Elbląg dnia: 12.12.2007

Seminarium z technologii stosowanych w ochronie środowiska.

Spalanie osadów ściekowych - technologie, instalacje, produkty spalania i sposoby oczyszczania spalin.

Opracowali:

Katarzyna Stankiewicz

Łukasz Duda

Łukasz Bilski

1. Osady ściekowe są to zanieczyszczenia mineralne i organiczne wydzielane ze ścieków podczas ich oczyszczania.

2. Spalanie osadów ściekowych

Proces ten jest pełnym utlenieniem związków organicznych osadu w temp. ok. 800 - 1000*C. Końcowym produktem spalania jest gaz spalinowy i popiół w ilości ok. 20% osadu surowego, który może być składowany na wysypiskach lub wykorzystywany gospodarczo np. do budowy dróg. Do spalania najlepiej nadają się odwodnione osady surowe, mające wyższe ciepło spalania w stosunku do osadów ustabilizowanych (w procesie beztlenowym lub tlenowym), wynoszące odpowiednio 23000-29000 kJ/kg dla osadu surowego oraz 9000-14000 kJ/kg dla osadu ustabilizowanego. Wartość opałowa osadu zbyt uwodnionego może być nawet ujemna, dlatego zawartość ciał stałych w osadzie powinna być wyższa od 30% (ponad 70% wody). Spalanie osadu jest korzystne, gdy nie ma potrzeby dostarczania paliwa zewnętrznego, tzn. gdy wartość opałowa osadu jest wyższa od 8000 kJ/kg, a także, gdy osady zawierają zanieczyszczenia.

W Polsce nie funkcjonują spalarnie samych osadów komunalnych. Istnieją instalacje do spalania osadów przemysłowych, w tym w procesu osadu czynnego. Niemniej jest to technologia przyszłości dla krajów o dużej gęstości zaludnienia i dla dużych aglomeracji miejskich.

3. Technologie spalania osadów ściekowych

Obecnie stosowanych jest kilka metod termicznej redukcji objętości i masy osadów:

• Spalanie w atmosferze ubogiej w tlen (quasi piroliza),

• Spalanie,

• Produkcja oleju napędowego z osadów (metoda kanadyjska Campbella, zastosowana w skali technicznej rok temu w Australii),

• Gazyfikacja wysuszonego uprzednio osadu, zastosowana po raz pierwszy w Danii,

• Mokre spalanie - utlenianie zmacerowanego osady przy temperaturze powyżej 300 st. C, pod ciśnieniem (w głębokich reaktorach - Holandia lub w reaktorach typu „szybkowar” zastosowanych w Holandii oraz w Toronto). W wyniku mokrego spalania powstaje popiół, mocno zanieczyszczona frakcja ciekła i gazy.

Oczyszczanie spalin jest kosztowne, często wynosi około 30,35% kosztów całej spalarni. Wpływ takiej instalacji na środowisko jest minimalny.. Entalpia spalin może być odzyskiwana i wykorzystywana do celów własnych spalarni.

Pojawiają się od czasu do czasu propozycje wspólnego spalania odpadów komunalnych czy też osadów ściekowych w urządzeniach energetycznych. Zazwyczaj instalacje te, przeznaczone do spalania paliwa klasycznego, wyposażone są jedynie w urządzenia odpylające, a niekiedy również do odsiarczania spalin. Nie posiadają natomiast urządzeń do oczyszczania spalin ze związków toksycznych i metali ciężkich.

Zasadniczym celem wspólnego spalania odpadów czy też osadów jest rozcieńczenie toksycznych spalin pochodzących ze spalania odpadów lub osadów w „czystych” spalinach ze spalania węgla. Zastosowanie rozcieńczenia czy to spalin czy to ścieków jest niedopuszczalne, bowiem taka „filozofia” podważa zasady ochrony środowiska. Rozcieńczanie daje niższe stężenie zanieczyszczeń w strumieniu gazów natomiast nie zmniejsza ilości wprowadzanych do środowiska zanieczyszczeń.

Spalanie osadów w urządzeniach energetycznych, wymaga zainstalowania urządzeń ochrony powietrza działających ze skutecznością taką jak przy spalaniu odpadów. Spaliny ze spalania paliwa klasycznego nie powinny być traktowane inaczej niż spaliny odpadów. Mimo większej czystości, zawierają tlenki siarki i śladowe ilości metali. Zaobserwowane zanieczyszczenie rtęcią lodów na Grenlandii jest wynikiem spalania węgla energetycznego, bez kontroli jakości spalin.

3.1. Suche spalanie osadów

Spalanie wysuszonego osadu polega na odparowaniu pozostałej wody i utlenianiu substancji organicznych w temperaturze 720-750 st. C. W procesie spalania ilości doprowadzanego tlenu musi być w pewnym nadmiarze w porównaniu z ilością obliczaną ze stosunków stechiometrycznych.

Paliwo	Produkt końcowy	Teoretyczne zapotrzebowanie
				tlenu		powietrza
				kg/kg	Nm^3/Nm^3	kg/kg	Nm^3/Nm^3
C C H2 S CO CH4 C2H4 C2H2 C6H6 C2H6	CO2 CO H2O SO2 CO2 CO2 + 2H2O 2CO2 + 2H2O 2CO3 + H2O 6CO2 + 3H2O 2CO2 + 3H2O	2,67 1,31 8,0 1,0 0,57 4,0 3,43 3,08 3,08 3,73	- - 0,5 - 0,5 2,0 3,0 2,5 7,5 3,5	11,54 5,77 34,6 4,33 4,47 17,35 - - - -	- - 2,39 - 2,39 9,57 - - - -

W tabeli podano teoretyczne zapotrzebowanie tlenu i powietrza przy spalaniu paliw. Przy obliczeniach ilości uzyskanego ciepła należy uwzględniać straty przy spalaniu osadu. Do strat tych zaliczamy ciepło potrzebne do podgrzania powietrza doprowadzonego do komory spalania, ciepło potrzebne do odparowania wody zawartej w osadzie po wysuszeniu, dehydratację i rozkład węglowodanów, dwuwęglanów wodorotlenków i innych uwodnionych związków chemicznych zawartych w osadach koagulowanych np. CaCO₃, Ca(OH)₂, FeCl₃, FeSO₄ itp. Oraz straty przez ściany komory spalania drogą konwekcji i radiacji straty ciepła przy wtórnym podgrzewaniu spalin w celu usunięcia zapachów (dezodoryzacja), straty ciepła w popiele i inne straty związane z konstrukcją pieca.

3.2. Metoda quasi pirolityczna

Obecnie preferowaną w świecie techniką termicznej likwidacji odpadów jest metoda spalania dwuetapowego, w czasie, której procesy realizowane są w dwóch kolejnych etapach.

W etapie pierwszym do komory wstępnego spalania wprowadza się odpady i rozpoczyna się proces pirolizy i zgazowania substancji organicznych odpadów, w atmosferze ubogiej w tlen. Ilość powietrza doprowadzana do komory wstępnej jest ściśle regulowana tak, aby zapewnić uwolnienie substancji lotnych i utlenić węgiel i wodór zawarte w masie odpadów tylko w zakresie niezbędnego do utrzymania temperatury około 700 - 800 st. C.

Gazy z komory pizolitycznej kierowane są do komory wtórnej, do której dostarczane jest dodatkowe powietrze w ilości zapewniającej zupełne spalanie lotnych substancji palnych zawartych w produktach pirolizy. Ostateczne spalanie składników organicznych, termiczne rozłożenie toksycznych związków chemicznych (dioksyny i furany) następuje w komorze dopalania, przy wysokiej temperaturze około 1150 - 1200 st. C i odpowiednio długim czasie przebywania spalin, w zależności od wielkości instalacji (od. 0,5 s dla małych do 2 s dla dużych).

Technologia spalania dwuetapowego (quasi pizolityczna), piroliza i zgazowanie z nadmiarem powietrza, a potem dopalanie w fazie gazowej ma szereg zalet. Ograniczenie prędkości przepływu powietrza w komorze pizolitycznej daje efekt „spokojnego” przebiegu procesu, co sprzyja wyeliminowaniu porywania cząstek stałych z gazami pizolitycznymi i okludowania na nich dioksan i furanów. Stosunkowo niska temperatura w komorze pirolizy zmniejsza ilość tworzących się tlenów azotu i par metali ciężkich.

3.3. Piece Nicholsa - Herreschoffa

Jednym z urządzeń do spalania osadów ściekowych są piece Nicholasa-Herreschoffa, W piecach tych można również spalać osady ściekowe łącznie ze śmieciami. Przebieg procesów technologicznych i układ urządzeń przedstawia się następująco: osad jest wstępnie zagęszczany, a następnie odwadniany w wirówkach sedymentacyjnych, które zatrzymują od 60 do 80% substancji stałych zawartych w osadzie. Odwodniony osad podawany jest na górne półki pieca etażowego. Na dolne piętra dostarczane są śmieci (muszą one być wstępnie przygotowane, tzn. ze śmieci należy usunąć duże części metalowe, gdyż przeszkadzają one w prawidłowej pracy zgarniacza). Śmieci spalając się, dostarczają brakującej ilości energii do odparowania wody zawartej w mokrym osadzie. Filtrat po odwodnieniu na wirówkach zawiera znaczne ilości zawiesin (20-40%) kierowany jest na filtry próżniowe. Spalanie osadów i śmieci w piecach Nicholsa - Herreschoffa jest całkowicie samowystarczalne pod względem energetycznym, jeżeli uwodnienie śmieci nie przekracza 35%, uwodnienie osadów surowych wynosi poniżej 88,5%, a przy osadach przefermentowanych nie może przekraczać 86,5%.

3.4. Piece obrotowe

Piece obrotowe służą głównie do spalania odpadów, lecz znajdują również zastosowanie do spalania osadów ściekowych i szlamów. Obrotowy piec bębnowy wykonany jest z wymurowanej materiałem ceramicznym rury, usytuowanej z lekkim spadkiem do poziomu. Obrót bębna odbywa się przez napęd zębatką lub ślimakiem. W odróżnieniu do innych pieców, zastosowanie wymurówki z oddzielną warstwą izolacyjna nie jest możliwe ze względu na ruch obrotowy i uginanie się bębna. Wynikają stad stosunkowo wysokie straty ciepła na skutek promieniowania. Od strony czołowej pieca zamontowane są palniki rozpałowe i podtrzymujące. W zasadzie osad i spaliny prowadzone mogą być współprądowo lub przeciwprądowo. W przypadku pracy metodą przeciwprądową istnieje niebezpieczeństwo wydmuchu lub wybuchów, ponadto spaliny są wówczas bardzo silnie obciążone substancjami zapachowymi. Z powyższych przyczyn dla tego typu pieca wybiera się w praktyce system pracy we współprądzie.

Zasilanie osadem odbywa się od strony wyżej usytuowanego końca pieca. Na skutek obrotowego ruchu bębna i jego pochylenia, osad poprzesuwa się ku przeciwległemu końcowi bębna. Z tej strony zlokalizowana jest komora dopalania oraz wylot spalin i popiołu.

Zaletą procesu spalania w piecach obrotowych jest jego stabilność cieplna w warunkach ruchowych w stosunku do zmian obciążenia i wielkości kawałków podawanych odpadów. Przy spalaniu osadów o szlamów należy zwrócić uwagę na konieczność odpowiedniego doboru temperatury spalania w zależności od temperatury mięknięcia popiołu. Temperatura spalin winna być dobierana każdorazowo z uwzględnieniem własności szlamu. Dla uniknięcia spiekania żużla na ściankach bębna, temperatura ich musi być znacznie niższa od temperatury mięknięcia.

Z mechanicznego punktu widzenia, wadą pieców obrotowych, z uwagi na duże rozmiary części ruchomych jest ich wrażliwość na zmianę obciążenia cieplnego. Wadą dotkliwą jest również niekorzystny bilans energetyczny. Obok wysokich strat promieniowania, występują dodatkowe straty ciepła unoszone z dużymi ilościami spalin, a to ze względu na konieczność pracy tego typu pieców ze znacznym nadmiarem powietrza (l = 2,5) dla uzyskania gwarancji całkowitego spalenia i możliwości schłodzenia ścian wewnętrznych. Ponadto konieczne jest stosowanie dużych ilości drogiej wymurówki żarowytrzymałej, której żaroodporność, z uwagi na możliwość lokalnego przegrzania, musi być wyższa os średniej obliczeniowej.

3.5. Piece wielopółkowe

Zasilanie pieca osadem odbywa się od góry, podczas gdy powietrze do spalania względnie gazy spalinowe prowadzone są w przeciwprądzie od dołu do góry z uwagi na wykorzystanie ciepła. Półki w strefie spalania zasilane są gorącym gazem z komory spalania. Osad do spalania z reguły podaje się na krawędzi górnej półki, tzw. półki suszenia. Stale mieszany i przesuwany materiał transportowany jest przez wszystkie półki pieca na przemian z zewnątrz ku środkowi i od środka na zewnątrz. Część powietrza do polania doprowadzona zostaje na dolne półki gdzie zostaje podgrzana przez materiał ulegający w dużej mierze spopieleniu. Proces spalania zachodzi na środkowych półkach. Wał i ramiona mieszadła piecowego wykonane są jako wewnątrz puste kształtki ochładzane powietrzem.

Spalanie w piecu wielopałkowym w przeciwprądzie jest z punktu widzenia energetycznego procesem najkorzystniejszym mimo wymaganego dość znacznego nadmiaru powietrza. Gazy spalinowe chłodzą się w bezpośrednim kontakcie z osadem do temperatury około 200 st. C. Bezpośrednia wymiana ciepła jest jednak jedną z niekorzystnych cech tego pieca. Gorące spaliny podsuszają wprawdzie wilgotny materiał palny, lecz podczas suszenia wydzielane są również niskowrzące węglowodory i związki siarki. Występuje również porywanie przez spaliny drobnych spopielonych cząstek. Spaliny opuszczające piec nie są ani bezwonne ani wolne od palnych lotnych substancji organicznych.

3.6. Piece fluidalne

Piec fluidalny jest zasadniczo cylindryczną, wymurowaną komorą. W dolnej części znajduje się perforowane dno a nad nim piaskowe złoże fluidalne. Tak osad, który należy spalić, jak i paliwo dodatkowe wprowadza się do złoża fluidalnego. Tam odparowują ciekłe składniki osadu, a zawarte w nim składniki organiczne zaczynają się palić i w postaci drobnych cząsteczek unoszone są przez mieszaninę parowo - spalinową ze złoża fluidalnego i ponad nim, zanim opuszczą przestrzeń komory spalania wypalają się do końca. Powietrze służące do fluidyzacji złoża zasysane jest przez dmuchawę i przetłaczane poprzez wymiennik ciepła do przestrzeni dna nadmuchu, skąd poprzez ruszt dostaje się do złoża fluidalnego. Służy ono równocześnie jako powietrze pierwotne do spalania.

Wymagania dotyczące całkowitej likwidacji substancji organicznych zostają spełnione praktycznie w 100%. Na skutek efektów „strumienia pisaku” występującego w złożu fluidalnym, to znaczy na skutek mechanicznego działania poruszających się ziarenek pisaku, stałe grudki zostają rozdrobnione.

Szybkie, wyrównywanie się temperatury i wysoki współczynnik wymiany ciepła powoduje, że spalanie przebiega intensywnie i równomiernie. Popiół jest unoszony przez spaliny, dopiero wówczas, gdy cząstki uzyskują średnice mniejszą niż 0,15 mm. Czas przebywania w przestrzeni dopalania nad złożem jest dostatecznie długi i wystarcza do całkowitego wypalania. Duża intensywność spalania powoduje, że wartość opałowa odpadów zostaje całkowicie wykorzystana, a objętość pozostałości zredukowana do minimum.

3.7. Mokre spalanie osadów ściekowych

Proces mokrego spalania polega na utlenianiu związków organicznych bezpłomieniowo do CO₂ I WODY. Proces ten jest bardzo przydatny do przeróbki osadów trudnoodwadniających się.

Różnice pomiędzy konwencjonalnym spalaniem w płomieniu a wilgotnym utlenianiem powietrzem są bardzo znaczne. Jedną z nich jest fakt, że do wilgotnego utleniania powietrzem zbędne jest wstępne odwadniane lub suszenie, jak to ma miejsce przy konwencjonalnym spaleniu. Przy wilgotnym utlenianiu powietrzem, ilość wody może wynosić do 99%, podczas gdy przed konwencjonalnym spalaniem ilość ta musi być obniżona do około 75%. Inna ważna różnica pomiędzy wilgotnym utlenianiem powietrzem a spalaniem konwencjonalnym polega na temperaturze reakcji.

Każda substancja podatna do palenia się, może być utleniona w środowisku wodnym w temperaturze 140-360 st. C. Stosując odpowiednią temperaturę, ciśnienie, czas reakcji i odpowiednią ilość sprężonego powietrza lub tlenu, można osiągnąć każdy dowolny stopień utleniania. Pierwsze urządzenia ZIMPRO przeznaczone do spalania osadów ściekowych zbudowano w Chicago i uruchomiono na początku lat sześćdziesiątych dla 2,5 równoważynych mieszkańców.

Przy wilgotnym utlenianiu powietrzem zanieczyszczenie powietrza jest ograniczone, ponieważ utlenianie zachodzi w wodzie, w niskich temperaturach i nie powstają lotne popioły, pyły, dwutlenek siarki i tlenki azotu. Możliwość odprowadzenia gazów odlotowych bez zastrzeżeń osiąga się przepuszczając je po wyjściu z urządzenia ZIMPRO przez końcowy skruber.

Parametry mokrego spalania

Temperatura:

Stosowane temperatury wahają się w przedziale od 140 do 360 st. C. Rzutuje to na stopień utleniania związków organicznych, których w tym zakresie jest najlepszy przy jednocześnie najkrótszym czasie reakcji.

Ciśnienie:

Wybór wielkości ciśnienia zależy od założenia warunkującego przebiegu procesu w środowisku wodnym. Wielkość ciśnienia w reaktorze musi być wystarczająca do wywołania kondensacji wytworzonej pary. Zakres stosowanych wielkości ciśnień dla wersji wysokociśnieniowej procesu mokrego spalania wynosi 70-140 atm. Natomiast dla wersji niskociśnieniowej 10,5 do 21,0 atm.

Charakterystyka utlenionej mieszanki:

Objętość popiołu wynosi 10-12% początkowej objętości suchej masy osadu. Ilość ciał lotnych w popiele wynosi 13-17% średnio 15%. Substancja mineralna popiołu jest podobna do substancjo mineralnej osadu surowego. Jest ona sterylna i biologicznie stabilna. Ciecz osadowa po oddzieleniu popiołu musi być oczyszczona biologiczna.

Zapotrzebowanie powietrza:

Ilość powietrza potrzebnego do utleniania osadu może być określona z chemicznego zapotrzebowania tlenu. Ilość powietrza potrzebnego do mokrego spalania można wyrazić za pomocą ciepła wytworzonego z 1 kg powietrza użytego do spalania jakiejś substancji organicznej (kcal/kg powietrza). Dla osadów ściekowych wskaźnik ten wynosi 1360 kcal/kg powietrza.

Powietrze dodane do procesu mokrego spalania nasyca się podczas kontaktu ze ściekami w reaktorze para wodną. Im wyższy jest stosunek powietrza na jednostkę objętości utlenionej cieczy, tym więcej pary opuszcza reaktor. Przy zwiększaniu ilości powietrza mogłoby dojść do całkowitego odparowania zawartości reaktora. Założeniem metody jest jednak przebieg procesu w fazie ciekłej, co wymaga regulacji dopływu powietrza. Zapotrzebowanie powietrza można określić za pomocą trzech parametrów:

1) stosunku ilości wytworzonego ciepła z 1 kg powietrza,

2) ciśnienia i temperatury panujących w reaktorze,

3) uwodnienia osadów.

Stężenie ciał stałych:

Jest ono bardzo istotnym czynnikiem w procesie mokrego spalania. Od stężenia >= 4,7% ciał stałych w osadzie, przy założeniu, że 70% ciał stałych stanowią ciała organiczne, tj. >= 3,3% rozpoczyna się samowystarczalność energetyczna procesu.

3.8. Metoda AST

Pewną odmianę mokrego spalania stanowi metoda AST. Opracowano ją w Kanadzie w 1958 roku. Polega ona na utlenianiu substancji organicznej w wysokiej temperaturze około 760 st. C, ale przy niskim ciśnieniu 0,14 atm.

Wstępnie podgrzany w wymienniku ciepła osad surowy jest doprowadzany za pomocą dyszy do górnej części reaktora, gdzie dzięki dużemu rozproszeniu następuje natychmiastowy kontakt całej objętości osadu z wysoką temperaturą powietrza sięgającą ok. 700 st. C. Pod wpływem wysokiej temperatury następuje odparowanie wody, a wysuszone cząstki odpadają na dno reaktora, skąd odprowadzane są do cyklomu, gdzie następuje rozdział fazy stałej od fazy gazowej.

Gazy spalinowe wytwarzane przy spalaniu wysuszonego osadu krążą między podwójnymi ścianami reaktora, którego ściana zewnętrzna zbudowana jest z cegły ogniotrwałej, a zewnętrzna z nierdzewnej blachy stalowej.

Do wad budowanych początkowo instalacji należały: zatykanie się dyszy wtryskowej, korozja wnętrza reaktora i powstawanie powłoki kamienia kotłowego.

4. Emisja zanieczyszczeń w procesie spalania osadów ściekowych

W procesie spalania osadów ściekowych powstawać będą produkty, których emisja nie jest obojętna dla środowiska, Ilość i jakość zanieczyszczeń zależna jest od składu chemicznego osadów, technologii procesów spalania i oczyszczania spalin. Ze spalinami unoszone będą zanieczyszczenia pyłowe oraz gazowe substancje toksyczne. Stałe produkty spalania to popiół oraz placki filtracyjne z oczyszczania spalin. Przy stosowaniu mokrej metody oczyszczania spalin otrzymuje się również emisję zanieczyszczeń w cieczach myjących spaliny.

Przy spalaniu osadów ściekowych jako stałe produkty otrzymuje się popiół oraz pozostałości po oczyszczaniu spalin. Przyjmując, że w suchej masie osadu jest 50% substancji mineralnej oznacza to, że w warunkach polskich powstanie po spalaniu około 100.000 ton rocznie popiołu.

Zasada podziału na klasy szkodliwości powinna wynikać ze zdolności migracji związków toksycznych z odpadu do środowiska. W przypadku odpadów stałych - popiołu, zasadniczą drogą rozprzestrzeniania toksyn w środowisku jest droga wodna. Oznacza to, że z odpadu poddanemu działaniu wody - w przypadku składowania na wolnym powietrzu są to wody opadowe - wymywane są substancje toksyczne i one migrują do wód powierzchniowych lub gruntowych. Dlatego też odpady toksyczne deponuje się na specjalnych, wydzielonych składowiskach posiadających uszczelnioną czaszę, oraz zorganizowany odbiór i oczyszczanie odcieków.

4,1, Oczyszczanie spalin i emisja zanieczyszczeń gazowych

W instalacjach do spalania odpadów stosuje się rożne metody oczyszczania spalin. Wymagania dotyczące jakości spalin regulują przepisy państwowe oraz zalecenia Unii Europejskiej. Przepisy te określają dopuszczalne poziomy emisji zanieczyszczeń gazowych i pyłu, a także w spalania odpadów niebezpiecznych dioxyn i furanów. Polskie przepisy odnoszą się do emisji czyli stężenia substancji toksycznych w powietrzu.

Lp.	Substancja	Zalecenia Unii Europejskiej niebezpieczne komunalne
1.	Udział tlenu %	11 11
2.	Pył mg/Nm^3	10** 200
3.	SO2 mg/Nm^3	50 -
4.	HCl mg/Nm^3	10 250
5.	HF mg/Nm^3	2
6.	CO mg/Nm^3	50* 150
7.	Corg. mg/Nm^3	10**
8.	Temp. dopalania	850/1200 st. C
9.	Min. udział O2	>6 >6
10.	Czas dopalania	2 s 2 s
11.	Cd, Ti mg/Nm^3	0,05 -
12.	Hg mg/Nm^3	0,05 -
13.	Sb, As, Pb, Co, Cr, Cu, V, Sn mg/Nm^3	0,5 -
14.	Pb, Zn, Cr mg/Nm^3	- -
15.	Co, Ni, As mg/Nm^3	- -
16.	S dioksan i furanów mg/Nm^3	0,1
17.	Uwagi	*średnia dzienna jako wartość półgodzinna ** średnia wartość półgodzinna

W tabeli podane są zalecane przez Unię Europejską dopuszczalne wartości emisji gazów odlotowych.

4.2 Mokre oczyszczanie spalin

Mokre oczyszczanie polega na „myciu” spalin cieczami płuczącymi, którymi najczęściej są wodne roztwory NaOH. W cieczach myjących wychwytywane są zanieczyszczenia unoszone wraz z pyłem a także neutralizowane kwaśne związki. Przy tej metodzie stosowane są różne urządzenia, których celem jest zwiększenie kontaktu gazu i cieczy myjącej. Wyróżnić tutaj można wszelkiego rodzaju absorbery, zwane również skruberami.

Wyróżniamy skrubery:

• Skruber natryskowy, stanowi najprostszą formę mokrej płuczki. Ciecz wtryskiwana jest w górnej części kolumny w przeciwprądzie do przepływających spalin. Absorbery te nie mają elementów wypełnienia stąd też są one odporne na blokowanie przepływu przez osadzający się pył. Sprawność usuwania cząstek stałych wynosi około 50%.

• Absorber cyklonowy, wykorzystuje siły odśrodkowe do podwyższenia pędu w chwili zderzenia strumienia gazu z kroplami cieczy. Sprawność skrubera osiąga 90%.

• Płuczka Ventruriego. Strumień gazu przyspieszany jest w kolumnie lub pierścieniowej gardzieli a ciecz myjąca wtryskiwana jest współprądowo. Duże prędkości strumieni i zawirowania przyczyniają się do zwiększenia powierzchni kontaktu i reakcji. Sprawność urządzenia sięga 90%.

• Skruber z wypełnieniem, stanowi kolumna wypełniona kształtkami, których zadaniem jest zwiększenie powierzchni kontaktu pomiędzy cieczą płuczącą a spalinami. Możliwe jest realizowanie wszystkich możliwych kierunków przepływu gazu i cieczy. Sprawność urządzenia wynosi około 90%.

4.3. Suche oczyszczanie spalin

W suchych metodach oczyszczania spalin wykorzystuje się między innymi zjawisko adsorpcji polegające na zatrzymywaniu składników spalin na powierzchni ciała stałego zwanego adsorbentem. Jednym z najstarszych i najpospolitszych adsorbentów jest węgiel aktywny i koksik aktywny. Do odpylania spalin często stosuje się filtry workowe, przechwytujące cząstki stałe podczas przepływu spalin przez materiał filtra. W miarę osadzania się pyłu na warstwie filtracyjnej, jej skuteczność zwiększa się kosztem wzrostu oporów przepływu. Sprawność odpylania filtrów jest wysoka i sięga powyżej 99% jednak i stosowanie jest ograniczone z uwagi na temperaturę spalin.

Często stosuje się kombinację mokrego i suchego oczyszczania spalin. Pierwszym stopniem oczyszczania może być płuczka natryskowa, w której cieczą myjącą jest roztwór NaOH lub CaO. Kwaśne spaliny są zobojętniane i jednocześnie z roztworu odparowywana jest woda Wysuszony sorbet wraz z produktami neutralizacji zatrzymywany jest na filtrze workowym stanowiącym drugi stopień oczyszczania. Jako ostatni etap oczyszczania przy spalaniu odpadów niebezpiecznych stosowany jest często filtr z węgla aktywnego.

Przy stosowaniu w procesach spalania wysokich temperatur tworzą się tlenki azotu. Ich emisję można obniżyć przez wtryskiwanie do kotła amoniaku i uzyskuję się redukcję 35, 70% w zależności między innymi od temperatury spalin i czasu kontaktu.

8

---