SE464686B - Foerfarande foer avskiljning av dioxiner och liknande ytterst toxiska organiska foeroreningar fraan en gas - Google Patents

Description

464 686 väsentligt sänka utsläppen av dioxiner och furaner. Även efter- förbränning följt av en våt-torr kalkskrubber och ett elektro- filter har beskrivits i litteraturen (Waste Management & Research 5(3) 1987 pp. 414-416). Vid ett i praktiken genomfört försök som här beskrives avseende sopförbränning med inriktning mot en så höggradig rening som möjligt vad avser de toxiska ämnena TCDD och TCDF spraytorkas en kalkslurry med hjälp av rökgaserna från förbränningen, varvid fasta kalkpartiklar bildas i gasen. Avsikten är att dioxinerna och andra liknande toxiska föroreningar skall adsorberas på de nybildade fina kalkpartiklarna, vilka sedan avskiljes i det efterföljande elektrofiltret. Med kalkskrubber-elektrofilter-systemet uppnås en minskning av de TCDD-mängder, som emitteras från efterför- bränningskammaren, uppgående till mindre än 50%, trots att elektrofiltret uppfångar 98% av partiklarna. Det visar sig således inte möjligt att uppnå de låga gränsvärden som idag ställs ens med hjälp av denna avancerade och moderna anläggning för sopdestruktion.

En annan liknande lösning baseras på tillsats av torr kalk till gasen och avskiljning av gasen medföljande stoft och kalk i en kombination av cykloner och slangfilter. Därigenom uppnås en förbättrad gas-partikelkontakt jämfört med den ovan beskrivna avskiljningen av dioxin pà kalkpartiklar i elektro- filter, varvid dioxinavskiljningen gynnas. En olägenhet med cyklon-slangfilteravskiljningen är att det, på grund av de ofta väldiga gasmängder som i aktuella fall skall renas, blir jäm- förelsevis höga anläggningskostnader för avskiljningsappara- turen. De höga gastemperaturerna hos rökgasen vid avskiljningen i ovan nämnda "torra" metoder begränsar också dessas effektivi- tet vad gäller dioxineliminering på grund av att dioxiner i alltför hög grad fortfarande befinner sig i gasfasen och inte adsorberats ens på de finaste partiklarna, som i sin tur kan uppfångas bättre i slangfilter än i torra elektrofilter.

Ett rökgasreningssystem av ett principiellt annat slag har nyligen utvecklats av Götaverken Energy System och Stockholm 464 686' Energi, vilket nyligen tagits i drift i Göteborg. Detta system består av två i rad kopplade fyllkroppstvättar, av vilka den första är en tvättreaktor arbetande vid 65-70°C och den andra en kondensationsreaktor arbetande vid 30-35°C. De ingående TCDD-ekv-halterna i rökgasen i den försöksanläggning som varit i drift en längre tid ligger mellan 1,8 och 6,4 ng/m3 och de utgående mellan 0,12 och 0,24 ng/m3, men man tror sig inte om att i den fullstora anläggningen kunna klara mer än 0,5 ng/m3.

Man anger vidare att för kommande anläggningar kommer gräns- värdena att ligga lägre, nämligen < 0,1 ng TCDD-ekv/m3.

Det har nu överraskande visat sig möjligt att anvisa ett för- farande, som tilllåter en så effektiv avskiljning av dioxiner och liknande toxiska organiska ämnen att gränsvärdena för dessa toxiska ämnen kommer att klaras även av framtida gasreningsan- läggningar med de ökade krav på rening som kan förväntas. För- farandet kännetecknas härvid av de steg som framgår av de till- hörande patentkraven.

Gasen från dioxinkällan bringas således enligt uppfinningen i kontakt med en i aerosolform föreliggande vätska under en förutbestämd tidsperiod, varefter gasen separeras från de i aerosolen närvarande partiklarna.

Med aerosol menas allmänt en suspension av ytterst fina fasta eller flytande partiklar i luft eller annan gas. Vanliga exempel härpå är rök, dimma och smog. Aerosolen kallas i det följande även vätskedimma, som är det tekniskt mest använda begreppet i sammanhanget.

Vätskan som användes vid förfarandet kan vara varje vätska med förmåga att bilda aerosol och som kan hanteras i befintliga kärl och ledningar utan att korrosion och andra problem upp- står. Enklast och billigast är vatten, som dock genom upp- tagning av eventuella sura beståndsdelar från gasen kan för- suras efter hand. Det kan då vara önskvärt att tillföra alkali för begränsning av surhetsgraden. Vätskan överförs i aerosolform med hjälp av en lämplig dysa eller genom inblåsning av vattenånga. För aerosolbildningen är det praktiskt mycket 464 686 fördelaktigt att utnyttja en tvättanordning av skrubbertyp.

Tiden för kontakten mellan aerosolen och gasen kan enkelt regleras och inställas genom val av lämpliga apparatdimen- sioner. Härvid bör även hänsyn tas ej endast till gasformiga föroreningar med snabba diffusionshastigheter, utan även att mera trögrörliga fasta mikropartiklar skall hinna fångas upp av vätskedimman.

Aerosolpartiklarna kan separeras från gasen på olika sätt, men det är viktigt att genomföra separationen under kondenserande betingelser. Företrädesvis utnyttjas för separationen ett elektriskt fält i ett våtelektrofilter. Lämpligen kyles gasen under separationen till ungefär 60°C eller till och med därunder för att uppnå en effektiv avskiljning.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas i en föredragen ut- föringsform anpassad för rening av rökgas efter en sopför- bränningsanläggning. ' Gasen från sopförbränningen får först passera en ångpanna och ett torrelektrofilter för avkylning resp grovrening med avseende på stoft. För att ytterligare minska ingångs- temperaturen till den efterföljande skrubbern kyls gasen lämp- ligen indirekt med vatten i en värmeväxlare strax ovanför skrubberinloppet. På detta sätt kan även energiinnehållet i gasen tillvaratagas. Skrubbern är lämpligen utformad som ett torn med konisk överdel och botten och har lämpligen ett centrerat gasinloppsrör upptill och gasutloppet anordnat via en ringkammare nära tornbotten. Avsikten med detta är att åstad- komma en så likformig gasfördelning, och därmed en så god reningseffekt, som möjligt. Med dysringar anordnade nära gasinloppet bringas den inkommande skrubbervätskan, genom den turbulens som skapas vid gasens utlopp från insticksröret in i torndelen, att slås sönder i mindre droppar och bilda vätskedimma, vilken i skrubbern blandas med gasen så effektivt och intimt att föroreningarna i denna fångas upp av vätskedimman. Torndimensionerna väljes så att man får 41: 464 686' tillräcklig kontakttid för en effektiv uppfàngning av föro- reningarna med vätskedimman.

Tornbotten kommer under normaldrift att vara tom, detta för att undvika slambeläggningar, men kan vid behov fungera som buffertvolym för skrubbervätskan. Den utgående vätskan från skrubbern leds till en pumptank, varifrån vätskan pumpas till dysringarna i ett kretslopp.

Då gasen från sopförbränning ofta innehåller stora mängder saltsyra, blir skrubbervätskan kraftigt försurad, om den inte neutraliseras. Denna neutralisation sker lämpligen genom in- dosering av kalkslurry i pumptanken. En silo för släckt kalk placeras därvid så att det är lätt att dosera ut kalken till en slurrytank. I slurrytanken blandas kalken i skrubbervätsksan med hjälp av omrörare och pumpas sedan med en reglerbar pump in i pumptanken där den blandas med áterflödet från skrubbern med hjälp av ytterligare en effektiv omrörare.

Doseringen av kalkslurry styrs av pH i kretsen. Ett pH mellan 1,5 och 2,0 anses optimalt med hänsyn taget till syraabsorp- tion, risken för gipsutfällningar, korrosion och ökade regler- möjligheter för pH i den efterföljande vattenreningen. Tanken tillförs även kondensat från det efterföljande våtelektro- filtret som även fungerar som kylsteg, varför en motsvarande mängd skrubbervätska måste bleedas av. I skrubbern kommer föroreningar såsom dioxin att anrikas i aerosolen, eftersom aerosolens partikelyta är mycket stor relativt dess volym. För att erhålla en effektiv avskiljning av de föroreningsinne- hållande aerosolpartiklarna i gasen leds gasen därefter genom ett våtelektrofilter, i detta fall ett av kondenserande typ.

Vàtelektrofiltret fungerar då även som gaskylare efterson ut- fällningsrören (elektroderna) omges av en mantel där kylvatten cirkuleras. Denna kylning i samband med avskiljning i elektro- filter har också andra fördelar som nedan kommer att visas.

Om kondensering sker på en normal, kyld yta, diffunderar vattenånga fram mot denna och vätska bildas. Nära ytan kan dock 464 686 Övermättnad ske redan i gasfasen, och dimpartiklar kondense- ras. Dessa dimpartiklar följer inte diffusionslagarna för vattenånga och kan därför äter ryckas in i gasströmmen, vilket betyder att även de föreningar som ackumuleras pá dropparna sprids tillbaka in i gasen. Genom att som här visas låta kon- densationen ske i ett elektriskt fält i ett vàtelektrofilter, kommer emellertid dimpartiklarna i stället att mycket effektivt avskiljas och reningseffekten höjs väsentligt.

Kylningen i vàtelektrofiltret har dessutom den fördelen att andra konstruktionsmaterial än de annars i sammanhanget normalt använda nämligen bly och plast, kan utnyttjas. Exempelvis kan rostfritt stål med goda korrosionsegenskaper med fördel användas i utfällningsrören, vilket ger en robust och under- hàllsvänlig installation. Även emissionselektroderna kan vara utförda i stål medan inloppskammaren utföres av glasfiberar- merad plast.

Vátelektrofiltret förses lämpligen med kylvatten frán något vattendrag i närheten. Vátelektrofilter av ovan angiven typ och konstruerade med rostfritt stål marknadsföres under namnet EDITUBE (Edifo AB, Skellefteå, Sverige).

Orienterande försök har visat att en anläggning av ovan angivet slag klarar ett gränsvärde för TCDD på 0,1 ng/m3 under normal drift.

Claims (5)

464 686. PATENTKRAV _

1. l. Förfarande för avskiljning av dioxiner och liknande ytterst toxiska organiska föroreningar från en gas, k ä n - n e t e c k n a t av att gasen under en förutbestämd tids- period bringas i kontakt med en i aerosolform föreliggande vätska och att i aerosolen närvarande partiklar separeras från gasen efter nämnda tidsperiod i ett elektriskt fält i ett våtelektrofilter under samtidig kylning av gasen till ca 60°C eller därunder.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att vätskan bibringas aerosolform med hjälp av en dysa eller genom tillförsel av vätskeànga till gasen.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att aerosolbildningen genomföres i en skrubber.

4. Förfarande enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k - n a t av att den förutbestämda tidsperioden regleras genom val av lämpliga apparatdimensioner för genomförande av aerosol- kontakten.

5. Förfarande enligt något av kraven l-4, k ä n n e t e c k - n a t av att aerosolpartiklarna separeras frán gasen under kondenserande betingelser.