Vådudskillere










Spildevandsbehandlingsanlæg

Tryk for at se fuld format
Tryk for at se fuld format


Semitør anlægTørre metodeKalk-processen

Tryk for at se fuld format
Tryk for at se fuld format
Tryk for at se fuld format


Venturiscrubber

Vådudskillere
Støv kan meget vel adskilles vådt, f.eks. i en venturivasker.
Den mest kendte højtryksserubber er venturiserubberen. Den består af et indløb, en venturi- hals, en ombøjning og en cyklonisk dråbeseparator. Scrubbervæsken indføres i, eller bedre, før venturihalsen, hvori væsken fastgøres, og gassen accelereres til en hastighed på 100 m/s eller mere.
Hvis halsen er fast, aftager effektiviteten ved aftagende belastning, men mange venturi- scrubbere har indstillelig hals, så effektiviteten kan fastholdes ved varierende belastning.

Scrubbere anvendes sjældent til støvudskillelse fra røggasser fra forbrændingsprocesser. Dog anvendes de på anlæg til forbrænding af spildevandsslam.

Udskillelse af svovl i røggassen
Kemiske forhold
S02 forefindes i røggassen fra de forskellige typer fyringsanlæg i koncentrationer op til 3.000 mg/Nm³ (krav 300 mg/ Nm³), hvoraf typisk 1-5% af S02-indholdet er omdannet til S03, begge disse og andre er sure gasser, idet de, opløst i vand, danner syrer. Syrer kan neutraliseres med baser såsom kalk og natronlud, NAOH. Kalk findes i naturen som marmor, kalksten, kridt m.m., og er den billigste base, der findes. Den kan dog ikke anvendes direkte ved tør eller semitør udskillelse, men må først brændes til brændt kalk og læskes til hydratkalk.

S02 er kun moderat opløselig i vand og endnu mindre i saltsyre.
Svovlforureningen stammer primært fra fyring med olie og kul og i mindre omfang fra affalds- forbrænding. Biobrændsler som halm og træ indeholder kun beskedne mængder af svovl. Der er grund til at gøre opmærksom på, at især ved kulfyring vil en ikke uvæsentlig del (ca. 10%) af brændslets svovlindhold bindes i aske og slagge, selvfølgelig afhængig af askens indhold af basiske forbindelser som f.eks. kalk. Ved kulfyring i fluid-bed kan man ved brug af kalksten som bed-materiale reducere røgens svovlindhold med 90% eller mere i forhold til den med kullene indfyrede svovlmængde.

Røggasafsvovling er et område, på hvilket der foregår en kolossal udvikling for tiden, ikke mindst her i Danmark. Afsvovlingsprocesser kan opdeles i tørre, semitørre og våde metoder alt efter, om absorptionsprocessen foregår i væskefase, i blanding af væskefase og fastfase eller i ren fast fase. Processerne kan være regenerative, hvorved menes, at restprodukterne op- arbejdes, så afsvovlingskemikaliet gendanne og atter kan indgå i absorptionsprocessen. De fleste røgrensningsmetoder er dog ikke-regenerative.

Afsvovlingsprocesser
Tør udskillelse
Disse metoder, ved hvilke finkornet, tør absorbent indblæses i røggassen, kan passende opdeles i højtemperatur- og lavtemperaturprocesser.

Højtemperaturprocesser
Ved disse indblæses pulver af kalksten eller kalk (hydratkalk) i kedlens fyrboks. Temperaturen må ikke være for høj (<1.200°C), da der så er risiko for dødbrænding af kalken samt termodynamisk, ufavorabel forskydning af sulfateringsligevægten (termisk spaltning af dannet sulfit/sulfat). På den anden side skal temperaturen være så høj, at kalkstenen caleinerer (> 800°C), respektive hydratkalken calcinerer (> 500°C). Det synes nemlig at være en fordel, at adsorptionsmidlet gennemgår en calcinering, fordi der herved opnås en mere porøs partikel- struktur med bedre adsorptionsegenskaber.
Vølund anvender princippet på en stor, spreaderstokerfyret kraftvarmekedel i Norrkóping og har opnået afsvovlingsprocenter på over 50% ved et støkiometrisk kalkforbrug på 2. Generelt er metoden relativ ineffektiv, og en afsvovling på 50% er et realistisk maksimum. Til gengæld er investeringen beskeden i sammenligning med våde og semitørre processer.

Lavtemperaturprocesser
Røgrensning med tør kalk ved lave temperaturer (dvs. omkring 100°C) er et relativt uopdyrket område. Det synes som om, man kan opnå meget høje rensningsgrader, hvis reaktionen sker så tæt ved røggassens dugpunkt, som muligt. Dette giver til gengæld stor risiko for konden- sationsproblemer i det efterfølgende filter og i skorstenen.
På visse anlæg har man først en højtemperaturadsorption i fyrrummet, det ureagerede kalk absorberer senere i systemet det resterende S02 i en såkaldt aktiveringsreaktor, hvor der indsprøjtes vand til forøgelse af dugpunktet. Denne totrinsproces har en rensningsgrad på over 90%.
Ved anvendelse af posefilter kan lavtemperaturabsorptionen forbedres, idet en belægning af kalk på posernes overflade virker som et filter for sure gasser. Et anlæg, der minder meget om ovenstående, er vist i fig. 11.
Ved dette anlæg indblæses hydratkalk i røggassen, normalt inden flyveasken er fjernet. Oftest sker dette i en speciel reaktor, og i reglen indsprøjtes også vand med separate dyser.
Vandet fremmer de kemiske reaktioner og køler røggassen, hvilket har betydning for den efterfølgende støvudskiller. (Hvis denne er et elektrofilter, nedsættes resistiviteten. Hvis der vælges et efterfølgende posefilter, kan man evt. holde en konstant temperatur i dette, selv om rågastemperaturen varierer, ved at tilsætte en dertil afpasset, varierende vandmængde). Kølingen har tillige betydning for Hg-udskillelsen. Der køles til ca. 150°C.

De sure gasser reagerer med kalken under dannelse af faste stoffer, HCL danner således calciumchlorid, CaCI2. Reaktionerne forløber dog ikke fuldt ud. For at overholde emissionsgrænserne er det nødvendigt at tilsætte kalk i overskud, 70-100% for meget. (Man siger, at det støkiometriske forhold er henholdsvis 1,7 og 2,0).
De faste stoffer, overskudskalken og flyveasken udskilles derefter i et elektrofilter eller pose- filter. Har man et godt elektrofilter i forvej en, er det rimeligt at anvende dette, men er man frit stillet, er et posefilter at foretrække, idet overskudskalken på posedugen får en yderligere chance for at reagere med de sure gasser. Alt andet lige bruges altså mere kalk, hvis man anvender et elektrofilter, end hvis man har et posefilter.
På denne måde nedbringes indholdet af S02, S03 og andre sure gasser og støv til under emissionsgrænserne.
Derimod har det vist sig at være kritisk at fjerne røggassens indhold for Hg på denne måde. På enkelte anlæg i udlandet tilsætter man derfor foruden kalk også aktivt kul eller natrium-sulfid for at fjerne dette tungmetal fra røggassen. Dette er både dyrt og besværligt og bør helst undgås.
Restproduktet udtages ofte i "big bags" placeret direkte under filterets bundtragt, så man undgår vandoptagelse fra luften. Sækkene lukkes og deponeres. Så længe de er intakte, hindrer de også regnpåvirkning og perkolatdannelse på deponeringspladsen.

Våd udskillelse
Fælles for alle våde metoder er, at røggassen forinden helst skal være befriet for støv (flyveaske).

Semitør udskillelse
Ved semitør udskillelse (spray absorption) indføres hydratkalk og vand sammen, fig. 12. Evt. kan man til anlægget indkøbe brændt kalk og selv foretage læskning.
En slurry af hydratkalk (kalkmælk) spraytørres af røggasvarmen. Samtidig reagerer de sure gasser på samme måde som i det tørre system.
Reaktionsprodukter, overskudskalk og flyveaske udskilles derefter i et pose- eller elektrofilter. Med mindre man recirkulerer det udskilte materiale, er posefiltre også her bedst.
Vandet i kalkmælken giver også her en køling, og det er muligt at gå lidt længere ned i temperatur, dvs. til 135-140°C. Den nedre grænse sættes af calciumkloridets vandoptagelse, som søges undgået. Alligevel er der også her problemer med Hg-udskillelsen.
Semitørre anlæg er lidt dyrere end tørre, til gengæld er støkiometrien bedre, 1,05-1,1, dvs. at kemikalieudgifterne er mindre. Det betyder, at semitør rensning er mest attraktiv for de store anlæg og tør for de mindre.

Kalk/kalksten-processerne
I Tyskland er det mest almindeligt at udskille de sure gasser vådt, og denne løsning er også ved at vinde stor indpas herhjemme (bl.a. Avedøreværkets blok 1).

Fig. 13 viser et vådt system. Først fjernes flyveasken vidtgående i et elektrofilter, og da røg- gassen skal nedkøles til sit dugpunkt, ca. 60°C i forbindelse med vådrensningen, og på den anden side skal gøres umættet, dvs. genophedes efter rensningen, er det naturligt at indskyde en gas/gasvarme-veksler, feks. med teflonrør mellem elektrofilteret og selve scrubbersystemet.
Dette består af to trin, et surt med foranstillet quencher (bratkøler) og et alkalisk (basisk). I quencheren og det sure
trin vaskes med vand. Herved fjernes HCL, HF og Hg til langt under henholdsvis 50, 2 og 0,1 mg/Nm³ og vandet, som recirkuleres flere gange, bliver til fortynder saltsyre, pH = 0,5-1,0.
Det sure miljø forhindrer, at S02 går i opløsning; det går videre til trin 2, hvor der efter behov tilsættes natronlud, NAOH. S02 reagerer let hermed og danner en opløsning af natriumsulfat. Det er vigtigt, at begge scrubbertrin afsluttes med effektive dråbefang, så der ikke føres for- urening fra 1. til 2. trin og fra 2. trin til genophederen.
I henhold til de danske regler skal røggassen opvarmes min. 35°C, dvs. til ca. 100°C, inden den ledes i skorstenen. Dette er for at undgå dråber og en for kraftig dampfane ved skorstens- toppen, men det kan også være nødvendigt, hvis skorstenen har stålrør. På grund af korrosionsrisikoen er scrubberne normalt fremstillet af plast, og man kan evt. også have røgrør af plast i skorstenen.
Scrubbersystemet kan også fjerne mindre mængder støv, hvis dette skulle være nødvendigt

De udskilte forureninger er således overført fra gasfase til væskefase, og det forurenede vand må behandles i et spildevandsbehandlingsanlæg. Et eksempel herpå er vist i fig. 14. Vandet opsamles i en forrådsbeholder og neutraliseres til pH 8-9 med kalk, evt. først kalksten, derefter, eller hele vejen (fig. 14), med kalkmælk. Blandes vandet fra trin 2 i, udfældes gips.
Når pH er kommet forbi 7, begynder de tilstedeværende metaller at udfældes som hydroxider. Det er vigtigt, at pH ikke bliver for høj, da nogle af metallerne da går i opløsning igen.
Hg, som må antages at foreligge som klorid, er svært at fælde med kalk. Man tilsætter derfor tillige svovlbrinte, natriumsulfid, hvorved Hg fælder ud som det tungtopløselige kviksølvsulfid, eller snarere det beslægtede stof TMT 15, som ikke har de med svovlbrinte og natriumsulfid forbundne ulemper (lugt og forgiftningsfare), men som også fælder Hg som en tilsvarende tungtopløseligt sulfidlignende forbindelse.
De uopløselige forbindelser gives nu tid til at settle. Processen fremmes ved tilsætning af flokningsmidler. Der udtages et slam med ca. 8% tørstof. Dette kan afvandes yderligere i en centrifuge eller en filterpresse, men meget ofte anvender man tyndslammen til befugtning af flyveasken fra el-filteret, idet slamtørstoffet (som hovedsagelig er gips) og asken da størkner sammen til en betonlignende, vanskelig, uduelig masse, som deponeres.
Overløbet fra sættekarret, som kan være en lamelseparator, ledes via et sandfilter til kloakken. Det er i det væsentlige en 2% vandig opløsning af calciumklorid, men med lidt nitrat (fra røg- gassens kvælstofoxider, NOx), som nødvendiggør, at vandet må gennem det kommunale rens- ningsanlæg.

Våde absorptionsprocesser er generelt temmelig effektive, men de Ca-baserede metoder hører dog ikke blandt de mest effektive. I almindelighed bør man dog ikke regne med mere end ca. 85% afsvovling, men der intet teknisk til hinder for at nå op på 95%. Kemikalieforbruget er for de kalkbaserede metoder omkring 1, 1 (Ca/S-molforhold) og for de kalkstensbaserede omkring 1,5.
Af andre våde metoder skal nævnes metoder som Ammoniak-processen, Walther-processen, Wellman-Lord-processen og WSA-2 (udviklet af Haldor Topsøe A/S).

Afsluttende bemærkninger

Som det er fremgået, findes der ikke noget universalt svar på spørgsmålet: Hvordan renser jeg røgen fra mit kedelanlæg, så de nugældende og fremtidige rensningskrav kan overholdes ?
Der findes tørre og semitørre metoder, som samtidig udskiller flyveasken, og der findes våde, som sættes ind, efter at asken er fjernet. Valget mellem metoderne beror på en række anlægsspecifikke forhold, herunder anlægsstørrelsen, de nuværende elektrofiltres kvalitet og rensningsgrad, pladsforholdene på stedet samt deponeringsmulighederne for restprodukter. Hertil kommer naturligvis anlægs- og driftsomkostningerne, og hvorledes disse vægtes indbyrdes.


Startside
Retur