Odstraňování dioxinů ze spalin

Odstraňování dioxinů ze spalin

Autor: Ing. Miroslav Beznoska

Ing. Jiří Vladyka

1. Mezinárodní konference „Odpovědné podnikání v chemii“ – „ochrana ovzduší

Praha, 31.10.2006

Látky typu PCDD a PCDF

PCDD/F = polychlorované dibenzo-p-dioxiny (PCDD) a polychlorované dibenzo-p-furany (PCDF) obecně dioxiny

existence známa od r. 1957 Seves (1976) – havárie v chemickém závodu

vyrábějící pesticidy (v Itálii u města Seves) vedlejší produkt průmyslových činností

(spalovacích procesů)

Látky typu PCDD a PCDF - fyzikální vlastnosti

bílé krystalické látky bod tání 190-332°C ve vodě málo rozpustné (ng.l-1) dobře rozpustné v organických rozpouštědlech odolné vůči kyselinám hromadí se v tucích velice jedovaté (při nižších dávkách působí karcinogeně a teratogeně, při

vyšších způsobují záněty kůže – chlorakné). Při vdechnutí způsobují záněty sliznic a plicní tkáně.

(smrtelná dávka v potravě u krys je 20 μg/kg těles.hmot.)

Látky typu PCDD a PCDF - chemické vlastnosti

vysoce halogenované polyaromatické sloučeniny 75 isomerů dioxinů a

135 isomerů furanů

(nejjedovatější 2,3,7,8,-TCDD

(tetrachlordibenzo-p-dioxin) značně chemicky stabilní vysoce termostabilní lipoidní charakter

Vznik PCDD/F při spalovacích procesech

zejména při nedokonalém spalování prekurzory vzniku:

– chlorované organické látky– chlorbenzeny– chlorfenoly– polychlorované bifenyly (PCB)– reakci katalyzují kovy - nejvýznamnější je měď

ve formě (CuO, Cu2O2) teplotní zóna 270-400°C, de-novo syntéza

Látky typu PCDD a PCDF - zdroje

spalovny odpadů procesy v metalurgii: z hutnictví např. při výrobě železa a

neželezných kovů (mědi, hliníku a zinku) cementářské pece spalující nebezpečné odpady domácí topeniště spalování dřeva a biomasy krematoria požáry

Minimalizace vzniku PCDD/Fprimární opatření

správné vedení spalovacího procesu kontinuální spalovací proces (s nejmen. poč.

odstávek) teplotu spalování překračující 850°C, resp.1 100°C snížení přebytku kyslíku v dopalovací zóně vysoké vyhoření odpadů, s co nejmenším zbytkovým

uhlíkem snížením obsahu tuhých částic v kouřových plynech

odcházejících do atmosféry

Technologie snižující PCDD/Fsekundární opatření

Aplikace adsorpčních látek- nástřik sorbentu do spalin - lože se sorbentem

Aplikace katalytických reakcí- metoda selektivní katalytické redukce- tkaninové filtry s katalyzátorem

Adsorpční látky pro zachycení PCDD/F

Jako sorbent se nejčastěji používá: aktivní uhlí, hnědouhelný koks Sorbalit (směs vápenného hydrátu 90%, aktivního uhlí 5 - 30%)

pro separaci anorganických látek a látek typu PCDD/F

- pórovitá struktura s povrchem: 300 m2.g-1 hněd.koks, 700 - 1200 m2.g-1

akt.uhlí

- fyzikální adsorpce- vyrobené z černého nebo hnědého uhlí

Technologické řešení separace dioxinů- adsorpční technologie

Blokové schéma nástřiku sorbentu do proudu spalin


Dávkování sorbentu před zdržnou komoru


Blokové schéma adsorberu - Braunkohlenkoks


Adsorber se suvným ložem

Technologické řešení separace dioxinů- katalytické technologie

Blokové schéma selektivní katalytické redukce – SCR

(zejména pro separaci NOx, sekundárně PCDD/F)


Blokové schéma kombinovaného filtru


Metoda záchytu PCDD/F na katalyzátoru umístěném na tkaninovém (kombinovaném) filtru

Výhody a nevýhody jednotlivých technologií

Nástřik sorbentu do spalin („suchá“ metoda)+ malé rozměry

+ konstrukčně jednoduší

+ poměrně nízké investiční náklady

+ vhodné pro nové spalovny, kde jsou zaručeny nižší vstupní koncentrace kontaminatů

- větší spotřeba sorbentu (větší vznik odpadů)

- větší náklady na zpracování využitého sorbentu (solidifikace)

- používání dražšího sorbentu (směs vápen. substrát + aktivní uhlí)(až 5x dražší oproti hnědouhelném koksu použitém v adsorberu)

- vhodné spíše pouze pro nízké vstupní koncentrace dioxinů a HCl, HF, SO2


Lože s hnědouhelným koksem (adsorber)+ větší účinnost (použitelné i pro vysoké vstupní koncentrace dioxinů)+ snižuje výstupní zbytkové koncentrace anorganických sloučenin,

těžkých kovů a prachu + menší spotřeba sorbentu + menší vznik odpadů (využitý sorbent, lze spalovat ve spal. kde vznikl)+ nižší náklady na sorbent+ vhodné pro stávající spalovny, které nesplňují nebo obtížně plní

emisní limity pro těžké kovy, TZL a plynné kontaminanty

- větší rozměry- větší tlaková ztráta (oproti tech. Nástřiku sorbentu do spalin)


Selektivní katalytická redukce - SCR

+ bezodpadová technologie

+ nevyžaduje žádné další vstupní media (sorbent)

+ snižuje emise oxidů dusíku

- větší energetická náročnost (ohřev spalin na provoz. teplotu katalyzátoru 280°C)

- omezená životnost katalyzátoru (otrava katalyzátoru)

- vysoké investiční náklady


Tkaninové filtry s katalyzátorem

+ konstrukčně jednoduší+ nevyžaduje žádné další vstupní media (sorbent)

- velké investiční náklady- omezená životnost tkaniny s vrstvou katalyzátoru

(stejně jako u SCR)- relativně málo provozních zkušeností

Děkuji Vám za pozornost

Documents

Odstraňování dioxinů ze spalin