Odstraňování dioxinů ze spalin

1. 1. Mezinárodní konference „Odpovědné podnikání v chemii“ – „ochrana ovzduší Odstraňování dioxinů ze spalin Autor: Ing. Miroslav Beznoska Ing. Jiří Vladyka Praha, 31.10.2006

2. Látky typu PCDD a PCDF • PCDD/F = polychlorované dibenzo-p-dioxiny (PCDD) a polychlorované dibenzo-p-furany (PCDF) obecně dioxiny • existenceznáma od r. 1957 • Seves (1976) – havárie v chemickém závodu vyrábějící pesticidy (v Itálii u města Seves) • vedlejší produkt průmyslových činností (spalovacích procesů)

3. 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.)

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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

10. Technologické řešení separace dioxinů- adsorpční technologie Blokové schéma nástřiku sorbentu do proudu spalin

11. Technologické řešení separace dioxinů- adsorpční technologie Dávkování sorbentu před zdržnou komoru

12. Technologické řešení separace dioxinů- adsorpční technologie Blokové schéma adsorberu - Braunkohlenkoks

13. Technologické řešení separace dioxinů- adsorpční technologie Adsorber se suvným ložem

14. Technologické řešení separace dioxinů- katalytické technologie Blokové schéma selektivní katalytické redukce – SCR (zejména pro separaci NOx, sekundárně PCDD/F)

15. Technologické řešení separace dioxinů- katalytické technologie Blokové schéma kombinovaného filtru

16. Technologické řešení separace dioxinů- katalytické technologie Metoda záchytu PCDD/F na katalyzátoru umístěném na tkaninovém (kombinovaném) filtru

17. 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

18. Výhody a nevýhody jednotlivých technologií 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)

19. Výhody a nevýhody jednotlivých technologií 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

20. Výhody a nevýhody jednotlivých technologií 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

21. Děkuji Vám za pozornost