Dávkováni Drivexu do procesu spalování odpadu v spalovni nebezpečných odpadů SITA CZ v Ostravě

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA ÚSTAV CHEMIE Dávkováni Drivexu do procesu spalování odpadu v spalovni nebezpečných odpadů SITA CZ v Ostravě Bakalářská práce Jana Smatanová Vedoucí práce: Ing. Zdeněk Horsák, Ph.D Brno 2014

2 Bibliografický záznam Autor: Název práce: Studijní program: Jana Smatanová Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita Ústav Chemie Dávkování Drivexu do procesu spalování odpadu v spalovni nebezpečných odpadů SITA CZ v Ostravě Chemie Studijní obor: Chemie Vedoucí práce: Ing. Zdeněk Horsák, Ph.D Akademický rok: 2013/2014 Počet stran: 41 Klíčová slova: čištění spalin; Drivex; úsady; odpady; emise; rotační pec; parný kotel; dospalovací komora;

3 Bibliographic Entry Author Title of Thesis: Degree programme: Jana Smatanová Faculty of Science, Masaryk University Department of Chemistry Drivex dosing to waste incineration proces at SITA CZ hazardous waste incinerator plant in Ostrava Chemistry Field of Study: Chemistry Supervisor: Ing. Zdeněk Horsák, Ph.D. Academic Year: 2013/2014 Number of Pages: 41 Keywords: flue gas cleaning; Drivex; deposits, waste, emissions, rotary furnace, steam boiler; afterburner chamber;

4 Abstrakt Tahle bakalářská práce se věnuje pouţití technologie Drivex jako prevenci proti vzniku úsad v technologických částích spalovny. Úsady mají nepříznivý vliv na spalovací výkon spalovny, průchodnost spalin a v neposlední řadě jsou příčinou odstávek z důvodu nutnosti čištění. Abstract This bachelor thesis deals with the use of technology Drivex as prevention against the formation of deposits in the technological parts of the incinerator. The deposits have an adverse effect on the combustion performance of the incinerator, flue gas throughput and last but not least, cause outages due to the need of cleaning.

5

6

7 Poděkování Na tomto místě bych chtěla poděkovat vedoucímu práce Ing. Zdeňkovi Horsákovi, Ph.D a konzultantovi Ing. Davidovi Bíbrlíkovi za cenné rady, připomínky a odborné vedení při vypracování bakalářské práce. Prohlášení Prohlašuji, ţe jsem svoji bakalářskou práci vypracovala samostatně s vyuţitím informačních zdrojů, které jsou v práci citovány. Brno 8. ledna 2014 Jana Smatanová

8 OBSAH ÚVOD TEORETICKÁ ČÁST Čištění spalin Technologie sniţování emisí tuhých znečišťujících látek Elektrostatické odlučovače Ionizační mokré pračky plynů Tkaninové filtry Cyklony a multicyklony Technologie sniţování obsahu kyselých plynů Odstraňování oxidu siřičitého a halogenů Přímé odsíření Technologie sniţování emisí oxidů dusíku Dodávky vzduchu, turbulence plynů a kontrola teploty Recirkulace spalin Vstřikování kyslíku Postupné spalování Vstřikování zemního plynu (opětovné hoření) Vstřikování vody do pece resp. plamene Sekundární technologie sniţování NO x Technologie sniţování emisí rtuti Primární technologie Sekundární technologie Technologie sniţování ostatních emisí těţkých kovů Technologie sniţování emisí sloučenin organického uhlíku Adsorpce na činidlech s aktivním uhlím v systému unášeného proudu Systémy SCR... 23

9 1.6.3 Katalytické rukávové filtry Opětovné spalování uhlíkatých adsorbentů Pouţití plastů impregnovaných uhlíkem k adsorpci PCDD/F Filtry s pevným loţem Rychlé šokové chlazení spalin Sníţení mnoţství skleníkových plynů (CO 2, N 2 O) Prevence emisí oxidu dusného Technologie spalovny nebezpečných odpadů SITA CZ v Ostravě Příjem odpadů Spalovací část Parní kotel Přehled pouţívaných metod čištění spalin Dvoustupňové mokré praní Dioxinový filtr DENOx katalyzátor Čistění odpadních vod PRAKTICKÁ ČÁST Spalovna nebezpečných odpadů SITA CZ v Ostravě Technologie Drivex Zkouška technologie ZÁVĚR SEZNAM ZKRATEK SEZNAM POUŢITÉ LITERATURY... 40

10 ÚVOD Vedlejší produkty jsou součástí všech průmyslových procesů a za normálních okolností se jim nelze vyhnout. Kromě toho, i pouţití produktů společností vede ke vzniku reziduí. V mnoha případech nemůţou být tyto materiály znovu pouţity jiným způsobem. Důvod pro zpracování odpadů není vţdy stejný a často závisí na druhu odpadu a na povaze jeho následného osudu. Základní důvody pro zpracování odpadů jsou: sníţit nebezpečné vlastnosti odpadu oddělit odpad na jeho jednotlivé sloţky, z kterých se pak některé nebo všechny můţou dále vyuţít sníţit mnoţství odpadu přeměnit odpad na uţitečný materiál Odpadové hospodářství je sofistikovaný proces, kde jednotlivé etapy logicky navazují na sebe. Systémy odpadového hospodářství jsou závislé na legislativě dané země, vyspělosti, ekonomických podmínkách, průmyslové aktivitě, klimatických podmínkách a kulturní odlišnosti. Podle hierarchie technik a technologií k řešení odpadového hospodářství je nejdůleţitější předcházení vzniku odpadů. Dále následují: oddělený sběr separace a třídění recyklace a materiálové vyuţití spalování skládkování Podle téhle hierarchie je spalování předřazeno skládkování a z tohoto důvodu se bude v budoucnosti klást důraz na vyuţití energetického potenciálu v odpadu, který jiţ nebude moţno vyuţit materiálně. [1], [2], [3], [4], [5]. 10

11 Teoretická část bakalářské práce se zabývá teorií čištění spalin a popisem technologií spalovny nebezpečných odpadů SITA CZ v Ostravě. Obsahuje přehled jednotlivých technologií a popisuje fyzikální i chemické metody čištění, které se pouţívají pro čištění spalin v spalovně v Ostravě. Praktická část téhle práce se zabývá pouţitím chemické metody dávkování Drivexu jako preventivní ochrany před úsadami v spalovacím zařízení. Popisuje technologii Drivex a průběh zkoušky dávkování Drivexu do procesu spalování. Cílem téhle práce je vyhodnocení zkoušky a následné navrhnutí řešení. 11

12 TEORETICKÁ ČÁST Spalování odpadů je odstraňování odpadů pomocí řízené termické destrukce při vysokých teplotách za přesně definovaných podmínek ve speciálně k tomu určených zařízeních. Je pouţíváno jako metoda zpracování pro velmi široký okruh odpadů. Cílem této metody zpracování je sníţit objem odpadů a jejich nebezpečnost zachycením nebo zneškodněním potenciálně škodlivých látek. Téţ lze umoţnit vyuţití energie obsaţené v odpadu. Tento způsob odstraňování odpadů je vhodný prakticky pro všechny druhy odpadů mimo výbušnin a radioaktivních odpadů. Především se hodí pro odstraňování odpadů s určitým energetickým potenciálem. Během procesu spalování vznikají spaliny, které obsahují převáţnou část energie k tepelnému vyuţití. Při dostačující výhřevnosti odpadu a mnoţství přiváděného kyslíku není potřeba přidávat jiná paliva [1], [6]. 1 Čištění spalin Pro provozování technologií na energetické vyuţití odpadů jsou stanoveny přísné emisní limity na sledované znečišťující látky. Kvalitně provedené čištění spalin umoţňuje nejen dodrţování těchto limitů ale i moţnost spalování většího mnoţství odpadů. Emise HCl, HF, SO2, NOX a těţkých kovů závisí hlavně na sloţení spalovaného odpadu, zatím co emise CO a VOC jsou nejvíce ovlivněny technickými parametry spalovny a stupněm heterogenity odpadu při spalování. Správnost provedení čištění spalin nejvíc ovlivňuje emise popílku. Emise PCDD/PCDF do ovzduší závisí na struktuře odpadu, teplotě a době zdrţení odpadu v peci a také na výkonnosti systému čištění spalin [3], [7]. Technologie pro čištění spalin slouţí k záchytu polutantů, které se nacházejí ve spalinách. Je prováděna mechanicko-fyzikálně-chemickými metodami. Mechanická metoda spočívá v oddělení tuhých příměsí spalin na pracovních plochách filtru. Fyzikální metoda spočívá v záchytu pevných částí na pracovních plochách elektrofiltru. Chemická metoda, která může být realizována suchou nebo mokrou cestou spočívá v případě suché cesty v dávkování vhodných sorbetů do proudu spalin a jejich následném záchytu na pracovních plochách látkových filtrů. Pro optimální a maximálně účinný 12

13 proces sorbce škodlivin je klíčová teplota/vlhkost spalin do kterých jsou vlastní sorbenty dávkovány. V případě mokré cesty jsou spaliny propírány chemicky upravenou kapalinou přesně definovaných vlastností. Tyto procesní vody jsou následně čištěny [6, s. 25]. 1.1 Technologie snižování emisí tuhých znečišťujících látek Při výběre zařízení, které má být určeno na odstraňování částic ze spalin se zohledňuje: konkrétní zatíţení obsahem částic v plynu průměrná velikost a rozdělení velikosti částic rychlost toku plynu teplota spalin kompatibilita s jinými sloţkami celého systému čištění spalin poţadovaná koncentrace na výstupu Výběr systému čištění spalin mohou také ovlivnit dostupné varianty odstraňování usazených látek [1] Elektrostatické odlučovače V elektrostatických odlučovačích dochází k usazování jemného popele a aerosolů. Odlučovače jsou většinou instalovány jako předběţný krok před filtrovými systémy či pračkami. Účinnost odstranění popílku pomocí elektrostatických odlučovačů je ovlivněna měrným elektrickým odporem popílku. Pokud měrný elektrický odpor vrstvy popílku stoupá k hodnotám nad Ωcm, sniţuje se účinnost odstraňování. Odpor téhle vrstvy popílku je ovlivněn sloţením odpad a můţe se tedy měnit rychle a výrazně se změnami sloţení odpadu, především při spalování nebezpečných odpadů. Síra obsaţená v odpadu a ve spalinách v podobě SO 2 (SO 3 ) často 13

14 sniţuje odpor vrstvy popílku a tím usnadňuje jeho usazování v elektrickém poli. Běţné teploty v elektrostatických odlučovačích jsou ºC [1], [8]. Obrázek č. 1: Princip elektrostatického odlučovače [1, s. 172] Mokré elektrostatické odlučovače jsou zaloţeny na stejném technologickém principu, nicméně popel odloučený na sběrných deskách se nepřetrţitě či periodicky propírá kapalinou, většinou vodou. Tato technologie se osvědčila v případech, kdy do elektrostatického odlučovače vstupuje vlhkost nebo ochlazené spaliny [1]. Kondenzační elektrostatické odlučovače se pouţívají k odlučování velmi jemných, tuhých, kapalných nebo lepkavých částic, často ze spalin ve spalovnách nebezpečných odpadů. Sběrné povrchy těchto odlučovačů jsou na rozdíl od povrchů u mokrých elektrostatických odlučovačů tvořeny vertikálními plastovými trubkami sestavenými do svazků, které se zevně chladí vodou. Spaliny, které obsahují prach, se nejdříve schladí v chladiči pomocí přímého vstřikování vody, pak se nasytí parou. Při dalším ochlazování se vlivem kondenzace par vytvoří tenká hladká tekutá vrstva na vnitřním povrchu trubek. Ta se elektricky uzemní a dál slouţí jako usazovací elektroda. Částice se usazují vlivem elektrického pole mezi jiskřícími elektrodami. Kondenzační vrstva způsobuje také postupné odstraňování usazených částic z prostoru [1]. 14

15 1.1.2 Ionizační mokré pračky plynů Účelem ionizační mokré pračky plynů je odstranění různých znečišťujících látek ze spalin. Při pouţití pračky probíhají následující procesy: elektrostatické nabíjení částic, usazování aerosolových částic, vertikální usazování hrubých, kapalných a pevných částic a absorpce nebezpečných, korozivních a zapáchajících plynů [1] Tkaninové filtry Tkaninové (rukávové) filtry jsou velmi často pouţívány v zařízeních určených ke spalování odpadů. Účinnost filtrace je velmi vysoká. Tahle technologie pomáhá při dosahování nízkých hodnot emisí prachu. Technologie můţe být pouţita následně po pouţití elektrostatických odlučovačích a ionizačních mokrých pračkách. Filtry musí mít vhodné vlastnosti vzhledem na jejich tepelnou, fyzikální a chemickou odolnost. Při kontinuálním provozu postupně narůstá tlaková ztráta filtru kvůli usazování částic [1]. Obrázek č. 2: Příklad tkaninového filtru [1, s. 176] 15

16 1.1.4 Cyklony a multicyklony Cyklony a multicyklony vyuţívají k oddělení částic z proudu plynu odstředivé síly. Multicyklony sestávají z velkého počtu malých cyklonových jednotek. Proud plynu vstupuje do separátoru a vystupuje uprostřed. Tuhé látky jsou vlivem odstředivé síly odpravovány na stěny cyklonu, kde se odlučují. Samotné cyklony nejsou dostatečně účinné a jen s pomocí cyklon se nedá dosáhnout potřebných hodnot emisí v spalovnách odpadů. Mohou být proto pouţity například k předběţnému odstranění prachu před vstupem do ostatních stupňů systému čištění spalin [1]. 1.2 Technologie snižování obsahu kyselých plynů Kyselé plyny se odstraňují ze spalin pomocí alkalických činidel. K tomu se pouţívají následující postupy: suché procesy: do proudu spalin se přidává suchý sorpční prostředek. Reakční produkt je suchý. polomokré (polosuché) procesy: do proudu spalin se přidává sorpční prostředek ve vodním roztoku nebo v suspenzi. Voda se odpařuje a reakční produkty jsou suché. mokré procesy: do proudu spalin je čerpána voda, peroxid vodíku nebo prací roztok obsahující část reakčního činidla. Reakční produkt je kapalný [1] Odstraňování oxidu siřičitého a halogenů Oxid siřičitý společné s halogeny se odstraňují ze spalin vstřikováním chemických nebo fyzikálních sorpčních činidel. Reakční produkty jsou podle pouţité technologie v roztoku nebo v podobě suchých solí. V procesech suché sorpce se absorpční činidlo plní do reaktoru v podobě suchého prášku. U polomokrých procesů se 16

17 absorpční činidlo vstřikuje buď v suspenzi, nebo jako roztok do proudu horkých spalin. K odpaření rozpouštědla se vyuţívá teplo ze spalin. Reakční produkty vzniklé v procesech suché i polosuché sorpce jsou tuhé a musí se odstranit ze spalin v podobě popele v následném stupni, většinou pomocí tkaninových filtrů [1]. U procesů mokrého čištění spalin se pouţívají jiné typy praček plynů. HCl a HF jsou odstraňovány převáţně v prvním stupni. Odstranění oxidu siřičitého se dosáhne v druhém pracím stupni při řízeném ph na alkalické nebo těsně neutrální hodnotě [1] Přímé odsíření Procesy odsíření mohou probíhat tak, ţe se přímo do spalovací komory přidávají absorbenty. Dále se pouţívají přídavné látky. Stupeň odsíření je ovlivněn uspořádáním trysek a rychlostí vstřikování. Za spalovací komorou je nainstalován filtr, na kterém se část reakčních produktů odstraní. Významný podíl ovšem zůstává v loţovém popeli a ovlivňuje jeho kvalitu. Mnoţství zbytků z vlastního systému čištění spalin je moţno sníţit například vstřikováním vody, čím se také sniţuje spotřeba absorbentů [1]. 1.3 Technologie snižování emisí oxidů dusíku Oxidy dusíku (NO x ) mohou vznikat třemi způsoby: Vysokoteplotní NO x vzniká radikálovými reakcemi dusíku a kyslíku uvnitř spalovací zóny pouze při teplotách nad 1300 C. Rychlost reakce má exponenciální závislost na teplotě a je přímo úměrná koncentraci kyslíku. Palivové NO x oxidace dusíku chemicky vázaného v palivu 17

18 Promptní NO x - určitá forma palivových NOx zanedbatelný podíl na celkovém NO x Tvorbu NO x lze minimalizovat sníţením přebytku vzduchu v peci a omezením vysokých teplot v peci [1], [9] Dodávky vzduchu, turbulence plynů a kontrola teploty Primárním, široce používaným a důležitým opatřením ke snižování produkce NO x je dobré rozdělení dodávek primárního a sekundárního vzduchu, které zabraňuje nerovnoměrnému gradientu teplot a tím vytváření vysokoteplotních zón, což vede k vyšší produkci NOx. [1, s. 182]. Nadměrné dodávky vzduchu mohou vést k produkci dalších NO x. Důleţité je dosáhnout efektivního promíchání plynů a kontrolovat teploty [1] Recirkulace spalin Při technologie recirkulace spalin se 10-20% sekundárního spalovacího vzduchu nahradí recirkulovanými spalinami. Recirkulované spaliny mají niţší obsah kyslíku a tím i niţší teplotu, coţ vede ke sníţení tvorby NO x [1] Vstřikování kyslíku Vstřikování buď čistého kyslíku, nebo kyslíkem obohaceného vzduchu umožňuje dodávky kyslíku potřebného ke spalování, přičemž se současně snižují dodávky dalšího dusíku, které by mohly přispět k vyšší produkci NO x [1, s. 183]. 18

19 1.3.4 Postupné spalování Postupné spalování zahrnuje sníţení dodávek kyslíku v primárních reakčních zónách a zvýšení dodávek vzduchu v pozdějších spalovacích zónách, kde se oxidují vzniklé plyny [1] Vstřikování zemního plynu (opětovné hoření) Vstřikování zemního plynu do prostoru pece nad roštem se pouţívá ke kontrole emisí NO x. Zemní plyn se vstřikuje do samostatné zóny pro opětovné spalování a probíhá proces konverze NO x na N 2 nebo do primární spalovací jednotky, aby se zabránilo vzniku NO x [1] Vstřikování vody do pece resp. plamene Pokles vrcholové teploty můţe vést ke sníţení tvorby termického NO x. Ke sníţení teploty horkých míst lze pouţít správně provedené vstřikování vody do pece nebo do plamene [1] Sekundární technologie snižování NO x K tomu, aby byly dodrţeny emisní limity, je třeba zavést sekundární opatření. Pro sníţení koncentrace NO x se úspěšně osvědčilo pouţití amoniaku nebo jeho derivátů. NO a NO 2 ve spalinách se redukují pomocí redukčních činidel na N 2 a vodní páry dle reakcí: 4 NO + 4 NH 3 + O 2 => 4 N H 2 O 2 NO NH 3 + O 2 => 3 N H 2 O 19

20 V procesu selektivní nekatalytické redukce (SNCR) se redukční činidlo vstřikuje do pece a reaguje s oxidy dusíku. Reakce probíhá při teplotách mezi 850 a 1000 C [1]. Obrázek č. 3: Provozní princip selektivní nekatalytické redukce (SNCR) [1, s. 185] Selektivní katalytická redukce je proces, při kterém se amoniak ve směsi se vzduchem (redukční činidlo) přidává do spalin a prochází přes katalyzátor, kde amoniak reaguje s NO x za vzniku dusíku a vodní páry. Je potřebná teplota v rozmezí C. Proces SCR umoţňuje přibliţně 90% sníţení NO x v správných podmínkách. Spaliny vyţadují opětovné zahřátí k tomu, aby bylo dosaţeno efektivní reakční teploty, a tím se zvyšuje energetická náročnost systému čištění spalin. SCR se někdy umisťuje přímo za elektrostatický odlučovač s cílem sníţit nebo vyloučit tuto potřebu opětovného zahřívání spalin [1]. 20

21 Obrázek č. 4: Provozní princip SCR [1, s. 187] 1.4 Technologie snižování emisí rtuti Rtuť je vysoce těkavá, proto téměř výlučně vstupuje do proudu spalin. Emisní limit stanovený směrnicí o spalování odpadů je 0,05 mg/m 3. V některých členských státech EU byly stanoveny emisní limity 0,03 mg/m 3 jako denní průměry (při kontinuálním monitoringu). Kontinuální měření je také uloženo v některých národních legislativách spalování odpadů (např. v Rakousku, Německu). Většina zařízení nemůže tyto emisní limity splňovat, především při maximálním zatížení a bez dodatečných zvláštních opatření k čištění Hg [1, s. 188] Primární technologie Primární technologie jsou zaloţené hlavně na prevenci emisí rtuti. To se dá docílit zejména kontrolováním a následným zabráněním vniknutí rtuti do spalovaného odpadu, účinným sběrem odpadu, informováním původců odpadů o potřebě oddělit rtuť a omezení odpadu, který je potenciálně kontaminován rtutí [1] Sekundární technologie Rtuť se zcela vypaří při teplotě 357 C a zůstává v plynném skupenství ve spalinách po jejich průchodu pecí a kotlem [1, s. 188]. Volba procesu pro odstranění 21

22 rtuti závisí na mnoţství odpadu a na obsahu chlóru v odpadu. Při spalování odpadu s vysokým podílem rtuti ve spalovnách nebezpečných odpadů lze zajistit stupeň odstranění rtuti 99,9 % pouze tehdy, když se spalují v přiměřeném poměru také vysoce chlorované odpady [1, s. 188]. Vysoký obsah chlóru napomáhá úplnému odstranění rtuti ze spalin. Při niţším obsahu chlóru ve vsádce se stupeň odstranění rtuti výrazně sniţuje [1]. 1.5 Technologie snižování ostatních emisí těžkých kovů Ostatní těţké kovy při spalování přecházejí na netěkavé oxidy a odstraňují se spolu s popílkem pomocí technologií, které se uplatňují při odprašování. Ke sniţování emisí těţkých kovů je také pouţíváno aktivní uhlí [1]. 1.6 Technologie snižování emisí sloučenin organického uhlíku Nejdůleţitějším prostředkem pro sniţování emisí sloučenin organického uhlíku do ovzduší je efektivní spalování. Spaliny ze spaloven odpadů mohou obsahovat stopové množství mnohých organických látek, např.: halogenované aromatické uhlovodíky polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH) benzen, toluen a xylen (BTX) polychlorované dibenzo-p-dioxiny a dibenzofurany (PCDD/F) [1, s. 190] Je známo, ţe ke vzniku dioxinů resp. furanů při spalování odpadu vedou následující tři mechanismy: 1. tvorba PCDD/F z chlorovaných uhlovodíků již vzniklých nebo vznikajících v peci 2. de-novo syntéza v rozsahu nízkých teplot 22

23 3. neúplná destrukce PCDD/F dodaných spolu s odpadem [1, s. 190] Emisní limity pro celkový obsah dioxinů a furanů se dají také dosáhnout s vyuţitím adsorpčních procesů a oxidačních katalyzátorů. Sloučeniny organických uhlovodíků se přednostně adsorbují na jemnou frakci popele a tak je moţné je odstranit taky spolu s popelem a aerosoly [1] Adsorpce na činidlech s aktivním uhlím v systému unášeného proudu Aktivní uhlí se vstřikuje do proudu spalin a uhlík se následně z proudu přefiltruje pomocí technologie rukávového filtru. Různé druhy aktivního uhlí mají odlišnou účinnost adsorpce [1] Systémy SCR Systémy SCR pouţívané ke sniţování mnoţství NO x navrţené vyhovujícím způsobem odbourávají také plynné PCDD/F (nikoliv vázané na částice) pomocí katalytické oxidace. Účinnost odbourávání PCDD/F je 98-99,9 % [1] Katalytické rukávové filtry Katalytické rukávové filtry se vyrábějí buď impregnací rukávů katalyzátorem, nebo se katalyzátor přímo smísí s organickým materiálem při výrobě vlákna. Tyhle filtry se pouţívají ke sniţování emisí PCDD/F. Teplota plynu vstupujícího do rukávového filtru by měla dosahovat hodnoty nad 190 C k zajištění účinného odbourání PCDD/F a k prevenci adsorpce PCDD/F na médiu [1]. 23

24 1.6.4 Opětovné spalování uhlíkatých adsorbentů K adsorpci dioxinů se v mnoha spalovnách vyuţívá uhlík. Aplikacemi této technologie jsou například pevné loţe adsorbentu s koksem nebo adsorbenty s unášeným proudem aktivního uhlí. V některých členských státech nedovolují místní předpisy opětovné spalování [1] Použití plastů impregnovaných uhlíkem k adsorpci PCDD/F Plasty jsou odolné proti korozi, a proto jsou široce pouţívané při stavbách zařízení k čištění spalin. PCDD/F jsou adsorbovány na těchto plastech v mokrých pračkách při běţných provozních teplotách C. Při teplotě vyšší i o několik málo stupňů se adsorbované PCDD/F mohou desorbovat do plynné fáze a tím pádem zvýšit emise do ovzduší [1] Filtry s pevným ložem Při pouţití filtrů s pohyblivým loţem aktivního koksu je moţné s vysokou účinností odstranit látky obsaţené ve spalinách v extrémně nízkých koncentracích. Při spalování odpadů se uplatňují mokrá a suchá loţe s koksem. Filtry se po určité době nasytí a pak se musí vyměnit [1] Rychlé šokové chlazení spalin Tato technologie se uplatňuje v některých spalovnách nebezpečných odpadů a zahrnuje pouţití vodních praček k chlazení spalin na 100 C. Rychlé šokové zchlazení zkracuje dobu zdrţení spalin v zónách vysokých teplot, které způsobují dodatečnou tvorbu PCDD/F [1]. 24

25 1.7 Snížení množství skleníkových plynů (CO 2, N 2 O) Sníţení emisí skleníkových plynů je moţno dosáhnout buď zvýšením účinnosti vyuţití a dodávek energie nebo čištěním spalin. Pokud se spaliny dostanou do styku s roztokem hydroxidu sodného, reaguje oxid uhličitý s hydroxidem sodným za vzniku uhličitanu sodného. Roztok uhličitanu lze pouţít jako surovinu například pro papírenský nebo chemický průmysl [1] Prevence emisí oxidu dusného Emise oxidu dusného ze spalování odpadů mohou pocházet ze spalování při niţších teplotách nebo z pouţití SNCR ke sníţení NO x. Špatně řízená SNCR můţe znamenat riziko zvýšených emisí oxidu dusného. K prevenci emisí oxidu dusného je proto důleţitá optimalizace SNCR [1]. 25

26 2 Technologie spalovny nebezpečných odpadů SITA CZ v Ostravě Celá spalovna je soubor technologií, které zajišťují bezpečnou manipulaci a zneškodnění škodlivin v odpadech a zároveň se vyuţívá teplo pro výrobu páry. Spalovna je řízena centrálním řídicím systémem. Pro stabilizaci spalování se pouţívá zemní plyn. Odpady jsou podávány do rotační pece přes její stacionární přední stěnu [10]. Obrázek č. 5: Schéma zařízení [11, s. 1] 2.1 Příjem odpadů Odpady se přijímají v autocisternách, kontejnerech i sudech. Pro všechny dodané odpady je zajištěn analytický rozbor v laboratoři spalovny. Úpravu odpadů o větších rozměrech umoţňuje drtič [10]. 26

27 2.2 Spalovací část Spalovací část tvoří rotační pec a sekundární dospalovací komora. Spalují se zde odpady pevné, kašovité, pastovité, kapalné a kaly při teplotě C. Tato teplota je zajištěna pomocí přídavných plynových hořáků. Z přívodní násypky v přední stěně padají pevné odpady do ţlabu, který má kuţelovitý tvar, aby nedocházelo k nahromadění padajícího odpadu. Ţlab je nepravidelně vyprazdňován do dalšího, vodou chlazeného ţlabu, z kterého odpady padají přímo do rotační pece. Rotační pec se skládá z pláště pece se ţáruvzdornou vyzdívkou a dvou oběţných prstenů. Rychlost otáčení rotační pece je moţno plynule měnit a díky otáčení pece a sklonu ve směru ke spalovací komoře se spalovaný odpad plynule posunuje směrem k vyprázdňovací straně pece. Doba setrvání odpadu v peci je závislá na rychlosti otáčení pece. Vyprázdňovací konec rotační pece se chladí vzduchem a nespalitelný zbytek odchází ve formě strusky do nádrţe s vodou. Sekundární dospalovací komora, která následuje za pecí, slouţí pro dokončení oxidace nespálených plynů a odstranění částic odpadu. Je speciálně navrţena pro bezpečný rozklad organických látek (např. PCB) na spaliny s vysokým tepelným rozkladem. SCC je provozována při teplotě o C aţ o C a s dobou setrvání odpadu v komoře alespoň 2 vteřiny [10], [12]. Obrázek č. 6 : Rotační spalovací pec [13] 27

28 2.3 Parní kotel V parním kotli navazujícím na sekundární dospalovací komoru se vyuţívá energie uvolněna při spalování k výrobě páry. Pára, která se vytváří v kotli, se přehřívá na teplotu kolem 380 C. Následně je vyuţívána jednak pro potřebu technologie a jednak pro výrobu elektrické energie, kterou vyuţívá spalovna [10], [12]. 2.4 Přehled používaných metod čištění spalin V spalovni nebezpečných odpadů SITA CZ v Ostravě se k bezpečnému zneškodnění a odstraňování škodlivin ze spalin vyuţívá soubor několika technologií. Do tohoto systému patří následující technologie: ESP odlučovače tepelný výměník typu spaliny/spaliny systém mokré pračky pro odstranění kyselinových sloţek úpravna odpadních vod systém mokré pračky pro odstranění sloučenin síry odvodnění sádrovce tepelný výměník jednotka vstřikování aktivního uhlí hadicový filtr pro zachycení prachu jednotka pro vstřikování čpavku ventilátor umělého tahu a tepelný výměník typu spaliny/spaliny zařízení SCR včetně tepelného výměníku pára/spaliny Po odstranění škodlivých látek ze spalin, jsou před vstupem do 50 metrů vysokého komína ve spalinách kontinuálně analyzovány obsahy polutantů (HCl, CO, SO 2, NO x, TOC, prach) automatickým monitorovacím systémem. Rovněţ je prováděno kontinuální měření obsahu O 2 ve spalinách, teplota, tlak a vlhkost spalin. Spaliny pak vycházejí komínem do ovzduší [10], [12]. 28

29 2.4.1 Dvoustupňové mokré praní V prvním stupni mokrého praní jsou spaliny skrápěny vodou. Zde dochází k odstranění HCl, HF, částečně SO 3 a také k odstranění zbývajících těţkých kovů. Odpadní vody se čistí pomocí systému čištění odpadních vod. V druhém stupni praní se pomocí Ca(OH) 2 odstraňuje SO 2. Kvůli vysokému podílu SO 2 se stupeň dělí na dvě prací jednotky. První prací jednotka slouţí pro výrobu sádrovce. Druhá jednotka slouţí pro dosaţení poţadovaných hodnot emisí. Mokrý sádrovec je zbaven přebytečné vody v odstředivce. Odpadní voda se pouţívá na ostřik odlučovačů kapek [10], [12] Dioxinový filtr Částice dioxinů a těţkých kovů jsou adsorbovány aktivním koksem. Ten se vstřikuje do proudu spalin před tkaninovým filtrem. Částice znečištěného aktivního koksu se pak zachytí na tkaninovém filtru [10] DENOx katalyzátor SITA CZ na jejich webových stránkách uvádí, ţe z důvodu potřeby snížení obsahu NO x pod limitní hodnotu jsou spaliny vedeny do oblasti vstřikování čpavku a katalyzátoru SCR (selektivní katalytický reaktor DENOx) zařízení, kde dochází k odstranění NO x. Před zařízením je instalován tepelný výměník typu spaliny/spaliny a hořák na zemní plyn pro zajištění provozní teploty [10]. 2.5 Čistění odpadních vod Spalovna je také vybavena procesem čištění odpadních vod, které pocházejí z mokré vypírky spalin. Vody z kyselé pračky jsou odtahovány do sběrné nádrţe, v které dochází k předneutralizaci vápenným mlékem na hodnotu ph 3,5. Pak se vody 29

30 přečerpají do reaktoru, kde dochází k nadávkování sráţedla. Vzniká sraţenina, která je po přidání koagulantu a flokuantu zfiltrována na plachetkovém kalolisu [14]. Obrázek č. 7: Schéma čištění odpadních vod [14] 30

31 PRAKTICKÁ ČÁST Při spalování vzniká struska, která tvoří přibliţně 15% vstupního odpadu. Struska je nespalitelný podíl tvořený jemnými prachovými částicemi. Tyhle částice (popílek) jsou unášeny spalinami do systému čištění spalin. Zde dochází k nechtěnému usazování v parním kotli, protoţe se částice usazují na stěnách kotle, zhoršují přestup tepla a také sniţují průchodnost spalin. Také z tohoto důvodu je nutno provádět pravidelné odstávky za účelem čištění, coţ zvyšuje provozní náklady a sniţuje roční mnoţství spáleného odpadu [3]. 3. Spalovna nebezpečných odpadů SITA CZ v Ostravě Spalovna nebezpečných odpadů v Ostravě je pokládána za nejmodernější zařízení tohoto typu ve střední Evropě a zajišťuje bezpečné odstranění nebezpečných odpadů z průmyslových podniků. Umoţňuje spalovat nebezpečné odpady rychlostí aţ 2,3 t odpadů za hodinu. Spalovna splňuje všechny české zákonné normy i kritéria EU. Při dodrţení určitých technologických podmínek je zařízení určeno pro zneškodňování všech nebezpečných odpadů, včetně odpadů s obsahem chlóru, vysokým obsahem síry, těţkých kovů a vysoce stabilních organických látek (např. PCB, freonů). Není ovšem moţné spalovat zde výbušniny, láhve na stlačený plyn, radioaktivní látky a dlouhodobě odpady s obsahem alkalických látek [10]. 31