Environmentálni aspekty průmyslových činností (09) Destrukce POPs/I Ivan Holoubek, Kare Karstensen, Hans-Ulrich Hartenstein RECETOX, Masaryk University, Brno, CR holoubek@recetox.muni.cz; http://recetox.muni.cz Üf evropský ř00!?'"]".^ mfl^ | MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, OPVzdelávám "%^Jr^ tondVCR EVROPSKÁ UNIE MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY pro konkurenceschopnost '<4NA«V INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Inovace tohoto předmětu je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Reducing releases: "...promote available, feasible, _practical measures.--" (1)_ Low-waste technologies % Less hazardous raw materials Recovery and recycling of wastes Good housekeeping Improved waste management Improved product quality Avoiding Cl bleaching Research Centre for Toxic Compounds in the Environment ^ http: / / recetox.muni.cz Reducing releases: "...promote available, feasible, _practical measures.--" (2)_ ^ Improved flue-gas cleaning ^ Treatment of residuals and wastes ^ Process changes - e.g. closed systems ^ Process modification - e.g. to improve combustion All these approaches are set out as valid in the Convention. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 3 The Stockholm Convention and the Corporate _Strategy_ ^> The Stockholm Convention requires fundamental changes in industry - Industry that doesn't change will be marginalised ^ The Corporate Strategy assists those changes by emphasising: - productivity & market access as routes towards the Millennium Development Goals - the role of technology transfer and capacity building towards these objectives Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 4 The objective of SC The objective of the Stockholm Convention is to protect human health and the environment from persistent organic pollutants. It differentiates between three categories of POPs: Intentionally produced POPs that are slated for elimination; Intentionally produced POPs are to be reduced and ultimately eliminated, except where there is a specified "acceptable purpose," such as disease vector control, or exempted usage, in which case the production and/or use of the substance is restricted; and POPs that are unintentionally produced as the result of human activity and which are slated for continued minimization and, where feasible, ultimate elimination of total releases derived from anthropogenic sources. f/M^\°" Research Centre for Toxic Compounds in the Environment ^ http: / / recetox.muni.cz Waste related provisions Waste related provisions of the Stockholm Convention are found in Article 6 of this Convention: "Measures to reduce or eliminate releases from stockpiles and wastes" which is the central article pertaining to wastes. The article describes and applies to three categories of POPs wastes: POPs wastes per se or POPs-containing mixtures/formulations. Examples include POPs that were intentionally manufactured, such as PCBs or a POPs pesticide, but which are now prohibited, deregistered, or, if covered by a use exemption in the Stockholm Convention, have expired or been taken out of use; Waste products and articles consisting of, containing or contaminated with a chemical listed in Annex A, B or C; and Stockpiles consisting of or containing chemicals listed in Annex A or Annex once they are deemed to be waste. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http: / / recetox.muni.cz 6 Waste handling and disposal The provisions for waste handling and disposal stipulates that each Party shall: Take appropriate measures such that wastes, including products and articles upon becoming wastes, are: Handled, collected, transported and stored in an environmentally sound manner; Disposed of in such a way that the persistent organic pollutant content is destroyed or irreversibly transformed so that they do not exhibit the characteristics of persistent organic pollutants or otherwise disposed of in an environmentally sound manner when destruction or irreversible transformation does not represent the environmentally preferable option or the persistent organic pollutant content is low, taking into account international rules, standards, and guidelines, including those that may be developed pursuant to paragraph 2, and relevant global and regional regimes governing the management of hazardous wastes; Not permitted to be subjected to disposal operations that may lead to recovery, recycling, reclamation, direct reuse or alternative uses of persistent organic pollutants. Not transported across international boundaries without taking into account relevant international rules, standards and guidelines; Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http: / / recetox.muni.cz 7 Transboundary moment of HWs The Conference of the Parties of Stockholm Convention shall cooperate closely with the appropriate bodies of the Basel Convention on the Control of Transboundary Movements of Hazardous Wastes and Their Disposal to, inter alia: Establish levels of destruction and irreversible transformation necessary to ensure that the characteristics of persistent organic pollutants are not exhibited; Determine methods that constitute environmentally sound disposal for stockpiles and for other POPs wastes; Work to establish, as appropriate, the concentration levels of the chemicals listed in Annexes A, B and C in order to define the low persistent organic pollutant content. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http: / / recetox.muni.cz 8 Stockholm Convention ^ POP stockpiles, POP-containing waste and equipment should be disposed of in such a way that the POP content is destroyed or irreversibly transformed so that they do not exhibit the characteristics of POPs. ^ Materials and equipment containing POPs are not permitted to be subjected to disposal operations that may lead to recovery, recycling, reclamation, direct reuse or alternative uses of POPs. On To favour disposal technologies with lower POPs releases (BAT & BEP) Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 9 Disposal of PCBs waste Wastes and stockpiles have to be disposed of in such a way that the persistent organic pollutant content is destroyed or irreversibly transformed so that they do not exhibit the characteristics of persistent organic pollutants or otherwise disposed of in an environmentally sound manner when destruction or irreversible transformation does not represent the environmentally preferable option. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 10 RBA PTS Projekt Prioritní problémy pokud jde o zdroje: Sklady nespotřebovaných pesticidů Region 3 Region 5 80 000 tun 12G GGG tun Další regions ~ 50 000 tun Celkově ~ 250 000 tun Nezahrnuje kontaminovaná místa - 500 000 (Eu) Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 11 RBA PTS Projekt ^ Prioritní problémy pokud jde o zdroje: ♦ Sklady/použití PCBs Kolem 1.7 milionů tůn bylo vyrobeno ^ Transformátory, kondenzátory, hydraulické kapaliny, skladování v barelech____topné oleje !? Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 12 RBA PTS Projekt Prioritní problémy pokud jde o zdroje: nové typy polutantů Záměrně vyráběné látky PBDEs, PFOS, SCCPs, ftaláty, alkylfenoly, HxBB Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 13 Nejhorší případ POPs odpadového hospodářství ukládání na skládkách r-1 i-1- Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 14 Best environmental practise - best storage practise Best environmental practise - best storage practise ^ Dočasné řešení problémů s POPs odpady do doby než bude dostupná vhodná destrukční metoda nebo dostupná kapacita pro zneškodnění ^ Ekonomicky v současné době přijatelnější a reálnější než výstavba nových zařízení pro likvidaci (spalovacích či nespalovacích) Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 16 Požadavky na akceptovatelné způsoby likvidace POPs Destrukce a/nebo nevratná transformace POPs odpadů musí dosahovat destrukční účinnosti (DE)/ destrukční a odstraňovací účinnosti (DRE) 99.9999% DRE W n - Wout 100 Win je hmotnostní rychlost POHC (POHC Principle Organic Hazardous Constituent) ve vstupujícím odpadu, Wout hmotnostní rychlost emisí POHC v proudu spalin jdoucích ze zařízení. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 17 Destrukční a odstraňovací účinnost (DRE) Destrukční a odstraňovači účinnost (DRE) DRE = 100 x [1 - (celkové množství polutantů v komínových emisích) -ŕ (celkové množství polutantů vstupující do reaktoru)] DRE ignoruje polutanty vystupující jako tuhé nebo kapalné zbytky (e.g. škvára, odpadní vody) Destrukční účinnost (DE) DE = 100 x [1 - (celkové množství polutantu ve všech typech výstupů) - (celkové množství polutantů vstupujících do reaktoru)] Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http: / / recetox.muni.cz 18 Procesy akceptovatelné Basilejskou úmluvou pro destrukci a nevratnou transformaci odpadů s obsahem POPs (Annex IVA and IVB of the Basel Convention) Proces DE/DRE (%) Cena Alkalická redukce Ne Bazicky katalyzovaný rozklad 99.99-99.9999 t Spolu-spalování v cementárenských pecích 99.99-99.9999 <- Chemická redukce v plynné fázi 99.99-99.9999 t Spalování nebezpečných odpadů 99.99-99.9999 t Elektrochemická oxidace 99.995 Oxidace stříbrem Ne Plasma arcs 99.99-99.9999 t Oxidace superkritickou vodou Ne Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 19 Destrukční technologie pro POPs Oxidatívni procesy: ^ Vysoko-teplotní spalování ^ Cementárenské pece ^ Super-kritická vodní oxidace ^> Oxidace roztavenými solemi ^> Elektrochemická oxidace ^ Pokročilé oxidační procesy Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 20 Destrukční technologie pro POPs Redukční procesy: <4n Katalytická hydrogenace Technologie solvatovaných elektronů ^ Redukce sodíkem Dehalogenační procesy - Bazicky katalyzovaná dechlorace - Alkalický polyethylen glykolátový (APEG) proces Chemická redukce v plynné fázi Pyrolýza roztavenými kovy /^^^V" Research Centre for Toxic Compounds in the Environment ^ http: / / recetox.muni.cz Destrukční technologie pro POPs Další procesy: ^ Plasma arc ^ Fotochemická degradace Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 22 Vysokoteplotní spalovací procesy A chemical reaction in which a substance reacts rapidly with oxygen with the production of heat and light. Such reactions are often free-radical chain reactions, which can usually be summarized as the oxidation of carbon to form its oxides and the oxidation of hydrogen to form water. A Dictionary of Science (Oxford University Press, © Market House Books Ltd 1999) Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 23 Vysokoteplotni spalovaci procesy ^ Větší část odpadů s PCBs a OCPs je v současnosti likvidována spalováním. Hlavním důvodem je fakt, že tyto technologie jsou v současnosti technicky dobře vyvinuté a snadno dostupné v řadě průmyslových zemí. ^ Většina těchto zařizeni se nacházi v Evropě a Severni Americe. ^ Spalovny NO jsou v některých zemich zakázány (Japonsko (PCBs) a Australia). Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 24 Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 25 Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 26 94 Vysokoteplotní spalovací procesy Spalování odpadů je metoda dostupná v průmyslovém měřítku, o jejím provozování je dostatek znalostí a informací, jenž je schopna snižovat škodlivost řady chemických látek. Základní charakteristika: Likvidace tuhých, kapalných a polokapalných odpadů, jenž nemohou být skládkovány nebo zpracovány chemiky či fyzikálně bez škodlivých vlivů na prostředí, vzhledem k jejich složení a obsahu nerozložitelných látek, Minimalizace potenciálního nebezpečí a obsahu škodlivých látek v odpadech, zvláště rozkladem organických látek, Podstatná redukce objemu a váhy, Využití energetického obsahu odpadů. f/M^\°" Research Centre for Toxic Compounds in the Environment ^7 http: / / recetox.muni.cz Vysokoteplotní spalovací procesy Figure 4-1 Al drin Destruction Criteria 1 060' i oso ' 1 040' 1 030' ď 1 020. 1 010. J 1 000' SSO' SSO' STO' S60' Temperature, C \ ~—^ _ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ 0 5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 Time at Temperature, seconds Figure 4-5 Dioxin Destruction Criteria Temperature, F s_ TOS T04 ,er pme 68S 1-6S4 N X v*, 0 5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 Time at Temperature, seconds Figure 4-3 DDT Destruction Criteria 540 530 520 £ 510' | 500 pm 480 4T0 460 Temperature, C X V X, s ~....._ 1 ~- 0 5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 Time at Temperature, seconds Figure 4-11 PCBs Destruction Criteria 1 2S0 -1 280 -1 2T0 -1 260 -1= 1 250 -a. E * 1 240 -1 230 -1 220 -1 210 - - 68S O a. E - 66S '"" X. ^_ ****** 0 5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2 Time at Temperature, seconds Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 2S pS EPA Toxic Substances Control Act (TSCA) PCB _Tncineration Criteria_ "...more complex organic halogens such as PCBs requires 1200 °C and 2 seconds residence time " A DRE of 99.9999% is required by TSCA for the incineration of PCB's Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 29 Spalovna nebezpečných odpadů pro zpracování _kapalných a plynných chlorovaných odpadů_ Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 30 Spalovací technologie - spalovna NO 31 Spalovací technologie - spalovna NO Spalovací technologie - spalovna NO Spalovací technologie - spalovna NO Příklad zařízení na čistění spalin Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 35 Příklady doporučovaných technologií pro prevenci _či redukci nežádoucích emisí POPs_ <4n <4n Cyklony a multi-cyklony Elektrostatické odlučovače - mokré, suché nebo kondensační Rukávové filtry - včetně katalytických rukávových filtrů Filtry se statickým ložem Pračkové zkrápěcí systémy - mokré, rozprašovací suché nebo ionizační Selektivní katalytická redukce (SCR) Systémy rychlého zchlazení Adsorpce uhlíkem f/M^\0" Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http: / / recetox.muni.cz Srovnání systémů na snížení emisí PCDDs/Fs Control option PCDDs/Fs removal efficiency Co-benefits Cyclones Low efficiency Coarse dust removal Electrostatic filters Low efficiency Designed for dust removal Bag filters Medium efficiency Designed for dust removal Wet scrubbers Medium efficiency Designed for dust or acid gas removal Quenching and subsequent high efficiency wet scrubber Medium to high efficiency Simultaneous reduction of dust, aerosols, HCl, HF, heavy metals and SO2 Afterburners High efficiency No residues, but quenching of flue gases required /^IIII^ Research Centre for Toxic Compounds in the Environment jj ^vT'rS/ \*>>0 http://recetox.muni.cz Srovnání systémů na snížení emisí PCDDs/Fs Control option PCDDs/Fs removal efficiency Co-benefits Catalytic oxidation (scr) High efficiency; destruction of PCDDs/Fs and other organics No residues, simultaneous reduction of NO x Catalytic bag filters High efficiency Simultaneous dust removal and NO x reduction Dry absorption in resins (carbon particles dispersed in a polymer matrix) Depends on the amount of installed material Selective for PCDDs/Fs; Material can be incinerated after use > S m 'ana t-<=nt f/^~s\\ Rese ((©) arch Centre for Toxic http://r< Compounds in the Environment 38 ecetox.muni.cz Srovnání systémů na snížení emisí PCDDs/Fs Control option PCDDs/Fs removal efficiency Co-benefits Entrained flow reactor with added activated carbon or coke/lime or limestone solutions and subsequent fabric filter. Medium to high efficiency Simultaneous reduction of various trace pollutants. Material can be incinerated after use1) Fixed bed or circulating fluidized bed reactor, adsorption with activated carbon or open-hearth coke High efficiency Simultaneous reduction of various trace pollutants. Material can be incinerated after use1) Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 39 BAT - všeobecně pro spalovací technologie ^ Design pece závisí na charakteru spalovaného odpadu. ^ Teplota je udržovaná v plynné fázi spalovací zóny v optimálním rozmezí pro kompletní oxidaci odpadů. ^ Poskytnout dostatečnou dobu zdržení (např. 2 s) a turbulentní mísení ve spalovací komoře pro úplné spalování. ^ Předehřátý primární a sekundární vzduch napomáhá spalování. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 40 BAT - všeobecně pro spalovací technologie ^ Použití kontinuálních systémů spíše než vsádkový systém kterých se snáze minimalizuje vliv najížděcích a odstavovacích dob. ^ Využít systému pro monitoring kritických parametrů spalování včetně rychlosti roštu a teploty, tlaku kapek a množství CO, CO2, O2. ^ Provádění kontrol adjustace přívodu odpadů, rychlosti roštu, teploty, objemu a distribuce primárního a sekundárního vzduchu. Instalace automatických pomocných hořáků pro udržení optimálních teplot ve spalovací komoře(ách). Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 41 On On On 0 Rotační pece jsou velmi dobře odzkoušeny pro spalování nebezpečných odpadů mohou být využity pro zpracování tuhých, pastovitých i kapalných odpadů. Vodou chlazené pece mohou být provozovány za vysokých teplot a využity pro odpady s vysokým energetickým obsahem. Konsistence odpadů (a spalování) může být zlepšena rozřezáním barelů a další zabaleného odpadního materiálů. Systém pro pravidelný přísun odpadů, např. šroubový (šnekový) dopravník drtí odpad a zajišťuje přísun konstantního množství tuhého NO do pece. f/M^\°" Research Centre for Toxic Compounds in the Environment ^ http: / / recetox.muni.cz Kondenzační elektrostatický odlučovač 43 BAT - čištění spalin Typ a rozsah použitých procesů použitých pro čištění spalin poté co opustí spalovací komoru je důležitý pro optimální provozování odlučovacích zařízení, stejně jako pro výběr ekonomicky přijatelného zařízení. Parametry důležité pro spalování odpadů, jenž ovlivňují výběr typu odlučovací technologie: ^ Typ, složení a proměnlivost odpadů ^ Typ spalovacího procesu ^ Rychlost průtoku spalin a jejich teplota ^ Dostupnost systému pro čištění odpadních vod f/M^\0" Research Centre for Toxic Compounds in the Environment ^ http: / / recetox.muni.cz BAT - čištění spalin - rukávový filtr Rukávové filtry jsou využívány pro záchyt tuhých částic, prachu, popílku apod. Tato zařízení na záchyt tuhých částic mohou účinně odstraňovat ze spalin POPs vznikající jako vedlejší produkty spalovacích procesů a vázané na povrch těchto částic unášených proudem spalin. Filtry mají obvykle 16 až 20 cm průměr rukávu, 10 m délky, jsou zhotoveny z tkaných skleněných vláken a zařazeny do série. Rukávové filtry jsou citlivé vůči kyselinám; proto jsou obvykle kombinovány s rozprašovacím vysoušecím adsorpčním systémem pro odstranění kyselin z proudu spalin. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 45 Charakteristiky materiálů pro rukávové filtry Fabric Maximum temperature (0C) Resistance Acid Alkali Physical flexibility Cotton 80 Poor Good Very good Polypropylene 95 Excellent Excellent Very good Wool 100 Fair Poor Very good Polyester 135 Good Good Very good Nylon 205 Poor to fair Excellent Excellent PTFE 235 Excellent Excellent Fair Polyamide 260 Good Good Very good Fibreglass 260 Fair to good Fair to good Fair Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 46 Elektrostatický odlučovač K nežádoucímu vzniku POPs může docházet v ESP při teplotách v rozmezí 200 °C až 450 °C. Provozování ESP v tomto teplotním rozmezí může vést ke vzniku nežádoucích POPs ve spalovacích plynech vycházejících z komína. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 47 Srovnání odlučovačů prachu Dust removal system Typical dust emission concentrations Advantages Disadvantages Cyclone and multicyclone Cyclones: 200-300 mg/m3 Multicyclones: 100-150 mg/m3 Robust, relatively simple and reliable Applied in waste incineration Only for pre-dedusting Relatively high energy consumption (compared to electrostatic precipitator) Electrostatic precipitator, dry < 5—25 mg/m3 Relatively low power requirements Can use gas temperatures in the range of 150°—350 °C but effectively limited to 200 °C by PCDD/PCDF issue (see right) Formation of PCDD/ PCDF if used in range 450°-200° C Electrostatic precipitator, wet < 5-20 mg/m3 Able to reach low pollutant concentrations Mainly applied for post-dedusting Generation of process waste water Increase of plume visibility Bag filter < 5 mg/ m3 Layer of residue acts as an additional filter and as an adsorption reactor Relatively high energy consumption (compared to electrostatic precipitator) Sensitive to condensation of water and to corrosion Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 48 Kontrola odpadů Waste type Techniques Comments Mixed municipal wastes • visual inspection in bunker • spot checking of individual deliveries by separate off loading • weighing the waste as delivered • radioactive detection Industrial and commercial loads may have elevated risks Pre-treated municipal wastes and RDF • visual inspection • periodic sampling and analysis for key properties/substances Hazardous wastes • visual inspection • sampling/analysis of all bulk tankers • random checking of drummed loads • unpacking and checking of packaged loads • assessment of combustion parameters • blending tests on liquid wastes prior to storage • control of flash-point for wastes in the bunker • screening of waste input for elemental composition e.g. by EDXRF Extensive and effective procedures are particularly important for this sector. Plants receiving mono-streams may be able to adopt more simplified procedures Sewage sludges • periodic sampling and analysis for key properties and substances • checking for stones/metal prior to drying stages • process control to adapt to sludge variation Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 49 Podávání odpadů Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 50 Rotační pec spalovny NO Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 51 Cirkulující fluidní lože 52 Probublávané fluidní lože Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 53 Termicky velmi Termicky méně stabilní stabilní organické organické látky látky jako j sou POPs 54 POPs destrukce a zvovuvytváření ve spalovně POPs- odpad Rotační pec / dopalování Výměník tepla Produkce páry kompletni rozklad za vysokých teplot při spalováni ■■■■■■■■■■ PCDD/PCDF Vysokoteplotní spalovna odpadů Zbytkové POPs v ■dj^> emisich, např. PCDDs/Fs Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 55 Vznik a rozklad PCDDs/Fs Teplota Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 56 Komerčně dostupné spalovací technologie Vysokoteplotní spalovací technologie pro likvidaci POPs 1. Rotační pece ve spalovnách Pece pro spalování nebezpečných odpadů Spalování v cementárenských pecích Spalování v pecích vápenek 2. Zplyňování ^ Zplyňování s pevným ložem BGL zplyňování ^ Vsázkové průtočné zplyňování 3. Vstřikování kapalin Vstřikování Ko-vstřikování Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 5? Komerčně dostupné spalovací technologie Spalovaí í teplota Typy I POPs o dpadů Typ spalovny Primární komora Sekundární komora L Spt Typ rotační pece Pec pro spalování NO 1000 - 1200 °C ll00 - l400 oc x x x x x Cementárenská pec* 1600 -2000 °C - x x x - x Vápenky* 1600 -2000 °C - Typ zplyňování Zplyňovač s fixním ložem 800 - 1300 °C - - x x x x BGL zplyňovač 1400 - 1600 °C - - x x - x Vsázkový průtočný zplyňovač 1600 - 1800 °C - x x - - - Typ vstřikování kapaliny Přímý nástřik 1500 - 1900 °C - x - - - - Spolu-vstřikování 1400 - 1800 °C - x x - - - L: kapaliny s obsahem tuhé fáze < 5%wt. Spu: kal, pumpovatelný za atmosférické teploty Snp: pumpovatelný za atmosférické teploty Sut: tuhé, netříděný, směsný typ Spt: tuhé, předtříděný, granulový typ * typicky limitované ve vstupu Cl , Je Rs/ Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 58 Dodávka tuhých nebezpečných odpadů Rotační pec a dopalovací komora Rozprašovací vysoušecí komora pro odpařování odpadní vody Mokré pračky pro záchyt kyslých plynů Rekuperační výměník tepla pro znovu-ohřívání plynů POPs destrukční účinnost spaloven využívající rotační pece závisí na: Teplota spalování v rotační peci > 1000 °C Teplota v sekundár ní spalovací komoře > 1200 °C Obsah O2 > 6 % obj. (typicky ~ 10 %vol.) Vícestupňový čistící systém včetně vysoce účinného stupně pro záchyt POPs (šF^í Účinnost spalovacích technologií 59 http://recetox.muni.cz Procesy v čistících stupních Clean gas 60 Rotary Kiln Units: Capacity Per Unit: Afterburner Temperature: Final Product: Residue: Start of Operation: Waste-POPs Type Accepted: Pretreatment Requirements: Input Limitation: 2 6 t/h 1100 -1200 °C Electricity, Steam Vitrified Slag 1993 Liquid, Sludge and Solid Waste-POPs none no explosives AVG Hamburg - Hazardous Waste Rotary Kiln 61 http://recetox.muni.cz Rotary Kiln Units: Capacity Per Unit: Afterburner Temperature: 2 6 t/h 1100 -1200 °C Final Product: Residue: Start of Operation: Waste-POPs Type Accepted: Pretreatment Requirements: Input Limitation: Electricity, Steam Vitrified Slag 1989 Liquid, Sludge and Solid Waste-POPs none no explosives HIM Biebesheim - Hazardous Waste Rotary J 62 Kiln RZR Herten - Hazardous Waste Rotary Kiln Rotary Kiln Units: Capacity Per Unit: Afterburner Temperature: Final Product: Residue: Start of Operation: Waste-POPs Type Accepted: Pretreatment Requirements: Input Limitation: 1 6 t/h 1100 -1200 °C Electricity, Steam Vitrified Slag 1996 Liquid, Sludge and Solid Waste-POPs none „ Jilt* L no explosives 1 Hi SAVA Brunsbüttel — Hazardous Waste Rotary — Kiln Entrained Flow Gasifiers: Capacity Per Unit: Gasifier Reactor Pressure: 2 5 t/h atmospheric Gasification Reagents: Reducing Agent: Gasifier Temperature: Final Product: Residue: Start of Operation: Waste-POPs Type Accepted: Pretreatment Requirements: Input Limitation: O2, Steam Natural Gas, Light Fuel Oil 1600 -1800 °C Methanol (CH3OH) Vitrified Slag 1995 Liquid & Sludge Waste- POPs Pumpable PCB: < 5 %wt. PCDD/PCDF: < 200 LigTEQ/kg Halogens: < 6 %wt. Solid Content: < 5 %wt. SVZ Schwarze Pumpe - Entrained Flow e -Gasification 65 Fixed Bed Gasification Units: 7 Capacity Per Unit: 15 t/h Gasifier Reactor Pressure: 25 bar Gasification Reagents: Reducing Agent: Gasifier Temperature: Final Product: Residue: Start of Operation: Waste-POPs Type Accepted: Pretreatment Requirements: Input Limitation: O2 and Steam Coal 800 -1300 °C Methanol (CH3OH) Solid Slag 1995 Solid Waste-POPs None PCB: < 0.5 g/kg PCDD/PCDF: none Halogens: none SVZ Schwarze Pumpe - Fixed Bed Gasification 66 BGL-Gasification Units: Capacity Per Unit: Gasifier Reactor Pressure: Gasification Reagents: Reducing Agent: Gasifier Temperature: Final Product: Residue: Start of Operation: Waste-POPs Type Accepted: Pretreatment Requirements: Input Limitation: 1 30 t/h 25 bar 02, Steam Coal 1400 -1600 °C Methanol (CH3OH) Vitrified Slag 2003 Solid Waste-POPs Granular PCB: < 0.5 g/kg PCDD/PCDF: none Halogens: none SVZ Schwarze Pumpe - Fixed Bed Gasification SPOVO Ostrava 68 SPOVO Ostrava Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 69 SPOVO Ostrava Příjem odpadů - odpady lze přijímat v autocisternách, kontejnerech i sudech. Součástí vybavení spalovny je i drtič, který umožňuje úpravu odpadů o větších rozměrech. Laboratoř spalovny zajišťuje analytické rozbory všech dodaných odpadů. Spalovací část - tvoří rotační pec a sekundární dospalovací komora, kde se odpady odstraňují při 1100 -1200 °C. Nespalitelný zbytek odchází ve formě strusky. Zajištění potřebné teploty spalování při najíždění, během provozu i odstavování je dosahováno přídavnými plynovými hořáky. Sekundární dospalovací komora s dobou zdržení cca 2 s zajišťuje úplnou destrukci nebezpečných vysoce stabilních látek (např. PCB, freonů). Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http: / / recetox.muni.cz 7G SPOVO Ostrava Parní kotel - využívá tepla spalin k výrobě páry, která je využívána jednak na spalovně a jednak ke komerčním účelům. Čištění spalin - soubor několika technologií, umožňujících odstraňovat škodliviny ze spalin. Dvoustupňové mokré praní - v pračce prvního stupně jsou spaliny skrápěny vodou a dochází zde k odstranění HCl, HF, částečně i SO2 a také k odstranění zbývajících těžkých kovů. Odpadní vody jsou čištěny v systému čištění odpadních vod. Druhý stupeň praní pomocí vápenného mléka slouží k odstranění SO2. Z důvodu vysokého podílu SO2 je tento stupeň praní rozdělen na dvě prací jednotky. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http: / / recetox.muni.cz 71 SPOVO Ostrava První prací jednotka slouží hlavně pro výrobu sádrovce a druhá pro dosažení požadovaných hodnot emisí. Mokrý sádrovec je zbaven přebytečné vody v odstředivce. Odpadní voda se používá na ostřik demistrů (odlučovačů kapek). Dioxinový filtr - částice dioxinů a těžkých kovů jsou adsorbovány aktivním koksem, který se vstřikuje do proudu spalin před tkaninovým filtrem. Částice znečištěného aktivního koksu se pak zachytí na tkaninovém filtru. DENOx katalyzátor - z důvodu snížení obsahu NOx pod limitní hodnotu jsou spaliny vedeny do oblasti vstřikování čpavku a katalyzátoru SCR (selektivní katalytický reaktor DENOx) zařízení, kde dochází k odstranění NOx. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http: / / recetox.muni.cz 72 SPOVO Ostrava Před SCR zařízením je instalován tepelný výměník typu spaliny/spaliny a hořák na zemní plyn pro zajištění provozní teploty v SCR zařízen. Po odstranění škodlivých látek ze spalin, spaliny vycházejí komínem do ovzduší. Ještě před vstupem spalin do komína, analyzuje kontinuálně automaticky monitorovací systém obsah polutantů (HCl, CO, SO2, NOx, TOC, prach) ve spalinách. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 73 Prach 2 koksoven nebo aktivovaný uhlíkový prach adsorbent má větší vnitřní povrch pro adsorpci POPs Research Centre for Toxic Compounds in the Environ^ http://recetox.muni.cz 74 Surový plyn (např. z boileru nebo z rozprašovacíh o absorbéru) Adsorbent (e.g. HOC) Čistý plyn do Vzduch Tkaninový filtr Adsorbent silo komína nebo do dalšího čistícího procesu čistění plynu Popílek, reakční produkty, použitý adsorbent POPs adsorpce - vstřikování práškového adsorbentu Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 75 POPs adsorpce - adsorber Čistý plyn z ^ predcistení Čerstvý adsorbent Prepravní vzduch 9 RecirkulaCní zásobník Komín Použitý adsorbent pro spalování Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 76 Čerstvý adsorbent Systém pro distribuci vstupního plynu Vstup surových plynů Perforovaná ochrana Vypouštěcí cylindr Hlava reaktoru Perforovaná kovová ochrana ^ Výstup čistých plynů Stlačovací typ separátoru Prostor pro expanzi plynů Použitý adsorbent POPs adsorpce — reaktor s aktivovaným uhlíkem (ACR) 77 Čerstvý _k adsorbent POPs adsorpce - adsorber s fluidním ložem 78 Rozklad POPs - katalytická oxidace " 1 Katalyzátor c 2,3,7,8 -Cl4DD c ci 12 CO2 + 4HC1 C ' c +ô2 + 12 CO2 + 4HC1 Katalyzátor x^ xci 2,3,7,8 - Cl4DF ■ HM na http://recetox.muni.cz c c c c c I \ SCR DeNOx/DeDiox- Zemní plyn --Vzduch -r-""" _ in-duct _ burner reaktor Katalyzátor Spaliny Výměník tepla Ventilátor Komín Rozklad POPs - SCR DeNOx/DeDiox Reaktor so r Účinnost spalovacích technologií 50 -i 40 \ 30 \ 20 \ 10 H 0 Annual Average Emissions □ EU Emission Limit □ RZR Herten IM 1 □ RZR Herten IM 2 □ SAVA Brunsbüttel □ AVG Hamburg n PM HCl SO2 CO HC Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 81 r Účinnost spalovacích technologií 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Annual Average Emissions □ EU Emission Limit □ RZR Herten IM 1 _ I I i^v r~W~W~\ TT 1 T » r r\ □ RZR Herten IM 2 □ SAVA Brunsbüttel - □ AVG Hamburg —i i Hg Cd, Tl Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, V, Sn Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 82 r Účinnost spalovacích technologií 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 Annual Average Emissions □ EU Emission Limit □ RZR Herten IM 1 □ RZR Herten IM 2 □ SAVA Brunsbüttel □ AVG Hamburg 1 1- PCDD/PCDF Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 83 Inovace tohoto předmětu je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 84