|
Analyse af omkostningerne for rensning for kviksølv på krematorier i Danmark 6 Renseteknologier
Rensning med aktivt kul er langt den mest udbredte teknologi til reduktion af Hg, og anses generelt for at være BAT (bedst tilgængelig teknik) for Hg-rensning af røggasser, f.eks. på krematorier og affaldsforbrændingsanlæg. Der findes flere andre metoder til reduktion af Hg, men de er ikke særlig udbredt på krematorier, formentlig fordi de enten er mindre effektive overfor Hg, eller fordi de er dyrere eller væsentligt dyrere end rensning med aktivt kul. Ifølge oplægget til dette projekt ønskes det sekundært undersøgt om andre metoder end aktivt kul til Hg rensning er bedst tilgængelig teknik (BAT), herunder:
For at belyse dette, gennemgås både de mest udbredte renseteknologier til røggasrensning på krematorier, herunder de alternativer der ønskes belyst. 6.1 RenseteknologierTeknologier til emissionskontrol for de stoffer der ifølge standardvilkårene er aktuelle for krematorier er:
Cykloner har en begrænset udskilningseffektivitet, og kan ikke reducere støvkoncentrationen til under grænseværdien. Cykloner anvendes derfor kun som forudskiller inden den egentlige rensning, bl.a. som beskyttelse af et efterfølgende posefilter (udskiller f.eks. gløder og gnister, der kan forårsage brand i filterposerne). Flere leverandører anvender posefiltre direkte uden cyklon, hvilket reducerer udgiften til udstyr. Det anses for unødvendigt med en cyklon før partikelrensningen, og teknologien omtales ikke yderligere. Røggassen direkte fra kremeringsovnen er omkring 850 °C varm, og det er nødvendigt med en meget lavere temperatur, for at udstyret kan tåle og håndtere røggassen. Uanset renseteknologi, kan røggasrensningen inddeles i 3 operationer:
For at leve op til kravet for støvemission på 10 mg/normal m³ er det normalt nødvendigt med rensning i posefilter, hvilket også er den almindeligt anvendte teknologi. En skrubber vil normalt have vanskeligt ved at rense partikler tilstrækkelig effektivt, men det vurderes at kunne lade sig gøre, med speciel design. 6.2 RøggaskølingRøggassen kan køles ved direkte eller indirekte køling. Posefiltermaterialet i posefiltre kan ikke tåle for høj temperatur, så røggasserne skal derfor køles til 120-150 °C. Det sker oftest i en vandkølet røggaskøler, men det er også muligt at anvende røggas/luft varmeveksler, som dog ikke er særlig udbredt. Direkte køling ved iblanding af luft, til en temperatur på 2 – 400 °C, som røgkanal, blæser og skorsten bedre kan tåle, har været normal praksis på krematorier, men der skal meget store luftmængder til, for at komme ned på de temperaturer der er nødvendige for en efterfølgende rensning. De store luftmængder ville betyde, at den efterfølgende rensning skal håndtere meget store luftmængder, med store ekstraomkostninger til følge. En mere effektiv direkte køling er fordampning, hvor der via dyser tilføre vand, som ved fordampning sænker temperaturen. Ulempen er dels større røggasvolumen pga. det fordampede vand, og dels at røgens dugpunkt bliver meget højt, hvilket kan give vanskeligheder med efterfølgende renseteknologier. Endeligt kan det medføre en tydelig dampfane ud af skorstenen, eller ekstra energiforbrug til genopvarmning af røgen. Indirekte køling sker i en varmeveksler, hvor røgens varme enten overføres til luft eller vand. Med røg/luft varmeveksler kan noget af luften anvendes til forbrændingsluft, og derved spare energi til opvarmningen. Med røg/vand varmeveksler kan varmen udnyttes til forvarmning af forbrændingsluften, opvarmning af bygninger og for brugsvand evt. via fjernvarmesystem. Anvendes varmen internt bør der indgå en varmeakkumuleringstank. Uudnyttet varme frigives til luften via en eksternt placeret vand/luft køler. De almindeligt anvendte vandkølede røggaskølere renses automatisk for sod efter hver kremeringsdag. Køleren er forsynet med automatisk trykluftsblæsning, som automatisk startes efter hver kremeringsdag. Samtidigt regenereres posefilteret. Under sodblæsning kører røggasblæseren, så sod og partikler blæses over i posefilteret. Manuel rensning af røggaskølerens rør kan være nødvendig, f.eks. ved driftsproblemer der kan give fedtet sod, som ikke kan fjernes ved sodblæsning. 6.3 Partikelrensning med posefilterDer kan generelt anvendes forskellige typer filtre til krematorier, konvolutfiltre, kassettefiltre, posefilter etc. Filtermaterialerne har begrænset temperaturbestandighed, som dog med specielle og meget dyre materialer kan være helt op til 260 °C. Anvendes dosering af aktivt kul før posefilteret eller en aktivt kul bed efter filteret, begrænser det driftstemperaturen til maksimalt 140 - 150 °C. Tætte og velfungerende filtre med velegnet filtermateriale vil typisk rense ned til en koncentration på mindre en 1 mg/normal m³. Posefiltre vil også reducere komponenter der er kondenseret på partikler, specielt dioxin, PAH og formentlig også nogle lugtstoffer og bidrager derved til emissionskontrol af disse komponenter. Posefilteret regenereres automatisk hver dag efter sidste kremering, typisk automatisk at blæse korte trykluft-pulser baglæns gennem filtermaterialet. Samtidigt renses køleren også med trykluftpulser. Restproduktet der udskilles i posefilteret tømmes derefter ud i en plastpose i en 200 liter ståltønde, placeret direkte under filteret. Støvmængden fra en kremering er normalt 100 til 300 g. 6.4 Hg rensningHg i røggassen findes både bundet til partikler og på dampform. De partikler som afsættes på rørvæggene i røkgaskøleren indeholder eller adsorberer en vis mængde Hg. Ved automatisk rensning af af køleren overføres disse partikler til posefilteret, hvor de udskilles og ender i tønden med restprodukt. Til rensning af Hg med aktivt kul findes to metoder, hvor der henholdsvis anvendes pulver der tilsættes før posefilteret, og bedmetoden, hvor røggassen efter posefilteret ledes gennem en beholder med aktivt kul i pellets. Aktivt kul er meget porøst, hvilket giver en meget stor indre overflade, som kan være større end 1.500 m² i pr. gram. Aktivt kul fungerer ved at Hg adsorberes på denne indre overflade. Aktivt kul er også meget effektivt overfor andre stoffer, især organiske stoffer, så både lugtstoffer, dioxin, PAH og TOC vil blive adsorberet i kullene. Hg forekommer både på partikelform og på gasform. Udskillelsen begynder allerede i røggaskøleren, hvor sod og aske indeholder en del Hg. Pulvermetoden er den mest udbredte, sandsynligvis fordi bedmetoden er noget dyrere. Bedfilteret kan udnytte det aktive kul bedre, hvis der anvendes svovlimprægnered kul, som binder Hg kemisk som sulfid, og dermed giver en større kapacitet (der kan adsorberes mere Hg pr. kilo aktivt kul i forhold til uimprægneret kul). Pulveret består enten af rent aktivt kul, eller en blanding af kalk og aktivt kul. Fordelen ved blandingen er dels en mere sikker håndtering pga. reduceret eksplosionsfare, og dels at kalken også reducerer røggassernes indhold af sure gasser (HCl og SO2). 6.4.1 PulvermetodenVed pulvermetoden belægges filterposerne med et lag aktivt kul, og rensningen sker når røggassen passerer igennem dette lag. Belægningen med aktivt kul, sker normalt ved at tilsætte en fast mængde aktivt kul om morgenen inden første kremering starter. Efter dagens sidste kremering regenereres filterposerne og det aktive kul falder sammen med udskilt aske ned i bunden af filteret, hvor det skrabes ned i en plastpose i en 200 l ståltromle. Rensningseffektiviteten for Hg er bedre end 97 %. Til pulvermetoden hører også en beholder med aktivt kul og et automatisk doseringssystem. Forbruget af aktivt kul er 2 – 500 g/kremering, og ligger typisk i området 200 – 300 g/kremering. Aktivt kul pulver er meget fint, og er vanskeligt at fjerne fuldstændigt igen fra næsten alle typer overflader. Der vil derfor være tydelige spor efter håndteringen af både frisk aktivt kul og restproduktet fra filteret. Processen er lidt mere arbejdskrævende end en kulbed, da der skal håndteres både nyt og brugt aktivt kul. I anlæg med pulvermetoden er det specielt ind- og udmadning af aktivt kul, der kan give problemer. Ved mangelfuld eller svigtende kuldosering til filteret reduceres eller bortfalder Hg-rensningen, hvorved emissionsgrænsen sandsynligvis vil overskrides. Det restprodukt der genereres ved pulvermetoden svarer til den tilsatte mængde aktivt kul, som udskilles sammen med filterstøvet. 6.4.2 KulbedEfter posefilteret køles røggassen yderligere ned til ca. 80 °C, fordi de svovlimprægnerede kul i bedden ikke tåler så høje temperatur. Kullet i bedden er små pellets, f.eks. 3 mm i diameter og 5-6 mm lange, for at røggassen kan passere gennem laget uden for stort et tryktab. Hg og organiske stoffer adsorberes i kullet, og reagerer med det imprægnerede svovl under dannelse af den stabile forbindelse HgS (kviksølvsulfid). Svovlimprægneringen øger kullenes adsorptionskapacitet kraftigt, så anvendelsen af imprægneret kul kan være billigere end almindelig aktivt kul, selvom prisen er omkring 4 gange større. Rensningseffektiviteten er bedre end 97 %. I følge leverandøren, kan kulbedden holde til 8 – 10.000 kremeringer, før kullene skal udskiftes. Kulbedden består invendigt af to parallelkoblede ca. 1,5 m høje cylindre, hvor cylindervæggene består af kullene. Røggassen passerer fra ydersiden af cylinderem og ind mod midten, hvor røgen via en udløbskanal ledes til røggaskøleren, hvor den opvarmes ved varmeveksling med røggasen fra ovnen, og videre til skorstenen. Ved udskiftning af kullene suges de brugte kul først ud med en kraftig industristøvsuger, og fyldes på egnet emballage. Nyt kul leveres i sække, og påfyldes manuelt, Kulbed er dyrere og fylder væsentligt mere end pulvermetoden, da det er en ekstra enhed. Processen er mindre arbejdskrævende, fordi der er kul til 2-5 års drift. Det er vanskeligt at vide, hvornår kullene er brugt op, da det kun kan ske ved måling af Hg koncentrationen efter kulbedden, og i følge standardvilkårene skal det gøres en gang årligt. En kulbed er også følsom overfor partikler, så selvom der er et effektivt posefilter før, så kan den smule fint støv der slipper igennem afsættes i kulbedden og blokere overfladen af det aktive kul, så effektiviteten falder. Kulbedden kan derfor være forsynet med et engangs finfilter ved indløbet. Svovlimprægnerede kul kan ikke tåle for høj temperatur, og svovlimprægneringen ødelægges af vand, f.eks. kondens ved for lav temperatur. Det aktive kul i beden skal skiftes efter et stort antal kremeringer, som afhængigt af belastningen er cirka hvert 2 – 5 år. Her skiftes hele mængden af aktivt kul på ca. 2.000 kg, og de brugte kul skal bortskaffes som farligt affald. 6.5 Andre teknologier6.5.1 Rensning for Hg med selenI Sverige har der i flere år været debat mellem to grupperinger omkring rensning for Hg på krematorier. Der er dem der mener, at tilsætning af selen til kremeringen er den eneste rigtige måde at fjerne Hg på, og de andre der foretrækker rensning med aktivt kul. Selengruppen mener, at Hg diffunderer ud gennem den ildfaste udmuring i ovnen, gennem røggasrør og køleflade, så kun en mindre del når frem til posefilteret, hvor det adsorberes med aktivt kul. Hg hævdes at fordampe langsomt fra det brugte aktive kul, og at det kan diffundere ud gennem en lukket ståltønde, således at rensningen med kul reelt er nyttesløs, fordi hovedparten af Hg alligevel slipper ud i naturen. En række forskellige målinger viser, at kun en del af det Hg, der er tilsat sammen med kisten, kan genfindes efter ovnen, og endnu mindre efter køleren. Ligeledes viser en række målinger af Hg i brugt aktivt kul en faldende koncentration med tiden. Der findes dog andre målinger, som ikke understøtter dette, så der er samlet ikke nogen overbevisende dokumentation for påstandene. Selengruppen mener, at tilsætningen af selen effektivt hindrer at Hg diffunderer ud gennem murværket, ved at der opbygges selen i murværket, som reagerer med det Hg, der trænger den vej. Der foreligger ikke målinger, som kan dokumenterer store mængder Hg, selen eller Hg-selenid i brugt murværk. Ved tilsætning af selen sammen med kisten fordamper selen samtidigt med tandamalgam Hg, og de reagerer med hinanden under dannelsen af Hg-selenid, som er en meget stabil forbindelse, som reelt skulle være uproblematisk i naturen. Effekten af selen dokumenteres ved målinger, der viser betydeligt højere koncentrationer og større genfinding af tilsat Hg efter ovn og køler, samt et stabilt indhold i restproduktet fra filteret. Kulgruppen mener, at aktivt kul er en effektiv teknologi, hvilket dels bygger på den store udbredelse af teknologier, samt mange målinger der dokumenterer den store effektivitet. De mener, at Selengruppen tager fejl, bl.a. fordi der ikke foreligger nogen klar dokumentation for påstandene om aktivt kuls ineffektivitet. Hvis selengruppen har ret i, at rensning for Hg med aktivt kul er så ineffektivt, er det meningsløst at stille krav om rensning med den teknologi. FORCE har derfor nøje overvejet og vurderet denne problematik, og har gennemgået tilgængeligt materiale i form af rapporter og målinger, samt talt med flere repræsentanter fra hver gruppe. På den baggrund er det FORCEs overbevisning, at både aktivt kul og tilsætning af selen er effektive metoder til at rense for Hg på krematorier, og at de målinger der dokumenter, at aktivt kul er ineffektivt, grundlæggende er udført med måle- og analysemetoder, der kun finder en del af den sande koncentration af Hg. 6.5.1.1 SelenampulRensning med selen på krematorier er udviklet og patenteret af Magnus van Platen. Inden kisten stilles ind i ovnen, lægges en lille træklods på kisten indeholdende en selenampul. Dette selen fordamper samtidigt med tandamalgam Hg, og reagerer med hinanden under dannelsen af Hg-selenid, som er en meget stabil forbindelse. Hg-selenid er partikulært og vil derfor blive tilbageholdet i et posefilter. Det oprindelige sigte var at løse Hg-emissionen fra Sveriges mange små krematorier med ældre ovne og relativt få kremeringer om året, hvor etablering af røggasrensning ikke er økonomisk realiserbart. Dette kunne dog ikke opfyldes helt, for man skal udskille Hg-selenid, f.eks. i et posefilter, for at få en tilstrækkelig effektiv rensning. På Trelleborg og Landskrona krematorierne anvendes selen til Hg-reduktion. Begge anlæg er nyrenoverede, med ny ovn, direkte luftkølet røggaskøler og posefilter. Da begge anlæg afventer den endelige miljøgodkendelse med de endelige emissionskrav, er de meget tilbageholdende med at oplyse om opnåede emissioner og reduktionseffektivitet. Krematoriet i Linköping har fået en miljøtilladelse til at installere en ny ovn, under forudsætning af at selentilsætning anvendes, selvom anlægget ikke har nogen partikelrensning. Det hævdes, at der er tilsvarende tilladelser på vej til flere andre af de mindre krematorier i Sverige. Lederen af Trelleborg Krematorium oplyser, at der på ca. 20 af Sveriges 60 – 70 krematorier anvendes selen til rensning for Hg. Reningseffektiviteten for anvendelse af selenampuller er målt på Landskrona Krematorium, og viser udslipskoncentrationer mindre end 0,08 mg/normal m³, svarende til mindst 95 % rensning, ved et Hg indhold på 3 g/kremering. Disse målinger er dog ikke udført akkrediteret. Der kan ikke opnås garantier for reduktionseffektiviteten eller udslipskoncentration fra leverandøren af selenampullerne. Prisen på selenampullerne er ca. 155 SEK/stk. (ca. 125 kr.). Det giver en betydeligt højere driftsomkostning end ved anvendelse af aktivt kul, og det medvirker naturligvis til at reducerer interessen for processen. Selen-rensning vurderes at kunne være en hensigtsmæssig teknik at anvende på meget små krematorier (f.eks. minde end 200 kremeringer pr. år), hvor etablering af rensning for støv og Hg vil være voldsomt dyrt i forhold til antallet af kremeringer. Teknikken medfører en emission af Hg-selenid (hvis der ikke findes en støvudskiller), hvilket er langt at foretrække frem for emissionen af Hg. Dette er ikke aktuelt for Danske krematorier. 6.5.2 Selenbed eller selenfilterDet er også muligt at anvende en bed med selen efter røggaskøler og posefilter, men det kan kun udskille elementært Hg på dampform, men Hg+ og Hg2+ udskilles ikke. Vänersborg har haft sådan et filter, hvor der blev opnået 95% Hg-rensning. Det er dog taget ud af drift og erstatte med rensning med dosering af aktivt kul. Denne teknologi anses ikke for anvendelig til Hg rensning i forhold til aktivt kul, pga. dårligere rensning og højere pris. 6.5.3 GuldfilterEt guldfilter kan kun rense for Hg og ikke støv, så der skal være et forudgående posefilter til at rense for støv. Teknologien er væsentligt dyrere i investering, end både kulbed og kuldosering, og skal med mellemrum demonteres og sendes til leverandøren til regenerering. Teknologien giver ingen restprodukter ud over det Hg, der opsamles, som leverandøren bortskaffer eller genanvender ved regenereringen. Teknologien anses ikke for anvendelig til Hg rensning i forhold til aktivt kul, pga. højere pris og afhængigheden af leverandøren mht. regenerering. 6.5.4 Rensning med skrubberOpbygningen af et skrubbersystem er typisk, at røggassen fra ovnen først varmeveksles med den rensede kolde og våde røggas, for at hæve temperaturen i afkastluften og undgå en stor og tydelig dampfane fra skorstenen. Herved reduceres temperaturen i den urensede røggas fra ca. 850 °C til omkring 600 °C. Herefter køles røggassen til omkring 70 °C med vandindsprøjtning i en quench, lige før skrubberen, som kan være en venturiskrubber, en almindelig dyseskrubber eller en fyldlegemeskrubber. Venturiskrubberen er mest effektiv mht. reduktion af partikler, men har også et højere energiforbrug pga. et væsentligt større tryktab. En demister ved udgangen af skrubberen tilbageholder vanddråber, og den rensede røggas varmeveksles med den varme røggas fra ovnen, for at undgå en stor dampfane i det efterfølgende afkast via skorstenen. Afløbet fra skrubberen bør renses ved separation af partikler, og adsorption af Hg i et filter med aktivt kul. Den tyske standard for emissionskontrol for krematorier (VDI 3891) /6/ angiver følgende tekniske data for skrubbere: Temperatur: Ca. 850 °C efter ovnen Ca. 600 °C efter varmeveksling med den rensede røggas Ca. 70 °C efter skrubberen Vandforbrug: 0,3 – 0,4 m³/kremering Restprodukt: Ca. 0,3 kg/kremering tørstof En skrubber kan reducere både partikler og forureningskomponenter på gasform, f.eks. sure gasser (HCl, HF, SO2), samt i en vis udstrækning dioxin, PAH og Hg. Ved tilsætning af kemikalier og eventuelt aktivt kul til skrubbervandet, kan reduktionen forøges væsentligt. Base vil give en bedre absorption af sure gasser, oxidationsmiddel vil forøge Hg reduktionen og aktivt kul forbedrer fjernelsen af Hg, dioxin, PAH og andre organiske stoffer (TOC). Skrubbere er normalt ikke så effektive til partikelreduktion, specielt ikke overfor mindre partikler, og det vil være vanskeligt at sikre en reduktion til mindre end grænseværdien med en skrubberløsning. Rensningen for Hg er ikke så effektiv som med aktivt kul, så der må også forventes problemer med at kunne overholde grænseværdien på 0,1 mg/normal m³, også selvom der tilsættes aktivt kul til skrubbervandet. Rensning med skrubber er en mere kompliceret og arbejdskrævende teknologi end rensning med posefilter og aktivt kul. Det stiller større krav til driftspersonalet m.h.t. viden, uddannelse og arbejdsindsats. Rensning med en skrubber kan være billigere i investering, men driften vurderes at være dyrere og mere kompliceret. Rensning med skrubber anses ikke for anvendelig til rensning for støv og Hg i forhold til filter og aktivt kul, pga. ringere rensning, mere kompliceret drift, større krav til uddannelse af driftspersonale og mulige problemer med synlig dampfane fra skorstenen. Konklusion Driftsproblemer Driftsproblemer forekommer på alle anlæg uanset den valgte tekniske løsning, bl.a. fordi driftspersonalet skal lære at kende og styre anlægget så det kører stabilt og driftssikkert. Rensning med posefilter og aktivt kul er en udbredt og velkendt teknologi, med automatiseret drift. Der er danske og svenske leverandører, som kan levere en god support og instruktion i driften, så driftsproblemer i nogen grad undgås, og dem der opstår kan hurtigt løses pga. den store viden om drfitsforholdene. Både pulvermetoden og bedmetoden giver en rensningseffektivitet for Hg, som er bedre end 97 %, så emissionen vil være væsentlig mindre end grænseværdien på 0,1 mg/normal m³. Posefilter vil sikre støvemission der er væsentligt mindre end grænseværdien på 10 mg/normal m³. De øvrige teknologier anses samlet for mindre anvendelige til rensning for støv og Hg på krematorier i forhold til standardvilkårene. • Guldfilter er væsentlig dyrere end rensning med aktivt kul, og posefilter skal alligevel etableres. • Selen og filter er dyrere end aktivt kul – men renser ikke for dioxin, TOC og lugt • En skrubber kan være billigere end filter og kul, men har: – dårligere rensning – problemer med at kunne overholde grænseværdierne for støv og Hg – flere delprocesser og dosering af kemikalier, som giver mere kompliceret styring, pasning og vedligehold. – højt vandindhold i røggassen kan give en uacceptabel dampfane fra skorstenen.
|