Eljárás valamlut hulladékégető berendezés erősen, halogénezett folyékony hulládékok korrózió- és embsziószegéuy társított elégetésére hulladékégető berendezésben
A találmány tárgya egyrészt egy eljárás erősen halogénezett folyékony hulladékok kor5 rózíó- és emissziószegény társított elégetésére hulladékégető berendezésekben, amelynél a hulladékégető berendezés legalább egy tüztéxrel, legalább egy hulladékhóhasznosító kazánnal, több fokozatú füstgázmosóval rendelkezik, mely utóbbi savas· gázmosóból és lúgos gázmosóból áll A találmány tárgya másrészt egy hulladékégetőberendezés, tözíénél, huSladékhő-hasznosítő kazánnal, valamint savas gázmosóból és lúgos gázmosóból álló többfokozatú füstgázmosóval, amely a primer vagy szekunder tűztérbe kén és/vagy kénvegyület szabályozott beadagolására szolgáló szabályozó berendezést tartalmaz.
Erősen halogénezett hulladékok, különösen folyékony hulladékok hulladékégető-műben történő elégetése során nem kívánt szabad halogének képződnek részben már a töztér15 ben, valamint - egyre fekozódő mértékben - a kezdődő füstgáz lehűlés során a. következő kazánban. Ilyen nem kívánt szabad halogénekként nevezhetjük meg például a szabad klórt (Clj), a szabad brömot (Bra) és/vagy a szabad jődot (la). A szabad halogéneknek a megfelelő halogén hidrogénekből történő hőmérsékletfüggő, kinetikusán korlátozott képződése az úgynevezett Deacon-rekdót követi, amely azonban szerencsére erősen gá~ tolt. Azáltal, hogy a hulladékégető berendezés tűzíetébe szabályozottan, vagyis a mindenkori halogén összmennyíséghez igazított mértékben adagolónk ként, valamint az elégés következtében ebből képződő kén-dloxld -(SO2) révén lehetőséget teremtettünk arra, hogy ezeket a szabad halogéneket még a kazánban, vagyis a füstgáznak a kazán végéig megtett útjuk során messzemenően el tudjuk nyomni.
H.W. Fábián, F, Reher és N. Sebón. Hovv Bayer ineineraíes wastes eimü munkájában (Hydrocarbon Processing, 1979, április, 183, oldal) például olyan, jellemzőnek tekinthető hulladékégető berendezést ismerhetünk meg, amelynek printer tüzfere (például forgó csőkemencéje},. egy szekunder tűztem (utánégető kamrája), egy hulladékhö-hasznosííó kazánja, adott esetben elektrosztatikus vagy szűrős porleválasztója, például egyfokozafú vagy többfokozatú savas gázmosóból (hűtőből és például savas forgó porlasztó gázmosóból) és lúgos gázmosóból (például lúgos forgó porlasztó gázmosóból), illetve adott esetben eseppleválasztóvai és kondenzációs elektroszürővel ellátott füstgázmosóval * V rendelkezik.
Halogéntartalmú hulladékok égetése során a tazíérben hidrolízis következtében előbb túlnyomórészt hidrogén-halogeoidek keletkeznek, például hidroklorít (HCi), kisebb mértékben szabad hidrogének is, valamint legelőször is kötetlen halogéngyökök és halogén atomok nyomai, Á füstgáz lehűlése során utóbbiak szabad halogénekké rekombinálódnak. Ezen túlmenően ~ különösen - a Deacon-reakció (4HX -h O2<—> 2Xj -? 2 HjG ahol X - Cl, Br, vagy 1) katalizátoraiként szolgáló fémoxid-gazdag szálló porok jelenlétében a balogén hidrogénekből fokozottan szabad halogének képződnek, például Cb. A katalitikus öeacon-reakeió szerinti szabad halogén képződés mértéke pedig a kazán szálló porának fajtájától és mennyiségétől függ,
A szabad halogének számos okból nem kívánatosnak minősülnek.
- A halogén hidrogénekkel ellentétben a szabad halogének a savas mosási tartományban nem oldódnak, és legelőször kernoszorbeiőval, például a lúgos gázmosóban nátronlúggal (NaOH) lehet őket nátrium-baloigenídként és - azonos mértékben --· nátriumhipohalogernákéní kimosni.
- A lúgos gázmosó vizében a hipohalogenid koncentrációt - redukálószerek kielégítő kínálata útján - alacsony értéken tartani vagyis példáid hídrogén-szulS-d vagy doszulfhl révén kell stabil nátríum-halogeniddé redukálni, hogy elkerüljük a szabad halogének tiszta gáz oldali emisszióját. Amennyiben a redukálószerek kínálata nem kielégítő, úgy fennáll annak a veszélye, hogy a tiszta gázban a füstgáz mosását követően a törvényileg előirt határértékeket nem tudjuk betartani.
- A szabad halogének kazán füstgázban való nagyobb koncentrációja mind a kazán, mind a berendezés többi része tekintetében korróziói okozhat.
- A szabad halogének elősegítik dloxinok és társnők úgynevezett Denovo-szintézisét a középső és hátsó kazán tartományban, mint adott esetben egy a közvetlenül a kazán után elhelyezett elektrosztatikus vagy szűrős porleválasztóban.
A szabad klórok és/vagy más szabad halogének kén-dioxiddaí történő elnyomása révén a fent vázolt nem kívánatos hatások, például a dloxinok és fúránok újraképződését el tudjuk nyomni, vagy legalábbis erőteljesen korlátozni tudjuk, ahogy az az alábbi három, példaként megnevezett, a technika állásához tartozó forrásból is megismerhető; R.D.
* *
Grifiín; A New Theory of Dioxíh Fonsaííon m Munieipal SoHd Waste Combusfion, Chemosphere 15. évfolyam (1986) 1987-1990, oldal; T. Geiger, H. Hagemeiner, E. Hartmann, R. Römer, H. Seiíerí; EInfiuss des Schwefeís auf dle Dloxin- und Furanbildung bei dér Ktechbmmverbseimang”, VGB Kraftwerkstechnik 72, szám (1992) 159-165, oldal; P, Somaras, M, Blumenstock, D, Lenoir, K.W. Sehrannn, A,
Kettrup: ”FCDD/F Preveníion by Növel Inhibitors: Addition of Inorganlc S- and NCompounds in the Fuel before Comhustion”, Environ. Seb Technot 34, szám (2ÖÖ0)., 5092-5096, oldal.
Isméd, hogy a szabad halogének még a kazánban reakcióba lépnek a kén-díoxiddah A lö szabad klór példán! a kén-dioxiddal és vízgőzzel reagálva kén-tríoxid képződése mellett hidrogéa-kiorittá alakul vissza, lásd Itt az elsőként megnevezett szabadalmi dokumentumot a klór elnyomás vonatkozásában, Hasonlóképpen a szabad bróm is reakcióba lép a kén-dioxíddal, lásd ehhez a kővetkező forrás kitanítását: B.A.Oberacker, D.R.Roeck,
R. Brzezlnski: ’dneineratlng the Pesticlde Bthyíene Dibromid (EDB): A Field-Scaíe
Trial Bura Evaluatlon Eovironmenlal Perfbrmance, Ropott EPyV6öő/D~§8/198, Order No, PB89-118243 (1988). Bz a reakció a bróm és kén-dioxid között vélhetőleg nem vezet közvetlenül hidrogén-bromiíhoz. hanem a kazánban előbb szulfuríl-bromid (SöjSrj) képződik, amely ezt követően a savas gázmosóban índrogén-bromittá és szulfátomé (δ'θΛ) 'hídrólizálődik. Erősen halogénezett hulladékok elégetése során eddig nem is20 mentik pontosan, hogy a kazán füstgázában. a mindenkori halogén rakomány mely részei vannak jelen kőzbensőleg Xj szabad halogénekként (például klórként és/vagy krómként), csupán azt tudjuk, hogy a mindenkori Deacon-reakció termodlnamikus egyensúlyának a hőrnérséklefBggosége szerint a bróm és a jód esetében tendenciájában sokkal nagyobb részarányban keletkeznek szabad halogének, mint a kiőr esetében.
A Fábián és társai féle, elsőként említett leírás szerint a kén és klór mennyiségi arányának az elégetett bulladékmendben olyannak kell lennie, hogy kén/klór > I mólarány jöjjön létté. Azonban közelebbről nem ismeró hogy mennyi klór (szabad klórról van sző) van jelen közbeosöieg moláris viszonyítási értékként változó klór összmeunyiség esetén a kazán füstgázában. Megfelelő bizonytalanságok léteztek és léteznek még ma Is a többi szabad halogénnel kapcsolatban, különösen a. brőmma! és a jóddal kapcsolatban. A 3? 2ÖÖÖ-205525számú szabadalmi dokumentumból megismerhető hulladékégető berendezésben 1,0 kén/klór mólarány elérését célozták meg.
-4Az is ismert, hogy a (erősen savas gázmosó tartományában csaknem oldhatatlan, és ezért ott k.í sem mosható) szabad halogéneket, például klórt és/vagy brómoí a kazán (erősen savas gázmosó környezetben ugyancsak szinte oldhatatlan) nyersgázból származó maradék kéndioxiddal lehet a rákövetkező közös kemoszoröció során a lúgos gázmosóban oldani, és azt kővetően stabilan például NaX általános képlett! vegyületet bekötni, nevezetesen a kemoszorbció során az NaX mellett az. azzal együtt, képződő, instabil NaOX hlpohalogenid stabil NaX általános képlett! vegyőletté' történő redukálásával, lásd ezzel kapcsolatban az BP 0 406 710 számú szabadalmi leírás kitanitásái.
Ismert végül az is, hogy .az NaOX stabil NaX általános képletű vegyüleíté történő redukálása nemcsak az eljárásban a lúgos gázmosóban egyidejűleg kemoszorbáit maradék kén-dioxidból képződő hidrogén-sznlSddal valósíthatjuk meg, hanem egy, a lúgos gázmosóba kívülről betáplált redukáló szerrel, például tio-szulfáttal (NajSzOs^SHiO), lásd ezzel kapcsolatban W. Oppenhelmer, K, Mareek; Thennische Entsorgnng von Produktlonsabfalien'' című cikkét, Entsorgungs-Praxis 6, szám (2000) 29-33. oldal.
A hulladékégető berendezésekkel kapcsolatos, az ismert műszaki szinthez tartozó intézkedések tehat az erősen halogénezett hulladékok elégetése során képződő szabad halogének megbízható és egyidejűleg költségtakarékos elnyomására és/vagy megkötésére nem elégségesek, A huliadéknaenü tudatos változtatása, valamint üzemviteli ingadozások következtében igen gyakran változó halogén összmennyiségek lépnek fel. Esnek ellenére hiányoznak a megfelelő eszközök és intézkedések egy, az aktuális halogén osszmennyiséghez mindig optimálisan illeszkedő szeradagoláshoz,, valamint a szabad halogének ennek következtében költségek vonatkozásában optimális elnyomásához, különösen nagy halogén összmennyiségek eseten.
A találmánnyal megoldandó cél tehát olyan eljárás valamint berendezés létrehozása erősen halogénezett hulladékok, különösen folyékony hulladékok korrózió- és emissziószegény társított, égetésére egy hulladékégető berendezésben, amely biztosítja a minimális üzemi eszköz- és anyagfelhasználást, valamint a minimális maradékanyag képződést.
A találmány szerinti feladatot lényegében egy eljárással valamint egy berendezéssel oldottuk meg, erősen halogénezett folyékony hulladékok korrózió- és emissziószegény társított elégetésére hulladékégető berendezésekben, ahol egy hulladékégető berendezés »9 «Φ*»
- 5 legalább egy tüztérrel, legalább egy bulladékhŐ-haszattosító kazánnal, egy füstgáz mosóval (például egy egyfokozatú vagy többlbkozaíű savas gázmosóból és egy lúgos gázmosóból álló gázmosóval) rendelkezik, ahol a túztérbe egyéb kéntartalmú hulladékok mellett szilárd vagy folyékony halmazállapotú ként vagy megfelelő kénhordozókaí, például hulladék kémavat adagolunk szabályozott módon, A kénnek vagy a megfelelő kénhordozónak az adagolása, pontosabban az adagolás szabályozása lényegében a füstgázban lévő aktuális halogén összmennyiséggei (például a kiőr és/vagy bróm összmennyiségge!) arányosan, a mindenkori halogén típustól függően történik,
A ként a primer vagy szekunder íüztérhe szilárd, folyékony halmazállapotú kénként vagy egyéb kénhordozó formájában, például hulladék kénsav formájában közvetlenül adagolhatjuk be.
A szilárd halmazállapotú ként előnyösen pellet vagy granulátum alakban juttatjuk be. Ennek az alaknak az az előnye, hogy a pelleí vagy granulátum kiszerelésű szilárd halmazállapotú kén (például az úgynevezett kéngranulátum) biztonságosan kezelhető va15 laminí jó! adagolható, minden esetre jobban, mint például a porított kén, más néven kénvirág. A kéngranulámrooi előnyösen pneumatikus segítséggel juttatjuk be a hulladékégető berendezés primer tüzterébe, A késgrandátum bejuttatását szabályozható adagoló- és szállítószerkezettel, például adagolócsigával vagy vibrációs folyókával hajthatjuk végre, Előnyösnek tartjuk például egy fordnlatszám szabályozott adagolócsi20 ga, és ahhoz kapcsolódó injektor valamint pneumatikus szállítóvezeték alkalmazását a íözférhez, előnyösen a forgó csokemenee fejrészéhez (a kéngranulátum hófúvása1'), A .folyékony halmazállapotú kénbevitel esetében példaként felhasznált hulladék kénsavaf szabályozható adagolószivattyúval porlasztó fúvökákon vagy megfelelő fúvókákon át adagoljuk be a printer vagy szekunder túztérbe,
Az egyéb kéntartalmú hulladékok, valamint a szabályozottan beadagolt szilárd vagy folyékony halmazállapotú kén vagy egyéb kénhordozó a primer és/vagy szekunder tűztérben kéu-dioxtd képződés mellett ég el.
A kén vagy más kénbordozó túztérbe történő beadagolását a találmány értelmében -- az aktuális füstgáz-balogén összmennyiségből kiindulva - úgy kel! szabályoznunk, hogy a füstgázban a kazán előtt egy számítással meghatározott névleges kén-diosid tartalmat, vagy -- alternatív megoldásként - a kazán nyersgázban a hűtő előtt egy megfelelő névle»♦ φφ * ♦ ♦ * * * φ φ '* * * Μ Κ « « Φ * . * * * «»X φ **** «♦ φψ .
ges kén-dioxid maradék tartalmat tudjunk folyamafosán beállítani.
A szabályozottan beadagolt kénnek vagy kénhordozónak a kazán füstgázában a kéndioxid tartalmat kielégítő mértékben,, azonban semmiképpen sem tólzottan kell megnövelnie. Az úgy a kazánban a szabad halogének elnyomásához, mint az azt kővető lúgos gázmosóban a fetpoklorid redukcióhoz szükséges kén-dioxid igény a halogén összmenynylséggel együtt nő, vagyis a füstgázban lévő szükséges kén-dioxid mennyiségnek a kazán előtt (az ntánégető kamrát követően), illetve a. megfelelő kén-dioxid maradék menynyiségnek a kazán nyersgázban a kazánt követően (a hütő előtt) a halogén ősszmennyiseggei együtt emelkednie keik Ilyen esetben a szabad halogének részaránya a halogén összmennyiségre vonatkoztatva brőm vagy akár jód esetében jelentősen nagyobb, mint klór esetében, ezzel a fajlagos, vagyis a füstgáz-halogén összmennyiségre vonatkoztatott kénszükséglet is nagyobb.
Az üzemi kísérletek során kapott klór és kén egyenlegek alapján megállapítottak, hogy egy jellemzőnek mondható hulladékégető berendezés kazán füstgázában (mely berendezést például 11 tf% száraz €h oxígénmennyiséggel és például 10,.,3()11¾ száraz %0 vízgőzmennyiséggel üzemeltetünk) a klór-hidrogénből az. úgynevezett kiőr-Deaconreakció segítségével (4 HCL + <>> <—> 2 CL* + 2 Haö) a füstgáz növekvő lehűlése során körülbelül a teljes klórmennyiség 4%-a szabad Cb-ként jelenik meg. Ebből a képződött szabad, kb, 4%-ny'i klórból annak megközelítőleg 75%-a (ez a teljes klórmennytség körülbelül 3%-ának felel meg), mig a kazánban -a Griíím-reakeió útján (Clj + SOa r HaO<—> 2 HCi -t SO3) ~ a kén-dioxiddai és a vízgőzzel újra hidrogén-kloríddá alakul vissza. Kielégítő kénkínálat esetén tehát a klörmennyisegnek megközelítőleg a 99%a összességében vízben oldódó hidrogén-klorídként közvetlenül a savas gázmosó elhasznált vizébe kerül Ott a szabad klór a kén-díoxíddal kemoszorheálódlk, és - a hűtő előtti, kazán nyersgázban lévő kielégítő maradék kén-dioxid kínálat esetén - nátriumkloriddá redukálódik. Ugyancsak üzemi kísérleteink eredményeképpen, a brőm esetére elvégzett megfelelő számítások alapján megállapítottuk, hogy az egy hulladékégető berendezés kazán füstgázában a képződő szabad bróm részarány (mely hulladékégető berendezést például 11 tf% szabad 02 oxigén mennyiséggel és körülbelül 1.0,. .30 tf% száraz H?O vízgőz mennyiséggel, üzemeltetünk) sokkal nagyobb lesz, mint klór esetében: a brőm részarány tudniillik Ilyen esetben nemcsak a halogén összmennyiség 4%~a körüli érték lesz (hasonlítsuk össze a klór esettel), hanem kisebb brőm osszmennyiségek esc30 t
tén 40% és igen nagy bröm osszmcnnyiségsk esetén 65% közé esik.
Ezek az egyenlegek a bróm esetében bizonyítják, hogy a szabad brómot kielégítő kéndioxid kínálat esetén meg a kazánban 9ö%-ot meghaladó mértékben el tudjuk nyomni, valószínűleg szulíuríl-bromld (SOjBr?) keletkezése tévén, az Söj + B%<—> SOjBrj reakciós egyenletnek megfelelően. Az általunk elvégzett ipari kísérletek az alacsonytól a nagyon nagyig terjedő bróm összmennylség mellett mindenesetre azt mutatták, hogy idáig Ismeretlen módon - már a kazánban létrejön egy reakciós tennék, valószínűleg az ebben az időpontban még nem közvetlenül kimutatható szulfnril-bromid (SOjBn), amely - bizonyítható módon - a savas gázmosó tartományában hidrogén-brcmiddá és SOA hidrollzálódík, Kielégítő kén-dioxid kínálat esetén a füstgázban a bróm esetében Is a balogén összmennyiség körülbelül 99%-át a savas gázmosó hulladék vizében hidrogén-bromidként újra megtaláljuk. Hasonlóan, mint az a klórnál látható, ebben az esetben is a balogén összmennyiségítck csupán körülbelül 1.%-a kerül Brj-ként a lúgos gázmosó vizébe, ahol kemoszorbeáiódík, és ~ kielégítő maradék kén-dioxid kínálat esetén - stabil NaBr-ré redukálódik.
A savas szennyvíz halogenid szállítmánya tehát a kazán füstgázának a balogén összmennyiségét igen jól mintázza, legalábbis stacionárius üzemi állapotban, mert konstans beömlés mellett a kazán füstgáz halogén összmermyiségc mind a klór, mind a bröm esetében - kielégítő kénkínálat mellett - a savas gázmosó szennyvize· halogenid szállítmányának körülbelül 99%-ával azonos,
Instacionárius üzemi állapotban ezzel szemben, vagyis igen gyors mennyiségi változások esetén, a hűtőből a savas szennyvízzel együtt pillanatnyilag kijuttatott halogenid mennyiség a kazán füstgázának az aktuális Összmennyíségéf csupán lassan követi, vagyis a hűtőből származó szennyvízben csak késve jelenik meg, nevezetesen a mosóvíznek a savas gázmosó teknőjéfeen eltöltött közepes időtartamával (például 45 pere nagyságrendű időtartamával) időben késlelteteti módon.
A savas szennyvízben a halogenid koncentrációt például vezetőképesség mérés útján tudjuk meghatározni. A vizes halogenid oldatok vizes vezetőképessége ismert módon erősen hőmérsékletfüggő, ezért a vezetőképesség mérése során a hőmérséklet kompenzálásának a céljára egy hőmérsékletmérésf is beiktattunk. A savas szennyvízben a hozzátartozó halogenid mennyiséget így a halogenid koncentrációnak a például a savas
* *·<
- 8szennyvíz indukti ν át&lyásmérővel végrehajtott térfogatáramának a szorzása révén kapjuk meg.
A. fent bemutatott közvetett füstgáz halogén összmennyiseg meghatározás alternatívájaként a savas szennyvíz halogemd. mennyiségét úgy is meghatározhatjuk, hogy az aktaá.5 Iis füstgáz halogén összmemyíséget közvetlenül, de összehasonlítva lényegesen bonyolultabb módon a kazán .nyersgáz HX- és X2 tartalmából és a füstgáz térfogatáramából vagy egy,, a füstgáz térfogatáramúval arányos mennyiségből, mint példán! a kazán gözteljesitményéböl határozhatjuk meg; ebhez például a kazán nyersgáz HX- és X2 tartalmát a. közel infravörös spsktrornetríán alapuló mérőműszerekkel még a hűtő előtt meg kellene mérni.
Annak érdekében, hogy a kénigényt - az aktuális halogén összmennyiségből kiindulva -mindig elegendő mértékben fedezni tudjuk, de anélkül, hogy túlságosan sok ként juttassunk be, ajánlatos, hogy a beadagolandó kémnennyiség áram részére egy üzemileg .kikísérletezett kén adagolás! ferde egyenes használatát magában foglaló primer szabá15 lyozó kört iktassunk be. Ebben a primer szabályozó körben a kazán nyersgáz. hőtő előtti (vagyis kazán utáni) folyamatosan mért kén-dioxid maradék tartalma szolgál figyelt szabályozási értékként, mint azt a későbbiekben még részletezzük,
Az intermedier szabad halogének elnyomása - mint azt már bemutattuk - a kazánban nem történik mindig meg teljes mértékben, nevezetesen például a klór esetében csak
75%-ig valósul meg. A szabad klór maradék 25%-a a lúgos gázmosóba jut. Amennyiben a lúgos gázmosóba kívülről nem juttatunk valamilyen más. redukálőszert., úgy továbbra is szükség van egy bizonyos fcén-díoxid maradék mennyiségre a kazán nyersgázban a hütő előtt (a kazán után), hogy a lúgos gázmosóban az eljáráson belül elegendően sok blszulfidot tudjunk redukáloszerkent rendelkezésre bocsátani.
A kazán nyersgáz. maradék kén-dioxidjábói a lúgos gázmosóban az eljárás folyományaként. képződő biszulíid ismert módon oxidációt tekintve nem stabil, vagyis nemcsak a kívánt hfpoklorid NaöCl redukcióhoz járul hozzá, hanem egyidejűleg az oldott oxigénnel is reakcióba tud lépni. A klór esetében szükséges kén-dioxid maradék mennyiség a kazán nyersgázban a hűtő előtt ezért lényegesen magasabb, mint a lúgos .gázmosóban kemoszorbeált Cl2 maradék mennyiség felelne meg - sztohiometríkusan nézve-.Ezek a felismerések vezetnek a hűtő előtti kazán nyersgázbeli kén-dioxid maradék érték névleίίφχ ü 5 •Λ'» * * ♦ ««««« ges értékére vonatkozóan az aktuális klór ősszmennyiség (kgCl^éh) függvényében, illetőleg - ennek a mennyiségnek a száraz füstgáz téríógatárauma történő vonatkoztatásával - a kazán nyersgázbeli megfelelő koncentráció (mg CI^/NnE SArsa) függvényében egy berendezésre szabott, üzemi szempontból előre kikísérletezendő !ikén adagolási ferde egyenes” fogalmához,
A kén adagolási térde egyenest üzemi körülmények között - például klór esetében - az alábbiak szerint határozhatjuk meg: elvégzőnk egy ebhez szükséges ” üzemi kísérletet előre meghatározott nagy klór dsszmeanyiséggel, és a kísérletet egy először erősen túlzott mennyiségű kénkínálattal kezdjük, majd ennek következtében egy erősen túlzott kén-dletád maradékútrislmal kapunk a kazán nyersgázban még a hűtő előtt (a kazán után). Éltnek következtében a lúgos gázmosóban előbb egy jelentős biszulöd kínálat jelentkezik; ezzel szemben nem találunk hípokloridot és ennek megfelelően a lúgos gázmosó után a tiszta gázban nem tudunk szabad klórt sem kimutatni. Ezt követően a kénkínálatot lépésekben addig csökkentjük, amíg a tiszta gáz oldalon szabad klórt tudunk kimutatni. Az előre meghatározott klór ősszmennyiség, illetve a kazán nyersgázban a mégfelelő módon előre megválasztott €Uss« koncentráció (mg Cl^^Nm3 α) egyrészt, másrészt a kazán nyersgázban az így meghatározott hozzá tartozó kén-dloxíd maradék mennyiség, amelynél a szabad klór már észrevehetően kimutatható, képezi a kén adagolási ferde egyenes egv pontját.
Önmagában már ez az egyetlen pont elegendő ahhoz, hogy egy kén adagoló rámpát a klór ősszmennyiség Illetve a füstgázban lévő CUs.« koncentráció, valamint a kazán nyersgáz hűtő előtti (kazán utáni) folyamatosan mért kén-dioxid maradék tartalmának szükséges legkisebb étéke közötti összefüggést kijelöljünk, mert a kén adagolási ferde egyenes nem más, mint ezen az egy mérési ponton és a koordináta rendszer kiindulási pontján keresztül húzódó egyenes. Az így kapott egyenes igen nagy klőrmennyíség tartományra elegendő pontossággal megadja, hogy mekkora névleges kén-dioxid maradék tartalmat kell a kazán nyersgázban a hűtő előtt (a kazán után) különböző klór összmenynyiségek esetében betartanunk ahhoz, hogy a lúgos gázmosóban mindig elegendő mennyiségű bisztdfid legyen jelen, és hogy az ott kívánatos hípokloríd redukció létrejöjjön, úgy, hogy a tiszta gázban a lúgos gázmosó után csaknem semennyi Ci2 klór, vagy csupán minimális mennyiségű, egy előre meghatározott határérték alatti Cfe koncentráció maradjon a tiszta gázban.
·*:*♦:*
-10Meglelelo, a tóndenkori hulladékégető· berendezésre hangolt kén adagolási ferde egyenes a kén beadagolásához bróm és jód esetére is meghatározható.
A kazánban az kén-dioxid fogyasztás következtében az (üzenúleg nem mért) kéndioxid mennyiségnek a füstgázban a. kazán előtt lényegesen nagyobb értékűnek kell lennie, mint az (özemiieg folyamatosan mért)· kén-dioxid maradék mennyiségnek a kazán. nyersgázban meg a hűtő előtt (a kazán -után). A különbség, vagyis a kazánon belüli halogénfüggő kén-díoxíd fogyasztás meghatározása matematikai úton történhet: klór esetében például a számításhoz az aktnálls klór összmeönyiséget (illetve a megfelelő klorid mennyiséget a savas szennyvízben) szoroznunk kell a berendezés-specifikus Cb forgalommal a kazánban (például a klór teljes mennyiség 3%-a, nevezetesen összesen 4% 75%-a), majd ezt az értéket osztanunk kell a CLi móitömegévei (70,914 kg Ch/kmol), végül szoroznunk kell a. kén-dioxid móltömegével (64,00 kg S/kmol). Ezt a kiszámított klörfüggő kén-dioxid fogyasztási a kazánban hozzá kell számolnunk a klór ősszmennyiségnek megfelelő kén-dioxid maradék igényhez a kén adagolási ferde egyenes szerint, Végöl a kén-dioxid fogyasztást figyelembe kell vennünk az ismert, elkerülhetetlen öxidaíiv SO2/SO3 konverzió· során; a hulladékégető berendezésekben 11 tí% oxigén alatt ez hozzávetőlegesen a kén-dioxid őssztnennyiség 8%-a lehet Esnek következtében, az eddig ily módon kiszámított kén-dioxid tartalmat a füstgázban a kazán előtt még meg kell növelnünk a megfelelő 1 v Ö,ÖS/Ö,92 ™ 1,09 tényezővel. A matematikailag így kapott kén-dioxid névleges mennyiséget a füstgázban a 'kazán előtt, illetve az ennek megfelelő kén tömegáramot égy tekintjük, ami már elegendő úgy a szabad klórnak a kazánon belüli részleges elnyomására, mint a lúgos gázmosó keringő vízében a hipokíorid redukció céljára.
Bróm esetén az eddigieknek megfelelően, értelemszerűen járhatunk el, Ennek során a füstgáz oldali bróm őssxmennyíséget illetve a szennyvíz, oldali bromid mennyiséget szorozzuk a bróm esetére meghatározott, berendezés-specifikus szabad bróm intermedier résszel. Ez a rósz üzemi kísérleteink szerint alacsony bróm összmennyíségek esetén 40%-tól nagy bróm összmennyíségek esetén egészen 65%-íg terjedhet, vagyis lényegesen nagyobb, mint klór esetében. Á szabad klórral ellentétben a szabad bróm a kéndioxiddal még a kazánban nagyrészt átalakul (vélhetően SOzBty-vé), nevezetesen 90%ot meghaladó mértékben, Közelítésképpen a kazánban lőö%-os Brj átalakulásból kell kiindulnunk. A számítás céljára ennek köszönhetően a teljes intermedier Bty mennyiséget osztjuk a BR-j mőhömegével. (159,88 kg Br>/k.moi), és szorozzuk. .a kén-dioxíd móltiknegével (64,06 kg S/kmoí). A fenti példához hasonlóan ebben az esetben is figyelembe keli vennünk az oxidatív SQj/SOj konverzió következtében fellépő 'kénfogyasztást, mégpedig a fent már levezetett 1,09 tényező hozzáadása révén.
Az itt leírt, alternatív eljárás, vagyis a kazán előtti füstgázban a kén-dioxid névleges mennyiség folyamatos kiszámításával végrehajtott primer szabályozó körös szabályozás mindig akkor jöhet szóba, ba a lúgos gázmosóban szükséges hípohalogenld redukcióhoz kellő redukálószer igényt nem a kazán nyersgáz hűtő előtti maradék kén-dioxid tartalmából kívánjuk fedezni, hanem valamilyen kívülről bevezetett, oxidáció szempontjából
1Ö stabilabb redukálőszerrel, például tio-szulfáttal, Ebben az esetben a kén adagoló rámpát szorosan nulla fölötti értékekre kell beáílftanunk(maradék kén-dioxid mint redukálőszer szükségtelen”}; a hozzáadagolt kén tehát csak a kazánon belüli halogén fogyasztáshoz kell, és a kazán nyomgázból maradék kén-dioxid helyett például kívülről betáplált tío-szuf íál alkotja a redukálószert
A kén-dioxid-hiány esetén a tiszta gázba eljutó szabad klórt vagy krómot a tiszta gáz lúgos gázmosót követő ö2 vagy Br2 tartalmának közvetlen mérésével határozzuk meg (például a szívóvezeiék után, de hangsúlyozottan még egy adott esetben az után kapcsolt SCR- katahzáíorágy előtt), előnyösen valamilyen elektrokémiai mérőcellával, mint a Dráger Sicherheitstechnik cég úgynevezett kemoszenzorávaí (Fa, Dráger
Sieherheiísteehnik: ProdnktspeziSkazlon tűr DrdgerSensor Ch - 68 09 725). a mérőgázt a megkerülő vezetékben folyamatosan szívjuk el a füstgáz csatornából, megszárítjuk, majd a kenurszenzor segítségével elemezzük. A kemoszenzor mérőcellájában a szabad klór (vagy szabad, bróm) olyan feszültségváltozást idéz elő, amelyet koncentrációvá tudunk átszámítani A kemoszenzomak a tiszta gázban az SCR-katalizátorágy előtt meg25 lévő nitrogén-oxidjaival (MÖy) szembeni nagy keresziérzékenysége következtében a primer Cl3 mérési értékeket mindenesetre az NOx-fnggö €I2 látszólagos kijelzések vonatkozásában az aktuális Nos tiszta gáz mennyiség segítségével folyamatosan korrigálni kelt
Alternatív megoldásként a tiszta gáz Cl; tartalmának vagy Br2 tartalmának az eUenorzé30 sére a füstgázmosót követően (például a szívóvezeték után. de hangsúlyozottan még egy azután beiktatott SCR-katalizátorágy előtt) az elektrokémiai mérőcella helyett vagy azt kiegészítve valamilyen más, folyamatos kijelzésű Cl2 és/vagy Br2 mérőkészüléket is el12 helyezhetünk, például egy a közeli infravörös speteometria alapján működő készüléket
Klór esetében az átjutó szabad halogénekre vonatkozó tiszta gáz mérést még az SCRkatalizátorágy előtt el kell végeznünk, mivel a szabad klór a tiszta gázban annak az SCll-katalizátorágyon történő áthaladása során bizonyíthatóan - az SCR-katallzátorban katalizált klór-Deaeon-reakciónak megfelelően az ott talált tiszta gáz ködOmóayek között (alacsony klór maradók mennyiség, nagy vízgőztartalom:, körülbelül 300 ÖC hőmérséklet) ~ messzemenően visszareagál hídrogén-kloriddá. Ez azonban nem igaz a szabad brőmra (bróin-Deaeon-reakció) és a szabad jódra (iód-Deaeon-reakctö),
A kén-dioxíd kielégítő mennyiségben történő rendelkezésre bocsátásának további ellenlö őrzésére például megfelelne a lúgos gázmosó szennyvizében végrehajtott hlpohalogenid mennyiség mérés is.
Az erősen, halogénezett hulladékok mennyiségének ugrásszerű. megnövekedése esetén az aktuális halogén óssztnennyiségeí a Bstgázban. a lúgos gázmosó szennyvizének halogemd mennyisége - mint már részleteztük ~ csupán késlekedve követi, amit. a savas15 szennyvíznek a savas gázmosóban,, annak keringési rendszerében vagy tárolójában töltött ideje határoz meg.
Az ilyen ugrásszerű mennyiségi növekedések esetében tehát a névleges kén-dioxíd mennyiség (akár a számítással kapott névleges kén-dioxíd mennyiség a füstgázban még a kazán előtt, vagy a vezetőképesség mérés és szennyvízmennyiség mérés révén közvet20 lenül megkapott névleges kén-dioxid maradék mennyiség a kazán nyersgázban a hütő előtt) a primer szabályozókőrrel végrehajtott szabályozási beavatkozás ellenére nem illeszkedik kielégítően gyorsan az aktuális, tényleges halogén névleges mennyiséghez, úgyhogy közbensőleg kén-dioxid hiány és annak következtében szabad €h> vagy Rr> nem kívánt tiszta gázba történő átjatás figyelhető· meg a lúgos gázmosót követően,
Annak érdekében, hogy a gyors mennyiségi növekedések következtében létrejövő vagy bekövetkező nem kívánt áttöréseket teljes mértékben elkerülhessük, a beadagolt kén mennyiségét Időben meg keli emelnünk, és közben, átmenetileg olyan hosszú ideig megnövelt értéken kell tartanunk, például 5-100%-kal, előnyösen 10-50%-kal növelten, amíg a primer szabályozókor által igényelt kénm.ennyiség újra egyedül elegendőnek bi30 zonyui az X3 elnyomásához és az NaOX redukálásához.
E mennyiségi növelésnek a megvalósítása céljából a névleges kén-dioxid maradék tar* ♦ ♦ ♦ κtalmat a kazán nyersgázhan még a hűtő előtt egy megnövelt szabályozási körön” keresztül egészen WÖÖ mg SojNm'j értékig megnöveljük, például klór setében a tiszta gáz. 0,5 mg ClyNmb értéke Cí2 tartalmától kezdve, és folyamatosan növekedőén a tiszta gázban mért CH mennyiség nagyságával együtt haladva. Ezzel biztosítani tudjak, hogy a kazán nyersgázban a hűtő előtt a klőrmennyiség ugrásszerű növekedése esetén is elegendően nagy kén-dtoxid tartalékkal rendelkezzünk.
Alternatív megoldásként a késmennyiséget a savas szennyvízben lévő halogenid menynyiség megfelelő első megemelkedése esetén is (egy azt követő ugrásszerű halogén összmennyiség növekedésének jeleként) túlnöveíhetiűk, előnyösen a vezetőképesség megfigyelt növekedési sebességével arányosan.
Mindkét Intézkedés, vagyis úgy a tiszta gázban a füstgázmosó után a szabad halogének koncentrációja alapján történő lehetséges beavatkozás, továbbá a savas szennyvízben a halogenid mennyiség gyors növekedése alapján végrehajtható beavatkozás végrehajtható a már említett megnövelt szabályozási körben akár együttesen, akár külőn-küiön alkalmazható,
A szabad halogének szabályozására szolgáló találmány szerinti eljárást, értelemszerűen nem folyamatos hulladék felhozatal esetén is (kötegelt üzemmód”) alkalmazható. Ebben az esetben a kén és/vagy egyéb kén.lwdozók adagolását a köteg indításával kell összekapcsolnunk, azaz periodikusan megemelnünk, éspedig - a köteg halogén- vagy halogenid iartalmátől függően - a hozzá tartozó kén-adagolólőket nagysága, időpontja és tartama vonatkozásában.
A köteg indulásához kötődő, a nagyságában, Időpontjában és időtartamában a kötegnagyságra hangolt kén és/vagy egyéb kénhordoző adagolást automatikus módon beolvasott egyedi vonalkódokra visszanyúlva hajthatjuk végre, ahol a vonalkódok a Íüíöérték25 re, balogén fajtáiéra és halogén mennyiségére adnak információt
Arra az esetre, hogy kéngranulátumot adagolunk be, az adagolásra szolgáló berendezés ebben az esetbon is előnyösen egy adagolöesíga, amelyet a primer tűztérhez vezető pneumatikus szállítószakasz követ.
Arra az esetre, hogy hulladék kénsavat adagolunk be, a kén beadagolására alkalmas be30 rendezés előnyösen egy adagolószivattyú, amely után porlasztó fűvőkák vagy egyéb fúvókák vannak elrendezve, amelyeken keresztül az anyagot a. primer vagy szekunder tűz- 14 térbe porlasztöttan tudjuk bejuttatni.
A találmány szerinti eljárásnak az az előnye, hogy a kén vagy egyéb kénhordozó szabályozott tűztérbe történő adagolása révén egyidejűleg a hulladékégető berendezés két helyén tudunk szabad halogéneket például klórt és/vagy brómot felszámolni, nevezetesen egyszer már a hulladékhö-hasznosítő kazánban (ahol a közvetlen, gázfázis reakció zajlik le kén-dioxidáal), másrészt pedig a lúgos gázmosóban, ahol hípohatogeníd redukció zajlik le a kemoabszorbeált maradék kén-dioxidből képződő biszulfiddal). A kénnek a változó halogén ősszmennyíséggel arányos szabályozott adagolása révé» (primer szabályozóköt), és a szabad halogének, tiszta gázba történő átjutása eseté» a kénmennyíség átlő meneti megnövelésével végrehajtott zavarúéríék kiküszöbölés (kibövittet szabályozási kör zavaróérték kompenzálással) útja» biztosítani tudjuk, hogy egyrészt fedezni tudjuk a jelentkező legkisebb kénigényt, másrészt pedig a savas illetve lúgos gázmosót nem terheljük feleslegesen oxidált kénvegyületekkel mint például SO3/SO42' (savas gázmosó esetében), illetőleg kén-dioxid (lúgos gázmosó estében). Ennek következtében nem lép fel feleslegesen nagy kénfogyasztás, és ezzel nem lép fel feleslegesen nagy lúgfogyasztás sem, sem a lúgos gázmosóban (HaÖO félhasználás), sem pedig az azután következő szennyvízkezelésnél illetve nehézfém kiválasztásnál (például Ca(OH)s felhasználás), és így végül ís nem keletkezik feleslegesen nagy mennyiségű deponálandó hulladékanyag, például káleium-sznlfát-dihidrát (CaSÖ4 x 2 H2Ö),
A találmányt az alábbiakban, a csatolt rajz segítségével ismertetjük, részletesebben, amelyen a találmány szerinti eljárást megvalósító berendezés példákéról kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az.
1. ábra egy hulladékégető berendezés felépítésének elvi vázlata (a BAYER cég
Leverkusen-Bürrig-beli ártalmatlanító központjának VA1 elnevezésű veszélyes hulladék-égeto berendezése), a
2. ábra erősen klórtartalmú hulladékok elégetéséhez használt tüzelés, kazánok és savas· gázmosók zárt kénegyenlegét mutatja, a
3. ábra klóregyenleget mutat (hidrogén-klond hozam a savas gázmosó szennyvizével, illetve NaCI. hozam a lúgos gázmosó szennyvizével), a
4. ábrán egy prímet szabályozókor tombvázlata látható, az
XX
5. ábrán
6. ábra
7, ábra
8, ábrán
9. ábrán
W, ábra ♦ *«Φ * » ♦ ♦ * ♦ * φ ,φ Φ *» A XX ~ 15erősen klórtartalmú hulladékok égetéséhez használható kén adagolási ferde egyenes látható, a a lineáris kén adagolási ferde egyenes egy pontjának mégha tarozását Ismerteti, a a halogén teljes mennyiség üstgázban történő ugrásszerű megnövekedésének, és a halogenid mennyiség savas szennyvízben kimutatható, ahhoz képest késleltetett megnövekedésének a lefolyását mutat ja, a kizárólag a primer szabályozókor használata esetén, ugrásszerű mennyiségi növekedés esetén a CC-áttörés lefolyása látható, a egy zavaróénék kompenzálással ellátott kibővített szabályozókőr tömbvázlatát tüntettük fel, a a (¾ látszólagos kijelzés korrekciójának elvét ismerteti, egy Cl2 mérőkészülék tiszta gázban kimutatható NOX keresz.térzékenysége következtében, még az SCR-katalizátorágy előd, a
11. ábra
12. ábra
13. ábra
14. ábrán
15. ábrán a következő, 12. ábrán bemutatott, a bővített szabályozókőr használatával végzett kísérlethez tartozó, nyomot hagyó kiörmennyiség ugrásokat, mutat, a azt bizonyítja, hogy a zavaróérték kompenzálással ellátott bővített szabályozókor használata esetén ugrásszerűen megnövekedő anyagmennyiség ellenére sem figyelhető meg Cl? áttörés, a egy újabb zárt egyenleget mutat erősen brómtartalmú hulladékok égetéséhez használt tüzelés, kazánok és savas gázmosók vonatkozásában, a egy brómegyenleget tüntettünk fel (a savas gázmosó szennyvizével érkező bidrogén-bromíd hozam illetve a lúgos gázmosó szennyvizével érkező NaBr hozam), a vizes hidrogén-klorid oldatok és hidtogén-bromid oldatok vezetőképességének összehasonlítása látható, és a a tiszta gáznak az utána következő SCR-katalizátoron történő áthaladása során a Cl? hldrogén-kfonddá való vísszaalakulását vázolja diagram alak16. ábra
- !ο Az í. ábrán egy jellemzőnek mondható felépítésű hulladékégető berendezés vázlata látható (az ábrán a BAYER cég Leverkusen-Bttóg-feeli környezeti ártalmatlanító központjában a VA1 elnevezésű veszélyeshulladék-égető berendezés vázlata látható), amely 1 szilárd hulladék és göngyöleg beadagoló berendezéseket, 2 folyékony hulladék beadagoló berendezéseket, 3 forgó napkemencét, 4 utánégetó kamrát 5 hulktdékhő-hasznosító kazánt, 6 hűtőt, savas 7 forgó porlasztó- gázmosót, lúgos 8 forgó porlasztó .gázmosót, 9 kondenzációs EGR-t, lö szivővezetékeket, azok után kapcsolt 11 SCR-katalizátort és 12 kéményt, tartalmaz főbb egységekként,
A 2, ábrán például klór esetére vonatkoztatva, vagyis erősen klórtartalmú hulladékok elégetése esetére mutatunk egy zárt kénegyenfegeí a tüzelésre, kazánokra és a savas gázmosóra vonatkozóan. Ez a bemutatott egyenleg azt bizonyítja, hogy a kazánban a klór teljes mennyiségnek megközelítőleg 3%-a intermedier klórként még a kazánban kéndioxid segítségével újra hidrogén-kloáddá és kés-táoxiddá reagál vissza; az ennek során képződő SOs-af a savas hűtő szennyvizében Sö/~~ként találjuk meg újra, A 2. ábrát eredményező üzemi kísérleteket állandó nagy értékű kénkmálaí mellett lépésről lépésre növekvő klór összmennyiség mellett hajtottuk végre. .A grafikon abszcisszája a teljes klormennyíség, a száraz füstgáz térfogatáramra vonatkoztatva, amelyet mg CUSS2/Nm5s^íító-ként is leírhatunk. A grafikon ordinátája az a kéntömegáram”, amely a füstgáz oldali kén-dioxidhan illetve a szennyvíz oldali szulfidionban van jelén, ugyancsak az itt vizsgált berendezésnél szokásos megközelítőleg 4ÖÖÖÖ Nm^s-ss/h száraz füstgáz térfogatáramra vonatkoztatva (mg S/Hm3^^):. A 2. ábrán néhány kén-díoxid mérési értéket is megadtunk a. savas gázmosó után, vagyis a savas mosott tiszta gázban, még a lúgos gázmosót megelőzően, annak alátámasztására, hogy a nyersgáz oldali kéndioxid (a kazán után, de még a hűtő előtt) a savas gázmosó tartományát a várakozásoknak megfelelően éri el és halad azon. keresztül.
A 3. ára az ehhez tartozó klóregyenleget mutatja, itt már beleértve a lúgos gázmosót is (a lúgos forgó porlasztó- gázmosót), például annak a bizonyítására, hogy ~ kielégítő kénkínálat esetén - a klór összmennyíség 99%-a hidrogén-kio.rídkéní a savas gázmosóba, és csupán i%~a kerül klórként a lúgos gázmosóba, ahol (a kazán nyersgáz. hűtő előtti maradék kén-díoxíd-tartalma révén) végül ís stabil fcloríddá redukálódik.
- 17Α 4. ábrán példaképpen kló esetére bemutatjuk a primer szabályozó köri, amelyben használjuk a klór-specifikus 13 kén adagolási ferde egyenest, a hűtő előtti 14 kazán nyersgázban lévő Ha maradék kén-díoxid névleges értékének a vezetésével, a hőtő szennyvizében lévő halogenld mennyiség alapján; utóbbit a szennyvíz 15 hidrogén5 klorid tartalmából kapjuk meg (a hőniérsekleifconrpeozáli 16 vezetőképesség mérés révén), a 17 szennyvíz térfogatommal végzett szorzás révén (MID-mérés), A primer 3 tűztér (forgó esőkemence fejrészébe történő 18 kéngmnulátum szükséges tömegáramának a beadagolást 19 adagolóesigával valamint pneumatikus 20 szállítóvezetékkeJ bájtjuk végre. A beállítandó érték a 21 adagolócsiga hajtómű fordniatszáma. Ezt a fordulattő számot a 22 F-l szabályzó révén tudjuk változtatni. A 22 P-ϊ szabályzó szolgál egyidejűleg arra, hogy az S hnlhdékho-hasznosítá kazán, mögött mért Ha maradék kén-dloxid tényleges értéket állandóan Összehasonlítsa a. 13 kén adagolási ferde egyenes szerint szükséges 23 maradék kén-dloxid névleges értékkel.
Áz 5. ábra - ismét példaképpen, klór esetére - mutatja a primer szabályozökörben (lásd a 4. ábrát) alkalmazott űzemiieg előre- meghatározott klór-specifikus kén adagolási ferde egyenest. A kén adagolási ferde, egyenes meghatározásához hat égetési kísérletet hajtottunk végre különböző összmennyíségekkei. Ezeknek az üzemi kísérleteknek a legfontosabb paramétereit az alábbi 1, táblázatban foglaltuk össze. Minden egyes üzemi kísérlet esetében diklopropáaból (DCP) és klórozott szénhidrogénből (mindegyiknél ismert kőmennyiséggel) álló erősen klórozott folyékony huiladékkeverék áthaladását állandó értéken tartottuk, a mindenkori klőrmennyiséget (körülbelül 40 000 Νηνζ^^/Ε. száraz füstgáz térfogatomra vonatkoztatva) az 5. ábra abszcisszáján olvashatjuk le az 5. ábra ordinátája pedig a szükséges maradék kén-dloxid névleges értéket (legkisebb kén-dioxid maradéktartalmai) adja meg a kazán nyersgázban a hűtő előtt a száraz füstgáz térfögat25 áramra vonatkoztatva.
1. táblázat; a ó űzetni kí sérlet főbb paraméterei a kén adagolási ferde egyenes mégha tározásához, klór esetében (VA2-fűstgáz térfogatáram kb. 40 000 Nm^tsss/b
: kísérlet száma |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
adag
diklopropánridórozott
szénhidrogén |
kg/h |
600 |
1800 |
1400 |
3000 |
3000 |
3000 |
** ΦΜ Λ * * * » ♦ Φ Φ * » ♦ Χ„Φ β * * * * 5Γ * * * * φ φ φ#
1S-
klőrmennyiség 1 %
1 |
41,6 |
59 |
56 |
55,7 |
55 |
55 |
iutőerték |
1 MJ/kg |
2.1 |
19,6 |
19 |
19,6 |
20 |
8 |
bevitt összes
kiőrmennylség |
1 kg/h |
250 |
1100 |
700 |
1400 |
1300 |
1500 |
kivett
klori dm ennyi ség |
| kg/h
í |
250 |
1100 |
700 |
1400 |
1300 |
1500 |
kén-dioxid a kt
nyersgázhan a kist
kezdetén |
szán 1 mg/Nnr
írlei |
600 |
1400 |
900 |
1700 |
1400 |
1400 |
1 a klőnnennyiség az alkalmazott dikinpropán/kl orozott szénhidrogén keverék laboratóriumi elemzésének megfelelően 2 A klóruiennyiség és az elégett keverékmennyiség-áram alapján kiszámítva 3 a hűtő szennyvizében, vagyis a hídrogén-klond koncentrációból és a szenny víztömegáramból kiszámítva 4 előzetes beállítás a kísérlet kezdetekor, a korábban elvégzett e löki sédetek alapján becsűit érték
A 6. ábra, amely az 1, táblázatban feltüntetett 4. kísérletre vonatkozik, példaképpen a kén adagolási ferde egyenes egy pontjának meghatározásához szükséges eljárási mutatja meg. Ez a diagram a maradék kén-dioxíd-tartalmat. múlana a kazán nyersgázban (bal oldali ordináta), és a tiszta gázban a szabad klórtartalmat a lúgos gázmosó után, a szívóvezeték után mérve (jobb oldali ordináta), a kísérleti idő függvényében. Legelőször egy igen nagy kétt-dioxid maradék tartalmai választottunk kt előre a kazán nyersgázban, amelyet a kísérlet, kezdetétől kezdve azután lassan csökkentettünk. Körülbelül 1400 mg SOj/Nm^asm nagyságú kén-dioxid maradék mennyiségtől kezdve a kazán nyomgázban a hőtő előtt a tiszta gázban még az SCR előtt a C'L~ koncentráció gyengén emelkedni kezd, majd 12 óra 30 perc után, körülbelül 50 ntg maradék értéknél a szabad klór észrevehetően emelkedni kezd (Cb-ádöres), A kén-dioxid maradék mennyiség, amelytől kezdve a CL-koncentráció a tiszta gázban erősen emelkedni kezd, és az ehhez tartozó CUm koncentráció a. füstgázban (itt megközelítőleg 36 gr Clc3SgNni<xfe,) rögzíti »»♦ Φ Λ «
Φ Φφ φ φ φ φ ** X Φχ
- 193 keresett' kén adagolási ferde egyenes egy pontját a további kísérletek bizonyítják, hogy a kén adagolási ferde egyenes tényleg egy egyenes.
Amint az a 7. ábrán látható, a halogérunennyiség célzott ugrásszerű megemelkedése esetén - ugyancsak klór példája alapján - a savas gázmosó szennyvizéből közvetett módon kiszámított halogeuid mennyiség a füstgázban lévő aktuális balogén őssmennyíségen belül csupán késleltetetten követi ezt az ugrásszerű növekedést, ahol a késíeletetést a gázmosó tárolórészének a nagysága, is befolyásolja.
A 8. ábra az ugrásszerű mennyiségnövekedés esetén, az említett késleltetés miatti kéndioxid-hiányt mutatja, az aktuális halogén összmennyíség fáziskéséssel történő rögzítése következtében, valamint - a primer szabályozókor kizárólagos használata esetén - a még megfigyelendő C.l2~áttörést a tiszta gázba a lúgos gázmosót követően, a primer szabályozókör 13.45 órakor történő üzembevételét kővetően a primer szabályozókor a kéndioxid- maradéktartaimat a kazán nyersgázban az. előre megválasztott értékről előbb a megközelítőleg a kén adagolási ferde egyenes szerint pillanatnyilag ténylegesen szükséges értékre veszi vissza. 14.35-kor bekövetkezik az itt tudatosan előidézett ugrásszerű klór rnennyiségnövekedés (900 kg/h-ről 14ŐÖ kg/h-ra, lásd a 7. ábrát). A gyorsan növekvő aktuális klór összmennyiség. késéssel történő érzékelése és rögzítése következtében, valamint az ezáltal késlekedő kén-dioxid maradék mennyiség utánállitása miatt a tiszta gázban 45 perc múlva (azaz 16.15-kor) a Cb-koncentrácíó növekedése tapasztalható, majd végül egy úgynevezett Cl^-áttörés következik be a tiszta gázban, ahol az értékek lényegesen meghaladják az 5 mg Cb/HmJs^s értéket. Antikor a kén-dioxidmaradék mennyiség végül eléri a szükséges végértéket, azzal egyidejűleg a Clj-áttörés Is befejeződik.
Az ilyen jellegű Cb-áítöréseket a 9. ábrán bemutatott, az egyszerű primer szabályozókörhöz képest kibővített szabáiyozökörrel tudjuk meggátolni, amely alkalmas a zavaróértékek kompenzálására, A bővített szabályozási koncepciónak megfelelően a Ha maradék kén-dioxid névleges értéket a 14 kazán nyersgázban a hűtő előtt nem egyedül a 13 kén adagolási ferde egyenes révén vezethetjük és növelhetjük meg ezáltal fokozatosan a beadagolt 18 kénmemtyi séget. Sokkal inkább a 14a maradék kéh-dioxid névleges értéket a 14 kazán nyersgázban még a hűtő előtt átmenetileg tudatosan a szükségesnél jobban megnöveljük, amit a tiszta gázban a 8 lúgos gázmosó után vagy' a lő szivóvezeték mögött (de határozottan még az utána. csatlakoztatott SCR-katalizátorágy előtt) megnő****
- 20 vekedett mennyiségben mérhetünk szabad klórt. A szabad klórnak ebhez a .méréséhez előnyösen a Dráger Sicherheitsteebnik cég. 25 kemoszenzorát használjuk. A mérőgázt folyamatosan szívjuk él a füstgáz csatornából, szárítjuk és elemezzük, A szabad klór a 25 kemoszenzor mérőcellájában feszültségváltozást idéz elő, amelyet koncentrációvá számítunk át. A 25 kernoszenzor nagy kereszferzékenysege miatt a tiszta gázban még az SCR-katalizátorágy előtt meglévő 26 NOX niírögén-oxiddal szemben a primer Ch mérési értékeket a 25 kemoszenzorból az KOx~vonatkozású látszólagos kijelzést illetően készülékre jellemző 27 korrekciós tényezőkkel korrigáljuk (ekkor zajlik a 28 látszólagos kijelzés kiszámítása, valamint annak ki vonása a primer 29 Cfo mérési értékből).
IÖ A 28 Cla látszólagos kijelzés á€12 a telepített 25 kemoszenzor mérőcellájának NOX keresztérzékenysége folytán egy egyszerű, készülékre jellemző korrekciós egyenlet alapján zajlik, például ACVppm = a * NO* /(mg/Nm s?.^.) alakjában. A tiszta gázban az SCR-kafalízátorágy előtti adod esetében magas NOZ értékek esetén - az alacsony €í2 határérték, ismeretében ~ tanácsos egy további korrekciós egyenletet alkalmazni a
ACl2/ppm « a* * [(MGX /mg/Nrn ^ζ.))2 ~ b! *NOx/(mg/Nm sz^z)] formájában, és ennek a korrekciós egyenletnek az á* és bf együtthatóit megfelelő üzemi mérésekkel kell biztosítani; ez például az üzemi füstgáznál MOs-ban gazdag, de kiónnentea eljárás esetén közvetlenül megtörténhet (lásd a 10. ábra mérési eredményeit).
Mint a 9. ábrán még látható, az NO* vonatkozásában korrigált Cl2 mérési értéket egy előre .meghatározható- 30 Cl2 mennyiségtől kezdve a tiszta gázban, például 0,5 mg Cíj/Nn? ssáfss értéktől kezdve a ÍL34Ö1 típusú 31 szabályozó segítségével egy járulékos kén-dioxid-ígénnyé alakítjuk át, amelyet a 32 erősítőben még egyszer egy előre meghatározható 33 erősítési tényező, például 10 segítségével megnövelhetünk. Ezt a járulékos kéndioxid-igényt a 34 zavaróérték hozzáadó egységben hozzáadjuk a primer szabá25 lyozőkőr oldaláról származó kén-dioxíd-ígényhez. Ily módon a 23 kéndioxid névleges érték például 1Ö00 mg S()2/Nm'5SZáfESÍ értékkel megnő. A 22, szabályozó az 5 bulladékhőhasznosító kazán mögött mért. 14a maradék kén-dioxid tényleges értéket folyamatosan osszehasonlitja a leírt zavaróérték kompenzálással megnövelt 23 maradék kén-díoxíd névleges értékkel.
Ezzel biztosítani tudjuk, hogy egy ugrásszerű klórmennyíség növekedés esetén folyamatosan elegendően nagy kén-dloxíd kínálat álljon rendelkezésre.
φ φ
-21Α Ch-áttörésck elleni redundáns biztonsági intézkedésként a kloridntennyiségnek a hűtő szennyvizében való időben történő növekedését is valós időben ügyelhetjük és kiértékelhetjük, például egy .szabályozástechnikai DIF differenciáló egység segítségével (amely az időbeli 24 növekedést differenciálja), és egy gyors növekedés esetén innen is közvetlenül meg tudjuk növelni a 23 maradék kén-dioxld névleges értéket
A 23 maradék kén-dioxld névleges érték, ideiglenes megemeléséhez használt Összes intézkedést a kizárólag a 13 kén adagolási térde egyenestől. ftiziskéséssel Igényelt maradék kén-dioxld névleges értéken túl együttesen (összegzés, a zavarőérték összegző egységben) vagy küiön-külön alkalmazhatjuk.
1.0 A zavaróérték, kompenzálással kiegészített bővített szabályozókor hatásának a bemutatása céljából egy további üzemi kísérletben még egyszer nagy ugrásokat idéztünk elő célzatosan a klór összmermyíségben, lásd all. ábrát. A VL ábrán látható erős és gyors mennyiségi változások ellenére a 9, ábrán vázolt bővítet szabályozókor a 12. ábrán bemutatott kiváló eredményt nyújtotta', a bővítet szabályoz.6kőr 12.40-kor végrehajtott üzembe vételekor a kén-dioxld maradék mennyiség előbb a kén adagolást ferde egyenes szerinti, a klór teljes mennyiségnek megfelelő értékre, körülbelül 1200 mg SÖj/Nnriss&w. esik vissza, a klórmennyiség 15()ö kg/h-rói 1100 kg/h-ra történő lecsökkentését követően I3.W-kor a kazán, nyersgázban a kén-dioxld maradék mennyiség tovább csökken. 14,30-kor a klór mennyiségét ugrásszerűen megnöveljük. 0,5 mg.órim 'sjjáfxs: mennyiséget meghaladó szabad klór tiszta gázban, történő megjelenése következtében az R.34Ö1 szabályzó segítségével (lásd a 9, ábrát) előresiető módon megnöveljük a maradék kén-dioxld névleges értéket, és ezzel a tényleges kén-dioxld maradék mennyiség kazán nyetsgázban végbemenő fürge emelkedését idézzük elő, még a hűtő előtt, körülbelül 1000 tng SOj/Hm^,,^., értékkei. Ennek köszönhetően nem követ25 kezik be CI2~áitörés, sokkal inkább a tiszta gáz Cb-tartalma rögtön visszaáll a 0,5 rngZfWsfám-nái kisebb értékekre. Egy adalék: lő.IO-kor a kén-adagolócsiga rövid Ideig meghibásodott, ennek köszönhetően a kéu-dioxid mamdékárték rövid időre mélyen lesüllyedt, úgyhogy a tiszta gázban még egyszer egy kis szabad klór csúcs keletkezeit. (16.15-kor). A bővített szabályozó körnek az ezzel összehasonlítható, erős mennyiségi
3(1 ugrásokra adod válaszaként tehát - ellentétben az egyszerű primer szahályozókörnél tapasztaltakkal (lásd a 4, ábrát) csupán rendkívül kis Cl; csúcsok állapíthatók meg az 5 mg CI2-^hn3««asz mennyiségnél sokkal kisebb koncentráció tartományban.
> «
Az itt bemutatott példák lényegében klórtartalmú hulladékok égetésére korlátozódtak. Mint ahogy azonban a 13. ábrán bemutatott brómra vonatkozó zárt kénegyenleg, valamint a 14. ábrán látható bróm egyenleg bizonyítja, a korábban a klór példája kapcsán megállapított lapvető összefüggések elvben a többi halogénre is érvényesek - mint pél5 dául az itt további példaként megnevezett brómra mindenesetre sokkal nagyobb szabad halogénarány jön szóba.
A 2, ábrán bemutatottal analóg módon, amelyen klórra vonatkozó példa látható, a 13. ábra bróm esetére mutatja, hogy a kazánban egy átlagosait a bróm teljes mennyiség körülbelül ől%-a alakítható át .Br2 összetevővé (a klór esetében tapasztalt 3%-kal szem10 ben). Egy utalás: a kísérlet során elégetett oromban gazdag folyékony hulladék 25% bróm mellett körülbelül 3% klórt is tartalmazott; ezt a klórt a 13. ábrán figyelembe vettük, azaz a bemutatott kiértékelési eredményt már klórtól megtísztíiöttan” jelenítettük meg.
az ugyancsak a klór esetét bemutató 3. ábrával analóg módon a 14. ábrán bróm esetén látható, hogy hí is a tejes mennyiségnek csak körülbelül 1%-a jut a lúgos gázmosóba, azaz a bróm teljes mennyiség lényegesen nagyobb szabad bróm részaránya ellenére elegendő kénkínálat esetén Itt Is ki tudjuk választani a savas gázmosóban a bróm osszmennyíség 99%-át.
Utolsóként a 15. ábrán vizes hídrogén-klorid és hidrogén-bromid oldatok (2Ö'3C hőroér20 séklctre kompenzált) vezetőképességének az összehasonlítása látható, azonos vezetőképesség mellett a bromid fötnegmennyiség a kloríd tömegmennyiséggel szemben ™ a HBr/HCl ™ 80,948 Z 36,4ő5 - 2,22 móltömeg aránynak megfelelően - valamivel több, mint kétszerese.
számos erősen klórozott folyékony hulladék egyáltalán nem, vagy csak kis mértékben tartalmaz brómot. a legtöbb erősen brómozott folyékony hulladék ezzel szemben a brómou kívül figyelembe veendő mértékben tartalmaz klórt, A vezetőképesség mérések kiértékelése során ilyen bróm- és egyben klórtartalmú hulladékok esetén anélkül, hogy a szükséges kénmennyiség későbbi kiszámítása során említésre méltó hibát csináljunk, például egyedül a krómból (mint ío halogénből) indulhatunk kí, vagyis csupán a vizes bromid oldatok vezetőképesség! görbéjére hivatkozhatuuk, amennyiben - a kénigény ezt kővető kiszámítása során - szintén csak a bromidból indulunk ki, vagyis a hidrogénΚ # ΦΦ * * Φ Φ Φ » φ φ* * ί *»♦ * ♦ * «Α, *..* .♦* Τ \.·
- 23 bromidhoz tartozó móltőmeget használjuk a számítások során. Ezen a módon a vezetőképesség mérési értékek kiértékelése során az ugyancsak meglévő kiortdmennyiség helyett egy, a kénmennyiség vonatkozásában ekvivalens hromid tömeget kapunk.
Végül a ló. ábrán a korábban már többször leírt tényt bizonyítjuk, nevezetesen hogy a szabad klór & tiszta gáznak egy utánkapcsoít tiszta gáz-SCR-katalizátorágyon történő átvezetése során a fémoxid-gazdag SCR-katalizátorban katalizált klór-Deaeon-re&kcíó szerint - az ott lévő tiszta gáz feltételek (csekély klór-maradék mennyiség, nagy vízgőztartalom, kb. 300 € hőmérséklet) között - messzemenően hidrogén-klorlddá reagál viszsza,