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

Látky typu PCDD a PCDF existence známa od r. 1957 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/F primární 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/F sekundární 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

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

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

Technologické řešení separace dioxinů - adsorpční technologie Adsorber se suvným ložem

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

Technologické řešení separace dioxinů - katalytické technologie Blokové schéma kombinovaného filtru

Technologické řešení separace dioxinů - katalytické technologie 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

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)

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

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

Děkuji Vám za pozornost