Undersøgelse af mulighederne for termisk oparbejdning af mekanisk separeret shredderaffald

6 CTU/Mefos

6.1 Forsøgsanlægget

CONTOP forsøgs- og demonstrationsanlægget hos Mefos i Luleå i Sverige er bygget af Vùst-Alpine Industrianlagenbau GmbH & Co, Linz, Østrig, der sammen med AGA AB, Stokholm har afholdt alle byggeomkostninger til anlægget. Mefos er valgt på grund af deres erfaringer inden for såvel stål- som ikke-stål metallurgi samt på grund af de øvrige faciliteter, der findes på Mefos. Her tænkes på forsyningsanlæg for gasser og oxygen samt ikke mindst et avanceret filteranlæg for rensning af røggasserne. Forsøgsanlægget blev med succes taget i brug i år 2000 i et forsøg med oparbejdning af elektro-ovns støv.

CONTOP er egnet til behandling af en lang række forskellige indsatsmaterialer. Det væsentligste krav til indsatsmaterialet er, at det er findelt, ideelt til partikler < 3mm.

Til håndtering, transport og dosering af indsatsmaterialet er anlægget udstyret med et silo- og vejeanlæg med mulighed for samtidigt at dosere fire forskellige materialer i ønskede forhold.

Hjertet i CONTOP anlægget er som vist på fig. 6.1 smeltecyklonen placeret oven på en varmholdningsovn.

Fig. 6.1: Smeltecyklonen

Fig. 6.1: Smeltecyklonen

Indsatsmaterialet blæses tangentielt ind i reaktoren sammen med den nødvendige oxygen til forbrændingen og evt. sammen med kulstøv, hvis brændværdien i indsatsmaterialet er for lavt til at danne den nødvendige smeltevarme. Brugen af oxygen i kombination med høj materialeflow og høj energiintensitet giver en optimal reaktionskinetik inden i reaktoren. Indsatsmaterialet smeltes på brøkdele af et sekund i forbrændingszonen i reaktorens øverste del på grund af den høje temperatur på 1800 – 2000 °C.

Den intense rotationsbevægelse af materialet i reaktoren resulterer i, at de smeltede dråber bindes i den smeltede slagge, der flyder ned af væggen i reaktoren. Under kontinuerlig drift etableres en temperaturligevægt på den vandkølede indervæg i reaktoren, hvor det smeltede indsatsmateriale rammer. På grund af tyngdekraften løber den smeltede slagge ned af væggen mod udløbsåbningen i bunden, hvorfra slaggen sammen med den producerede gas forlader reaktoren. I den under reaktoren placerede varmholdningsovn separeres gassen fra slaggen og suges ud af ovnen. Gennem en spalte i afsugningssystemet indsuges atmosfærisk luft, hvilket sikrer efterforbrænding af gassens indhold af CO og brint mv.

På fig. 6.2 ser man ind i selve reaktoren med reaktortoppen afmonteret. Man ser her tydeligt dysseåbningen, hvor indsatsmaterialet indblæses.

Fig. 6.2 smeltecyklonens indre

Fig. 6.2 smeltecyklonens indre

Forsøgsanlægget opererer med en svag reducerende atmosfære. I princippet kan en smeltecyklon operere fra stærk reducerende atmosfære til stærk oxyderende atmosfære, men på grund af forsøgsanlæggets udformning og manglende muligheder for at operere med overtryk i reaktoren og varmholdningsovn kan den opereres fra oxyderende til svagt reducerende. Dette betyder, at ikke alle metaller, der måtte findes i indsatsmaterialet kommer ud i en metalfase. Kun metaller med lav affinitet til oxygen, som zink, bly og cadmium reduceres i reaktoren til metalfase. Disse metaller vil dog på grund af den høje temperatur i reaktoren findes på dampform og derfor udsuges sammen med procesgassen. Under efterforbrændingen oxyderes disse metaller igen eller de knytter forbindelse med den klor, der findes i procesgassen. Under alle omstændigheder bringes metalforbindelserne på partikelform inden de opsamles i filtersystemet.

Filtersystemet, der anvendes på Mefos, er ikke specielt bygget til den type processer, men består af tre forskellige filtrer, et posefilter, et elektrofilter og et venturefilter. Disse kan kobles parallelt, i serie eller opereres enkeltvis.

Ved det aktuelle forsøg blev posefilteret anvendt alene, idet dette filter blev anset for det bedst egnede til opsamling af støvet fra processen.

Forsøgsanlæggets kapacitet er afhængig af indsatsmaterialets brændværdi og fødesystemets kapacitet. For forskellige blandingsforhold af shredderaffald og RGP forventes en kapacitet på mellem 500 og 700 kg/h. Underovnen, der er udmuret med ildfast materiale har en kapacitet på ca. 1 tons. Når ovnen er fyldt med slagge, bores et  hul i siden gennem det ildfaste materiale ved bunden af ovnen, og slaggen opsamles i en slaggepotte af støbejern.

Tapningen er vist på fig. 6.3.

Fig. 6.3: tapning

Fig. 6.3: tapning

6.2 Materialeforberedelse

Shredderaffaldet foreligger efter behandling i raffineringsanlægget hos H.J.Hansen i stykstørrelser op til 40 mm, hvilket er langt over den størrelse, det er muligt at behandle i forsøgsanlægget hos Mefos. Det er derfor nødvendigt at neddele shredderaffaldet.

Neddeling koster penge. Jo mindre stykstørrelse desto større omkostninger. Det har derfor været ønsket fra H.J.Hansens side at afprøve dels shredderaffald < 3mm, som forsøgsanlægget med sikkerhed kan behandle, dels shredderaffald <6 mm, som vil være billigere at producere, men som forsøgsanlægget måske ikke er i stand til at behandle.

Dette forslag blev accepteret af Vùst-Alpine, som var mest bekymret for om forsøgsanlæggets fødesystem ville kunne transportere dette materiale.

6.2.1 Shredderaffald mindre end 3 mm

Shredderaffaldet har undergået den forbehandling, som er beskrevet i afsnit 3.1 i denne rapport, men da smeltecyklonen kræver findelt materiale helst under 3 mm, har det, da H.J.Hansen ikke pt. råder over udstyr, der magter dette, været nødvendigt ekstern at neddele materialet. Man valgte at udføre dette arbejde på NKT’s anlæg i Stenlille og fik derved yderligere den mulighed at frasortere endnu mere metal.

I NKT’s proces neddeles shredderaffaldet til en størrelse mindre end 3mm og separeres i fire fraktioner: en tung fraktion, en let fraktion, en metalfraktion og en fraktion bestående primært af støv og træ. Der blev behandlet i alt 6264 kg shredderaffald på anlægget, der gav det i fig. 6.4 viste resultat.

Fig. 6.4 udviser en afvigelse i massebalancen på 74 kg eller på 1,1 %. Denne afvigelse tilskrives dels vejning usikkerhed samt emissioner fra NKT’s anlæg.

Til forsøget på Mefos blev der i alt anvendt 5903 kg af denne type shredderaffald. Materialet blev sendt til Mefos i big-bags, mærket så det var muligt at dosere de to delmængder i det rette forhold svarende til sammensætningen i udgangsmaterialet.

Fig.6.4: materialeforberedelse

Fig.6.4: materialeforberedelse

6.2.2 Shredderaffald mindre end 6 mm

Shredderaffaldet mindre end 6 mm blev ligeledes fremstillet af shredderaffaldet fremstillet som beskrevet i afsnit 3.1 i denne rapport. Neddelingen blev udført i en lille knivshredder med begrænset kapacitet indkøbt af H.J.Hansen til formålet.

Der blev neddelt i alt 3065 kg som i big-bags blev fremsendt til Mefos.

Estimeret analyse for det fremsendte materiale fremgår af Bilag 6.1

6.2.3 RGP.

RGP som det foreligger kan uden ekstra behandling anvendes direkte til forsøget, men på grund af manglende rettidig eksporttilladelse blev der ikke som planlagt anvendt RGP fra Elsams anlæg. Tilsvarende materiale blev fremskaffet fra et svensk affaldsforbrændingsanlæg i nærheden af Luleå.

Estimeret analyse af det anvendte materiale fremgår af bilag 6.2.

6.3 Forsøgets forløb og resultater

Formål med forsøget er at undersøge:

  • Formaterialets egnethed til smeltning i den termiske proces.
  • Den dannede slagges sammensætning og egnethed til genanvendelse.
  • Den eventuelt smeltede metals sammensætning og egnethed til genanvendelse.
  • Røggasproduktets sammensætning og egnethed til genanvendelse.
  • Muligheden for at indsætte røggasrensningsprodukt fra affaldsforbrændingsanlæg i processen.
  • Proceskombinationernes økonomiske muligheder for at kunne realiseres.

6.3.1 Forsøgsplanlægning

Forsøg i CONTOP forsøgsanlægget på Mefos i Luleå, Sverige i perioden 4-5/5 2004. Forsøget blev planlagt opdelt i følgende faser:

Forsøgs fase Beskrivelse
Fase 0
(D 0)
Indkøring af optimal blanding af shredderaffald neddelt til < 3mm og RGP samt rensning af anlægget for materialerester fra tidligere forsøg. Varighed ca. 8 timer.
Fase 1
(D 1-5)
Ca. 4 timers forsøg med den optimale blanding opnået i fase 0 med prøveudtagning af indsatsblanding, slagge, filterstøv samt evt. metalfase for hver tapning.
Fase 2
(D 2-5)
Ca. 4 timers forsøg med samme mængde og type af shredderaffald som i fase 1, men en mindre del RGP erstattes af sand. Prøveudtagning af indsatsblanding, slagge, filterstøv samt evt. metalfase for hver tapning.
Fase 3
(D 3)
Ca. 4 timers forsøg med indsats af kun shredderaffald neddelt til < 6 mm. Prøveudtagning af indsatsblanding, slagge, filterstøv samt evt. metalfase for hver tapning.
Fase 4
(D 4-5)
Resten af shredderaffaldet neddelt til < 6 mm i optimal kombination med RGP som i fase 1 opbruges. Prøveudtagning af indsatsblanding, slagge, filterstøv samt evt. metalfase for hver tapning. Varigheden af denne fase anslået til ca. 4 timer.

6.3.2 Forsøgets gennemførelse

Efter mere end 24 timers forvarmning af anlægget med gas startede indkøringen  mandag 4/5 2004 kl. 0728 og afsluttedes tirsdag 5/5 kl. 1050. Opstarten forløb uden problemer. I perioden blev der behandlet i alt 14860,4 kg indsatsmateriale, heraf  var 8766,4 kg shredderaffald, 5846,0 kg RGP og 248,0 kg sand. I gennemsnit blev der behandlet 542,9 kg/ totaltime. Gennem hele forsøgsperioden blev der udvejet i alt 9672 kg slagge svarende til 65,1% af indsatsen og 895,3 kg filterstøv svarende til 6,0% af indsatsen. Det skal hertil bemærkes, at mængden af filterstøv er urealistisk lavt i forhold til, hvad man skulle forvente. Herom mere senere.

Forsøgets forløb og gjorte observationer under forsøget vil i det følgende kort blive beskrevet. I tabel 6.3.1 er en skematisk beskrivelse af mængderne og varigheden af de enkelte forsøgsfaser.

Tabel 6.3.1

Fase Tap nr. Varighed   Indsats  
      Shredder RGP Sand
  Nr. Timer kg kg kg
D0-1 1 2,03 709,7 304,1 0
D0-3 2 1,72 617,4 405,0 0
D0-5 3 1,57 546,4 535,6 0
D0-5 4 1,63 568,8 568,8 0
D1-5 5 1,50 524,2 524,2 0
D1-5 6 1,42 494,0 494,0 0
D1-5 7 1,50 519,6 519,6 0
D2-5 8 1,45 509,9 437,5 72,4
D2-5 9 1,50 517,2 443,7 73,4
D2-5 10 2,07 719,8 617,5 102,2
D3 11 2,25 1118,7 0 0
D3 12 1,90 924,3 0 0
D4-5 13 1,87 499,5 499,4 0
D4-5 14 1,43 496,6 496,6 0
I alt   23,84 8766,1 5846,0 248,0
           
    Indsats Ydelse Slagge Filterstøv
  Nr. kg kg/time kg kg
D0-1 1 1013,8 499,4 850 62,5
D0-3 2 1022,4 594,4 945 54,9
D0-5 3 1082,0 689,2 658 94,8
D0-5 4 1137,6 697,9 622 100,4
D1-5 5 1048,4 698,9 725 80,6
D1-5 6 988,0 695,8 603 72,2
D1-5 7 1039,2 692,8 647 84,8
D2-5 8 1019,8 703,3 700 71,9
D2-5 9 1034,3 689,5 617 51,6
D2-5 10 1439,5 695,4 932 125,8
D3 11 1118,7 497,2 637 25,2
D3 12 924,3 486,5 546 21,3
D4-5 13 998,9 534,2 564 27,9
D4-5 14 993,2 694,5 626 21,4
I alt   14860,1 623,3 9672 895,3

D0-1

Forsøgsvis blev der opstartet med en blanding af shredderaffald : RGP på 7 : 3 og en fødehastighed på 500 kg/time, hvilket forløb absolut problemløst.

Efter tapningen blev anlægget inspiceret.

Stoptiden til inspektionen er ikke medtaget i oversigten i tabel 6.3.1.

D0-3

Under denne del af indkøringen øgedes mængden af RGP fra 7 : 3 til 6 : 4 og fødehastigheden øgedes til 600 kg/time, hvilket også forløb problemfrit.

D0-5

Under denne del af indkøringen øgedes forholdet mellem shredderaffald : RGP hurtigt til 1 : 1 og fødehastigheden øgedes til 700 kg/time uden problemer. Der blev foretaget 2 tapninger under denne del af indkøringen, hvorefter anlægget blev meldt klar til egentlig forsøgskørsel.

D1-5

Med samme indstilling som under fase D0-5 blev der under dette forsøg tappet tre gange med prøvetagning af såvel indsatsblandingen, slaggen som filterstøvet ved hver tapning. Forsøgsanlægget fungerede absolut problemløst under hele denne del af forsøget.

D2-5

I denne fase blev en mindre del RGP erstattet af sand for at afprøve virkningen på slaggekvaliteten. Indstillingerne var: shredderaffald : RGP : sand = 50 : 42,9 : 7,1 og fødehastigheden 700 kg/time. Der blev også i denne fase tappet tre gange. Forsøgsanlægget fungerede absolut problemløst også under hele denne del af forsøget.

Efter sidste tapning under D2-5 stoppedes anlægget for at oprense. Især koncentrerede man sig om røggaskanalen lige efter ovnen, hvor smeltet støv havde givet en smule ophobning. Ved opstarten herefter opstod en el-fejl i fødesystemet. Samlet stoptid på 2 timer 29 minutter er ikke medtaget i oversigten i tabel 6.3.1.

D3

I denne del af forsøgsrækken skulle mulighederne for at indsætte alene shredderaffald neddelt til 6 mm i smeltecyklonen testes. Da den resulterende brændværdi i indsatsmaterialet stort set fordobles, når kun shredderaffald indsættes, blev fødehastigheden reduceret til 500 kg/time. Ved opstarten af denne fase opstod der begyndende problemer med filtersystemet. Manglende afsugningskapacitet gav røgudvikling i hallen. Problemerne blev dog afviklet ved at gennemføre et par ekstra rensecyklus af filterposerne.

Smeltecyklonen kørte uden problemer med det grovere shredderaffald, og der blev foretaget to tapninger i denne fase af forsøget med prøvetagning af såvel indsatsblandingen, slaggen som filterstøvet ved hver tapning.

D4-5

Med samme indstilling som under fase D0-5, men med shredderaffald < 6mm blev der under dette forsøg tappet to gange med prøvetagning af såvel indsatsblandingen, slaggen som filterstøvet ved hver tapning. Forsøgsanlægget fungerede absolut problemløst under hele denne del af forsøget.

Problemet med delvis blokering af filteranlægget forsatte i den videre forsøgsrække med shredderaffald fra Tyskland. På tredjedagen i forsøgsrækken, er vi blevet orienteret om, måtte et ekstra venturefilter kobles ind for at skaffe tilstrækkelig afsugningskapacitet. Man kan heraf konkludere, at der under forsøgene er sket en ophobning af støv i filtersystemet.

Filtersystemet på Mefos er et universalt filtersystem, der kan kobles til alle af de eksisterende smelteprocesser på Mefos. Det er således ikke optimeret til behandling af røggassen fra smeltecyklonen. Desuden findes der i systemets opbygning flere uhensigtsmæssige rørføringer, der kan befordre aflejring af støv i rørledningerne.

6.3.3 Forsøgets resultater

Efter modtagelse af de udtagne slaggeprøver og prøver fra inputmaterialet fra forsøgsrækken D1-5 er disse analyseret på Enstedsværkets laboratorium.

Analyseresultaterne for inputmaterialet er vist i bilag 6.3 og slaggeanalyserne samt udvaskningsegenskaber er sammen med kategorisering i forhold til de danske slaggekrav vist i bilag 6.4.

De under forsøgene udtagne støvprøver har afventet eksporttilladelse i otte måneder for at kunne sendes fra Mefos til Enstedsværkets laboratorium, men er nu analyseret. Analyseresultaterne fremgår af bilag 6.5.a.

Som det fremgår af bilag 6.3 er variationerne i inputmaterialet fra prøve til prøve beskedne, og værdierne ligger bortset fra brændværdien på et niveau, som er i overensstemmelse med vore forventninger.

Materialets brændværdi er noget lavere end forventet, idet det forventede gennemsnit for blandingen skulle være 4,8MJ/kg og de målte værdier varierer fra 3,8 – 4,4MJ/kg. Dette forhold har vist sig at have en væsentlig indflydelse på forsøgets resultater, idet den anvendte mængde ilt har være for stor i forhold til den aktuelle brændværdi. Processen har således ikke kørt svagt reducerende, men faktisk stærkt oxiderende, hvilket i høj grad har haft indflydelse på både slaggeanalysen og støvanalysen.

Det var en del af målsætningen for forsøget, at påvise, at slaggen som minimum kunne indplaceres i kategori 2 i den danske slaggebekendtgørelse. Hvad angår kravene til faststofindholdet i slaggen, er dette opnået, men udvaskning af krom og arsen overskrider i to ud af tre prøver svagt grænseværdien for kategori 2. Årsagen til dette er ligeledes at finde i det nævnte forhold, at processen ikke har været under fuld kontrol hvad angår oxidationsgraden.

Betragter man slaggeanalysen jvnf. bilag 6.4.a og 6.4.b i forhold til analysen af inputmaterialet og opstiller en massebalance springer især slaggens indhold af krom, bly, zink og til dels også arsen i øjnene.

Krom skulle slet ikke i de mængder, der er tale om kunne være til stede i slaggen. Faktisk antyder analysen for krom i slaggen, at krommængden i den samlede materialemængde skulle være forøget med mere end 600%, hvilket naturligvis ikke kan finde sted. Årsagen til det høje kromindhold kan forstås, når man ved , at underovnens ildfaste beklædning består af krommagnesit sten med et indhold af krom på ca. 20%. Grundet den iltrige slagge, der skyldes den oxiderende driftsform, er der sket en voldsom erosion af det ildfaste materiale i underovnen, hvilket forklarer det høje kromindhold i slaggen.

I teorien og også tidligere erfaringer fra smeltecyklonen siger, at 85-90% af zinkindholdet og 95-100% af blyindholdet i inputmaterialet under reducerende forhold skal gå over i støvet. Specielt for zink og bly, men også til dels for arsen gælder det, at disse metaller skal bringes på metallisk form i en reducerende atmosfære under smeltningen og fordampes ved den høje temperatur, der normalt findes i smeltezonen for at komme på gas-fase og dermed havne i støvet.

Arsen er lidt specielt, men idet det formodes, at atmosfæren i smeltecyklonen har været oxiderende, er As straks i smeltezonen omdannet til As2O3 og måske endda til As2O5, der derefter er fanget i den flydende slagge, der løber ned af cyklonens sider under smelteprocessen. Dette kunne forklare den relativ høje værdi for arsen i slaggen og også den høje udvaskning af arsen fra slaggen.

Til yderligere belysning af forsøgets gennemførelse er der efterfølgende på Vùst Alpines procesmodel gennemført en detaljeret beregning dels på selve forsøget med den oxiderende smelteatmosfære og dels på en tænkt situation, hvor smelteatmosfæren er svagt reducerende. Denne beregning antyder, at iltmængden endog har været så stor, at den overskydende ilt har virket kølende på atmosfæren i smeltecyklonen således, at temperaturen i smeltezonen har været nede omkring 1300 °C, langt fra den ønskede temperatur på ca. 1800 °C. For at opnå en tilstrækkelig høj reduktionsgrad og en tilstrækkelig høj temperatur i smeltezonen er mængden af propan fordoblet i simulationen af den reducerende proces. Dette antyder, at selv et kommercielt anlæg måske skal have tilført støttebrændsel på grund af indsatsmaterialets lave brændværdi.

De fra denne beregning estimerede analyser af støvet i de to driftssituationer er sammen med de faktisk målte støvanalyser angivet i bilag 6.5, der også viser de tilsvarende gasmængder.

Processens massebalance for den faktiske driftssituation er vist i bilag 6.6 og for de to beregnede driftssituationer inklusive en balance for de vigtigste metaller er vist i henholdsvis bilag 6.7 og 6.8.

Af massebalancen for den faktiske driftssituation bilag 6.6 fremgår, at balancen for især zink og bly afviger markant, idet der i balancen mangler henholdsvis 33,3 % og 29,5 % af inputmaterialets indhold af de to tungmetaller. Den sandsynligste årsag til denne afvigelse er at finde i aflejringerne i gaskanalerne og filtersystemet, idet især kemiske forbindelse af zink og bly dannet under processen ofte er klæbrige og tilbøjelige til at aflejre sig på kolde flader. Bortset fra indholdet af zink og bly er der ellers rimelig overensstemmelse med de målte og de beregnede støvanalyser, jvnf. bilag 6.5.b.

Under forsøget blev der af Force Technology udført målinger på sammensætning af røggassen i gaskanalen efter luftindtaget. Det har dog vist sig, at disse målingers nøjagtighed har været behæftet med stor usikkerhed delvis på grund af hyppige tilstopninger af måleudtagene på grund af høj støvkoncentration. Måleresultaterne er derfor ikke anvendt i evaluering af forsøgsresultaterne.

6.4 Miljømæssige aspekter

For at kunne vurdere de miljømæssige aspekter ved etablering af processen vil vi betragte anlægskonceptet, som planlægges bygget i Schweiz.

Anlægskonceptet foreslået af CTU består af følgende delprocesser:

  1. Anlæg til sortering og neddeling af shredderaffald.
  2. Silo- doserings- og blandeanlæg.
  3. Smelteanlægget.
  4. Kedel til produktion af damp til kraft / varme.
  5. Røggasrensning.
  6. Vandrensningsanlæg.

Konceptet er i skematisk og forenklet form vist på fig.6.5.

Fig. 6.5 Skematisk procesoversigt

Fig. 6.5 Skematisk procesoversigt

Forud for igangsætningstilladelse for bygning af det Schweiziske anlæg er der udarbejdet en miljøvurdering af anlæggets indvirkning på miljøet. Denne vurdering har en vis lighed med en dansk VVM-vurdering, og giver et udmærket billede af input-, outputstrømme og emissioner til luft og vand.

Anlægget er størrelsesmæssigt tilpasset de schweiziske forhold. Det er således planlagt, at der skal behandles 55.000 tons shredderaffald årligt på anlægget, da det er den estimerede mængde shredderaffald i Schweiz pr. år. Mængden af andet affald er også tilpasset de schweiziske forhold, idet mængden af RGP i Schweiz anslås til at være ca. 38.500 tons pr. år. For at udnytte brændværdien i shredderaffaldet fuldt ud planlægges der med en indsats af alternativt affald på ca. 11.500 tons pr. år.

Anlægget er planlagt placeret i et industriområde, som kan aftage den af anlægget genererede damp til industrielle formål.

De væsentligste inputstrømme efter planerne for det Schweiziske anlæg er følgende:

  Materiale Mængder Pr. tons shredderaffald
Input Shredderaffald
RGP
Andet affald, evt.
Oxygen
Naturgas
Vand, inkl. Cl-udvaskning filterstøv
Vand, ekskl. Cl-udvaskning
Kalk
Aktivt kul mv.
Div. tilsatsmaterialer, primært N2
55000 tons/år
38500 tons/år
11500 tons/år
32110 tons/år
345 tons/år
2100000 tons/år
140000 tons/år
4390 tons/år
415 tons/år
7500 tons/år
1 tons
700 kg
209 kg
584 kg
7 kg
38 tons
2,5 tons
80 kg
8 kg
138 kg

De væsentligste outputstrømme efter planerne for det Schweiziske anlæg er følgende:

  Materiale Mængder Pr. tons shredderaffald
Output Metaller til genanvendelse
Jern / kobber legering
Damp til kraft/varme
Slagge
Zn/Pb støv
Gips
Kviksølv
2115 tons/år
2030 tons/år
21,4 MW
50380 tons/år
10950 tons/år
10150 tons/år
2 tons/år
38 kg
37 kg
0,4 kW
916 kg
199 kg
185 kg
0,03 kg

De væsentligste emissioner til luft og vand efter planerne for det Schweiziske anlæg er følgende:

  Materiale Mængder Pr. tons shredderaffald
Emissioner Vandudledning (til Rhône)
(med Cl-udvaskning)
Vandudledning (til Rhône)
(uden Cl-udvaskning)
Luftmængde gennem skorsten
2100000 tons/år
140000 tons/år
536700 tons/år
38 tons
2,5 tons
9,7 tons

Om udvaskningen af klor fra filterstøvet skal foretages på anlægget eller hos aftageren af filterstøvet er alene et økonomisk spørgsmål. Filterstøvets værdi øges væsentligt efter en udvaskning, men omkostningerne til udvaskning er betydelige, især på grund af det store vandforbrug.

Den termiske virkningsgrad fra indfyret materiale til damp er planlagt til at være ca. 65%. Fratrækkes anlæggets el-forbrug sænkes virkningsgraden til ca. 57%.

De termiske tab skyldes hovedsageligt varmetab fra den varme slagge, varmetab til røggasserne samt varmetab til omgivelserne gennem varme overflader.

Anlægskonstruktørerne garanterer, at anlægget kan overholde de strengeste europæiske krav til emissioner til luft og vand, dvs. forbrændingsdirektivets krav vil være opfyldte.

De danske tal vil sandsynligvis være lidt anderledes, idet det danske shredderaffalds sammensætning er lidt anderledes end det schweiziske og indeholder væsentlig færre frie metaller, idet H.J.Hansen allerede sorterer shredderaffaldet og genvinder en lang række metaller.

Oversat til danske forhold med tilsvarende regler og tilladelser kan der konkluderes, at etablering af et anlæg i Danmark vil medføre, at ca. 200.000 tons farligt affald ikke mere skal deponeres, men vil blive omdannet til en genanvendelig slagge, et zink- og blyholdigt støv, hvoraf zink og bly kan udvindes og gips til genanvendelse. Desuden fås en energimængde på ca. 60% af shredderaffaldets brændværdi frigjort til fremstilling af kraft/varme eller til andet formål afhængigt af anlæggets placering.

Et anlæg af denne størrelse vil påvirke naturen med udledning af spildevand og røggasser. Disse emissioner vil dog være i overensstemmelse med kraven til nye affaldsforbrændingsanlæg i Danmark.

6.5 Økonomiske aspekter

Processens økonomiske aspekter er forsøgt belyst ved gennemregning af to scenarier:

1.      Der produceres en slagge med lav værdi på anlægget.

2.      Der produceres en slagge med høj værdi på anlægget.

I tilfælde 1 er følgende estimerede forudsætninger lagt til grund:

  • Investering 64.866.667 EURO.
  • Forrentning 5%.
  • Afskrivningsperiode 10 år.
  • Gate fee for RGP 80 EURO pr. tons.
  • Værdien af damp: 150 kr./MWh.
  • Slaggeværdi 5 EURO pr. tons.

Under disse estimerede forudsætninger beregnes en gate fee for shredderaffald på 112 EURO pr. tons

I tilfælde 2 er følgende estimerede forudsætning lagt til grund:

  • Investering 75.533.333 EURO
  • Forrentning 5%
  • Afskrivningsperiode 10 år.
  • Gate fee for RGP 80 EURO pr. tons.
  • Værdien af damp: 150 kr./MWh.
  • Slagge værdi 100 EURO pr. tons.

Under disse estimerede forudsætninger beregnes en gate fee for shredderaffald på 43 EURO pr. tons.

Beregningerne er meget følsomme over for især følgende parametre:

  • Investeringens størrelse.
  • Afskrivningsperioden.

Følsomheden for disse parametre skal derfor belyses nærmere ved at se på gate feens variationer ved en investeringsændring på 100.000.000 kr. og ved en ændring af afskrivningsperioden fra 10 til 15 år.

Tabel 6.3.3. Økonomisk følsomhed

  Slagge med høj værdi Slagge med lav værdi
Estimeret inv. over 10 år 43 EURO/tons 112 EURO/tons
Estimeret inv. – 100 mio. kr. 25 EURO/tons 90 EURO/tons
Estimeret inv. over 15 år 18 EURO/tons 90 EURO/tons

Til tabel 6.3.3. og til de gennemførte beregninger skal det bemærkes, at det på nuværende tidspunkt ikke vides, om det vil være muligt at fremstille en slagge, der kan opfylde kvalitetskravene for slaggen således, at den høje slaggepris, der er lagt til grund i beregningerne, kan opnås. Før dette kan fastslås, vil det være nødvendigt at gennemføre et egentligt feasibility studie, yderligere forsøg og videreudvikling af processen.

Energiprisernes indflydelse har især betydning for den pris, der kan opnås ved salg af den i processen dannede damp. Dampprisen vil desuden være under indflydelse af, hvor anlægget placeres og hvilke kunder, der aftager dampen. Sænkes dampprisen fra de i estimatet anvendte 150 kr./MWh til 75 kr./MWh vil den nødvendige gate fee for shredderaffald i de to scenarier hæves med 20 EURO/tons.

Investeringens størrelse vil i høj grad afhænge af, om det er muligt at opnå en synergieffekt ved sammenbygning med et eksisterende anlæg til forbrænding af affald. Hvis dette er muligt, kan der sandsynligvis spares et trecifret millionbeløb på gasrensning, udstyr til dampproduktion og el-produktion.

6.6 Konklusioner

Smeltecyklonen og processystemet, som er skematisk angivet på fig. 6.5 er i stand til at processere blandingen af RGP og shredderaffald og kan også processere shredderaffald alene. Shredderaffaldet som det foreligger fra raffineringsanlægget hos H.J.Hansen skal neddeles, men det er muligt at et industrielt anlæg vil kunne behandle shredderaffald, der kun er neddelt til < 8 – 10 mm, hvilket vil være en betydelig lettelse for H.J.Hansen. Dette skal dog undersøges og vurderes nærmere, idet det sandsynligvis også vil medføre en øget metalandel i shredderaffaldet.

Filtersystemet skal tilpasses anlægget, så blokeringer heri undgås.

Til trods for manglende kontrol af oxidationsgraden under forsøgene, er det lykkedes at fremstille en slagge, der ”næsten” opfylder kravene til kategori 2 i den danske slaggebekendtgørelse. Det er vor opfattelse, at kravene vil kunne opfyldes med fornøden proceskontrol. Det producerede støv indeholder så store mængder zink og bly, at det vil være muligt at afsætte støvet til genanvendelse i  zinkindustrien.

De miljømæssige aspekter ved etablering af et anlæg til behandling af alt dansk shredderaffald, som udgør ca. 100.000 tons pr. år, vil være, at ca. 200.000 tons farligt affald pr. år, bestående af shredderaffald og RGP ikke mere skal deponeres. I stedet produceres ca. 120.000 tons genanvendelig slagge, ca. 27.000 tons filterstøv, hvoraf zink, bly og kadmium kan genvindes og ca. 18.000 tons genanvendelig gips. Samtidig kan ca. 60% af shredderaffaldets brændværdi nyttiggøres til kraft / varme, hvilket svarer til ca. 660.000GJ/år.

På de foreliggende forsøgsresultater kan det ikke afgøres, om det vil være muligt at producere en slagge med høj værdi, hvilket har afgørende betydning for processens økonomi. Et feasibility studie og yderligere forsøg og udvikling af processen vil være nødvendig for at belyse dette.

 



Version 1.0 November 2006, © Miljøstyrelsen.