Český sorbent pro kouřové plyny PODTITULEK: Spalovny nebezpečného odpadu Technologie zneškodnění nebezpečného odpadu ve spalovnách přináší problém v podobě emisí řady zdraví poškozujících látek ze skupiny těžkých kovů, především ale polychlorovaných dibenzodioxinů a dibenzofuranů (PCDD/F). Vyspělé...
Český sorbent pro kouřové plyny
PODTITULEK: Spalovny nebezpečného odpadu
Technologie zneškodnění nebezpečného odpadu ve spalovnách přináší problém v podobě emisí řady zdraví poškozujících látek ze skupiny těžkých kovů, především ale polychlorovaných dibenzodioxinů a dibenzofuranů (PCDD/F). Vyspělé země světa si tato rizika plně uvědomují a na základě poznatků o dočišťování kouřových plynů zavádějí do praxe metody, snižující emise škodlivin na minimum.
Čeští výrobci se v důsledku nejednoduché hospodářské situace, podporované do značné míry absencí legislativy srovnatelné se státy EU, začali uvedenému problému věnovat s několikaletým zpožděním.
Současný stav
Evropská směrnice EU 94/67 platná pro spalovny nebezpečného odpadu stanovuje pro PCDD/DF limit TEQ (toxický ekvivalent) na hodnotu 0,1 ng/Nm3. Tento limit je platný a směrnice EU 94/67 nepřipouští žádné výjimky. V ČR je legislativa zatím benevolentnější.
Ustanovení zákona č. 309/91 Sb. uvádí: "Emisní limity pro znečišťující látky nebo pro zdroje v znečišťování, které dosud nebyly stanoveny, (případ PCDD/DF) musí být vyhlášeny nejméně tři roky přede dnem stanoveným jako den nabytí jejich účinnosti". Vlastní specifikaci provádí vyhláška č. 97/2000, která vstoupila v platnost dnem 1. května 2000, mění vyhlášku č. 117/1997 a stanovuje shodný emisní limit s EU, tedy 0,1 ng TEQ/Nm3.
Na základě uvedených ustanovení vzniká tedy pro všechny spalovny nebezpečného odpadu na území ČR povinnost plnit limit dnem 1. května 2003. Uvedený limit je bez zavedení účinného způsobu dočišťování kouřových plynů prakticky nesplnitelný.
Převažující celosvětový trend bude postupně snižovat limity emisí nebezpečných látek do ovzduší takovým způsobem, že bude možno tyto podmínky splňovat jen při použití nejmodernějších "čisticích" technologií. Legislativa EU připravuje zpřísnění emisních limitů také pro toxické kovy. V průběhu několika let lze tedy očekávat také v ČR zpřísnění emisních limitů pro toxické kovy, z nichž nejproblematičtější bude eliminace Hg.
Platnost emisních limitů, daných novelou č. 97/2000 Sb. vyhlášky č. 117/1997 souvisí s přizpůsobením legislativy v oblasti životního prostředí podmínkám EU. Současné období je proto nutno chápat jako přechodné, během něhož je třeba po technické stránce zajistit jejich bezproblémové dodržování. Toho je možné dosáhnout jedině včasným výběrem a odzkoušením vhodné technologie dočišťování kouřových plynů.
Na počátku byla snaha najít a odzkoušet uhlíkatou složku z tuzemských zdrojů, která by ve směsi s vápenným médiem vykazovala srovnatelné parametry se zahraničními výrobky při zachování ekonomické výhodnosti. Výsledkem úsilí je výrobek nazvaný Vapecarb, který vznikl na základě spolupráce mezi Vápenkou Vitošov, s. r. o., Chemopetrolem Litvínov a Výzkumným ústavem maltovin Praha, s. r. o.
Vapecarb je směsný produkt vápenného hydrátu s přísadou na bázi aktivního uhlí. Výrobek i jeho jednotlivé složky jsou výhradně tuzemské provenience. Je určen k čištění spalin na takové úrovni, aby byly splněny emisní limity pro PCDD/F a další látky, které budou závazné od roku 2003, aniž by bylo nutno přikročit k nákladnému budování třetího stupně čištění plynů.
Pro lepší využitelnost Vapecarbu se předpokládá výroba více jeho druhů "na míru" dle potřeb konkrétního zařízení. Variabilita jeho použitelnosti vychází z možnosti měnit poměr a druhy složek tak, aby vyhovoval přesně pro daný typ spalovacího zařízení a složení jeho kouřových plynů a kapacitou pokryl i náhlé výkyvy obsahu jednotlivých látek. Vhodnou koncentraci aktivní příměsi pro konkrétní spalovací zařízení je vhodné předem ověřit provozní zkouškou spojenou s měřením emisí.
Výsledky zkoušek
V březnu a v srpnu 2000 proběhly první zkušební provozy spojené s měřením emisí na spalovně ESMO v Mohelnici. Zkoušky byly provedeny ve spalovací peci typu SP 3202/4E, doplněnou ekoblokem VS 36 s tkaninovým filtrem FWB 64. Systém dočišťování kouřových plynů je realizován na mokrosuchém principu. Metoda je založena na vstřiku vodné suspenze sorbentu na bázi vápenného hydrátu tryskou proti proudu spalin.
Stabilizačním palivem spalovacího zařízení byl zemní plyn, střední výhřevnost odpadu byla 8,4 MJ/kg a jmenovitá kapacita pece 320 kg odpadu za hodinu. Spalovaný materiál tvořil nemocniční odpad, pryž, impregnační laky, motorový olej, znečištěné textilie, papír, znečištěné plasty a zbytky vodorozpustných barev. Měření byla provedena v rozsahu, požadovaném vyhl. č. 117/97 Sb. pro spalovnu nebezpečného odpadu. Byly měřeny koncentrace těchto látek:
[*] tuhé znečišťující látky (dále jen TZL),
[*] CO, SO2, NOx, O2, CO2,
[*] organické látky jako suma organického uhlíku (dále TOC),
[*] sloučeniny chloru jako HCl, sloučeniny fluoru jako HF,
[*] toxické kovy (rtuť, thalium, kadmium, arsen, nikl, chrom, kobalt, olovo, měď, mangan) a jejich sloučeniny,
[*] polychlorované dibenzodioxiny a dibenzofurany (PCDD/F).
Na vstupu do reaktoru bylo navíc při první zkoušce provedeno měření CO, SO2, NOx a PCDD/F. Při druhé zkoušce byly namísto základních ZL na vstupu měřeny koncentrace toxických kovů.
První měření probíhalo při běžném provozu spalovny za použití speciálního sorbentu Vapecarb s obsahem 4 % uhlíkaté složky (dále jen Vapecarb C4). Během celého měření byla sledována tlaková ztráta na tkaninových filtrech, která nepřekročila běžné provozní hodnoty. Dále byly provedeny odběry vzorků suchého sorbentu, suspenze sorbentu, odprašků z hadicového filtru a nálepku ze stěn reaktoru.
Výsledky uvedené v tab. 1 a tab. 2 jsou v souladu s požadavky vyhlášky č.117/1997 Sb. přepočteny na normální podmínky, suchý plyn a referenční obsah 11 % O2. Jsou uvedeny naměřené koncentrace (cnsr11) a hodinové emise (Es) pro každou znečišťující látku (ZL) a u vybraných látek stupeň záchytu.
Vzhledem k tomu, že při použití Vapecarbu C4 nebylo dosaženo požadovaného dočišťovacího efektu PCDD/F, bylo rozhodnuto zkušební provoz zopakovat s Vapecarbem C12 (12 % uhlíkaté složky). Je ovšem pravděpodobné, že na výši emisí PCDD/F se při relativně krátkodobém pokusu podílel i jev, zvaný paměťový efekt. Podstatou tohoto jevu je postupné uvolňování PCDD/F adsorbovaných v úsadách na různých částech zařízení, čímž je jejich koncentrace v kouřových plynech dočasně zvyšována.
Ani u jediné ZL nebyl při aplikaci Vapecarbu C12 překročen emisní limit daný vyhláškou č. 117/1997 Sb. pro spalovny nebezpečného odpadu. V případě PCDD/F je samozřejmě počítáno s emisním limitem závazným od 1. 5. 2003. Zvláštní pozornost bude dále věnována kovům I. skupiny, zejména rtuti, která z TK I. skupiny tvořila hlavní podíl (koncentrace 0,1429 mg/m3).
Koncentrace TZL jsou závislé výhradně na stavu tkaninového filtru, použitý sorbent nemá na ně vliv. Koncentrace CO a NOx jsou u tohoto typu pecí závislé pouze na druhu a množství spalovaného odpadu, přičemž okamžité hodnoty mohou mít značný rozptyl. Naměřené koncentrace SO2 nevybočují z průměru, dosahovaného v pecích tohoto typu. Všechny sledované základní ZL jsou trvale hluboko pod emisním limitem.
Závěry
Uvedená měření prokázala, že Vapecarb je při zvolení vhodné varianty schopen účinně dočišťovat kouřové plyny na hodnoty závazné pro EU. Připravovaná legislativní opatření však do budoucna směřují ke snižování dalších škodlivin, z nichž nejproblematičtější je Hg. Modifikace sorbentu ze zvýšenou schopností záchytu toxických kovů, a zejména Hg je připravována k ověření účinnosti. Výrobek bude k dispozici počátkem roku 2002. Sorbent, který byl zkoušen ve spalovně ESMO, je k dispozici již nyní.
Tomáš Táborský, Petr Schlattauer,
VÚ Maltovin, Praha
Tab. 1: Provoz s Vapecarbem C4
Látka Cnsr11 Es Stupeň záchytu
vstup výstup jednotka vstup výstup jednotka %
TZL 7,69 mg/m3 9,7 g/h
CO 11 2 mg/m3 0,015 3 g/h 80
SO2 55 2 mg/m3 0,079 2 g/h 97,45
NOx 253 157 mg/m3 0,357 199 g/h 44,26
TOC 1,9 mg/m3 2 g/h
HCl 13,9 mg/m3 17,5 g/h
HF 2,75 mg/m3 3,46 g/h
Hg, Tl, Cd 1,6351 mg/m3 2,062 g/h
As, Ni, Cr, Co 0,1015 mg/m3 0,128 g/h
Pb, Cu, Mn 0,0686 mg/m3 0,0865 g/h
PCDD/F 2,02624 0,16026 ng/m3 2780 200 ng/h 92,81
Tab. 2: Porovnání Vapecarbu C4 a C12
(srovnání emisí s emisními limity)
Základní ZL Vapecarb 4 (mg/m3) Vapecarb 12 (mg/m3) emisní limit (mg/m3)
TZL 7,69 18 30
CO 2 8 100
SO2 2 8 300
NOx 157 189 500
Cl jako HCl 13,9 3,1 30
F jako HF 2,75 1,3 2
TOC 1,9 0,9 20
Kovy - skupina
Cd + Hg + Tl 1,6351 0,1488 0,2
As + Co + Cr + Ni 0,1015 0,01902 2
Cu + Mn + Pb 0,0686 0,01712 5
Toxický kongener Vapecarb 4 (ng/m3) Vapecarb 12 (ng/m3) emisní limit (ng/m3)
TEQ PCDD/F INT 0,16026 0,013 0,1
