
są rakotwórcze
Spis treści
Dopuszczalne wartości zależnie różnią od rodzaju przemysłu
i kraju. Jednak normą przyszłościową jest 0,1 ng TEQ / Nm3!
Dioksyny i furany - trochę chemii
H
O Wprowadzenie
O Dioksyny i furany – właściwości i mechanizmy powstawania
O Zasady redukcji dioksyn i furanów
O Redukcja dioksyn i furanów w piecach łukowych
O Dokument referencyjny BAT
Cl
9
H
O
1
O
4
10
8
2
7
Cl
Cl
5
H
H
H
9
1
8
2
7
3
6
Cl
Cl
H
Cl
Cl
3
6
O
4
5
H
Cl
H
O Wnioski
2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-(p)-dioxin
2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-furan
2
Dioksyny i furany - Równoważniki toksyczności
dawki Toxicity equivalent factors
Najbardziej toksycznymi jest 17 związków z atomami chloru
w pozycjach 2, 3, 7 i 8
Dioksyny i furany – Właściwości fizyczne
O Dioksyny i furany są cieczami o wysokiej temperaturze wrzenia
Każdy z tych związków wykazuje inny stopień toksyczności
17
CPCDD/PCDF = å fi • ci
i=1
fi : równoważnik toksyczności
ci: stężenie pojedyńczego związku
Dioksyny i furany - Mechanizm powstawania
O Heterogeniczne reakcje określonych prekursorów
organicznych (t.j. chlorofenoli) na powierzchni cząstek pyłu
przy temperaturze około 250 - 400°C.
O Dioksyny i furany mają tendencję do adsorbcji na cząsteczkach
pyłu
O Przy temp. >100 °C dioksyny i furany podlegają desorbcji od
cząsteczek pyłu zyskując, zdolność przenikania przez tkaniny
filtrów workowych.
Zakres temperatur dla powstawania dioksyn w
procesach spalania
Całkowite spalenie PCDD/PCDF i ich
prekursorów
800 °C
Niepełne spalenie PCDD/PCDF.
Przekształcenie jest możliwe przy
temperaturze poniżej 400 °C.
O Synteza de-novo bez prekursorów organicznych.
Powstawanie z węgla, tlenu i chlorków metali w
temperaturze około 300 °C.
400 °C
Przekształcenie lub synteza de-novo
związków PCDD/PCDF.
250 °C
Brak reakcji.
0 °C
3
Źródła dioksyn i furanów w przemyśle stalowym
Spis treści
O Wprowadzenie
Źródło
Czas lub miejsce
tworzenia
Wskaźnik emisji
Piec elektryczny
Początek fazy topnienia
0,07 – 9 µg TEQ / t
stali
Spekalnia
Górny zakres misy
spiekalniczej po
zapłonie
1 – 10 µg TEQ / t
spieku
Górny zakres żeliwiaka
0,03 – 10 µg TEQ / t
żelaza
Odlewnia
O Dioksyny i furany – właściwości i mechanizmy powstawania
O Zasady redukcji dioksyn i furanów
O Redukcja dioksyn i furanów w piecach łukowych
O Dokument referencyjny BAT
O Wnioski
Źródło: Standardowy zestaw do identyfikacji i oceny ilościowej uwolnień dioksyn
i furanów. Chemicals, Geneva, Switzerland, 2001
Dioksyny i furany - sposoby minimalizacji emisji
O Działania podstawowe
O Zapobieganie powstawaniu P CDD/P CD F w
układzie technologicznym.
O Działanie dodatkowe
Dioksyny i furany - Działania podstawowe
O Selekcja surowca (bez olejów, związków organicznych, węgla i
innych materiałów stanowiących prekursory tworzenia
PCDD/PCDF).
O “Oczyszczanie“ złomu (do pieców elektrycznych).
O Rozkład lub adsorpcja P CDD/P CDF w układzie
gazów odlotowych.
Istotne zmniejszenie powstawania PCDD/PCDF w wyniku działań
podstawowych jest trudne jeśli zgoła nie niemożliwe.
4
Dioksyny i furany - Działania dodatkowe
O Zapobieganie wtórnemu tworzeniu przez szybkie
schłodzenie gazów odlotowych w komorze natryskowej do
temperatury poniżej temperatury reakcji, tj. 250 °C
O Adsorpcja PCDD/PCDF za pomocą wegla aktywowanego
albo lignitu w postaci wypełnienia reaktora albo dodatku
do gazów odlotowych.
Spis treści
O Wprowadzenie
O Dioksyny i furany – właściwości i mechanizmy powstawania
O Zasady redukcji dioksyn i furanów
O Redukcja dioksyn i furanów w piecach łukowych
O Dokument referencyjny BAT
O Wnioski
O Rozkład katalityczny PCDD/PCDF w specjalnym
urządzeniu filtrowym na szczycie układu kominowego.
Redukcja dioksyn i furanów w piecu elektrycznym
Szybie schładzanie za pomocą wtrysku wody
O Dopalanie. Wypalanie PCDD/PCDF
O Szybkie schłodzenie gazów odlotowych pieca, zapobiegające wtórnemu
tworzeniu się PCDD/PCDF
O Efektywny i niezawodny układ usuwania pyłów przy odpowiedniej
temperaturze
O Wtrysk lignitu (węgla aktywowanego) do adsorpcji PCDD/PCDF
(complementarnie)
5
Kontrola wtrysku wody
Mieszanie pierwotnych gazów odlotowych z wtórnymi
jest niezbędne dla rozcieńczenia wilgoci.
Punkt mieszania
O
Modelowanie za pomocą
symulacji CFD.
(Modeling by CFD
simulation).
O
Ilość wody kontrolowana
jest przez temperaturę na
wylocie komory
wtryskowej.
O
Całkowita ilość wody
wtryskiwanej ulega
wyparowaniu.
Komora natrysku
Efektywny i niezawodny układ odpylania w instalacji
spełniającej najwyższe wymagania sztuki
inżynierskiej
Zasada wtrysku lignitu
Wkład filtracyjny
Średnia roczna
emisja pyłów w
zakładach BSW:
1.8
1.6
0.4 mg/Nm3
1.4
Stacja filtrów workowych 1
Średnia stacji filtrów workowych 2
Gazy oczyszczone
Gazy surowe
Średnia stacji filtrów workowych 1
1
0.8
Stacja filtrów 2
0.6
Adsorpcja odbywa się na
powierzchni wkładu
filtracyjnego.
0.4
0.2
Niezbędne jest
równomierne
rozmieszczenie lignitu.
2000-12-18
2000-12-04
2000-11-20
2000-11-06
2000-10-23
2000-10-09
2000-09-25
2000-09-11
2000-08-28
2000-08-14
2000-07-31
2000-07-17
2000-07-03
2000-06-19
2000-06-05
2000-05-22
2000-05-08
2000-04-24
2000-04-10
2000-03-27
2000-03-13
2000-02-28
2000-02-14
2000-01-31
2000-01-17
0
2000-01-03
mg/m³
1.2
Cząsteczki pyłu
Cząsteczki lignitu
6
Sposób wtryskiwania lignitu – równomierne
rozmieszczenie
Agenda
Główny kanał gazów odlotowych
O Wprowadzenie
O Dioksyny i furany – właściwości i mechanizmy powstawania
O Zasady redukcji dioksyn i furanów
O Redukcja dioksyn i furanów w piecach łukowych
Natrysk lignitu
O Dokument referencyjny BAT
O Wnioski
O 20 - 40 kg/h lignitu
O 800 - 1000 Nm3/h przepływu powietrza
O miejscem adsorpcji są wkłady filtracyjne
Dokument referencyjny BAT (BREF) opisuje metody już
stosowane i uznane za najlepszą praktykę przy
określonych zastosowaniach.
Dokument referencyjny BAT (BREF) opisuje metody już
stosowane i uznane w praktyce za najodpowiedniejsze
do określonych zastosowań.
O Zalecenie dla spiekalni:
O Zalecenia dla odlewni:
Działania podstawowe
Recyrkulacja gazów odlotowych,
selekcja surowca.
Działania dodatkowe
Filtry workowe i wtrysk węgla albo
odpylanie mokre
Działania podstawowe
Recyrkulacja gazów odlotowych,
selekcja surowca.
Działania dodatkowe
Dopalanie, szybkie schładzanie,
filtry workowe i wtrysk węgla (w
miarę potrzeby).
7
Agenda
Kierunkowe zasady redukcji dioksyn i furanów są
zawsze i wszędzie takie same.
O Wprowadzenie
O Wytwarzanie wysokich temperatur (> 600 °C) dla zniszczenia
dioksyn i furanów.
O Dioksyny i furany – właściwości i mechanizmy powstawania
O Zasady redukcji dioksyn i furanów
O Redukcja dioksyn i furanów w piecach łukowych
O Dokument referencyjny BAT
O Wnioski
O Szybkie schłodzenie gazów odlotowych zapobiega wtórnego
tworzenia dioksyn i furanów.
O Niezawodny i efektywny układ wychwytywania pyłów w niskich
temperaturach (< 100 °C) celem zatrzymania zaadsorbowanych
dioksyn i furanów w odpylaczu.
O Wtrysk węgla celem polepszenia stopnia adsorpcji na
cząsteczkach pyłu.
8