|
Begrænsning af luftformig emission af tetrachlorethylen fra renserier Bilag 4: Beregning af emission fra rensemaskineDette afsnit er bl.a. udarbejdet på baggrund af samtaler, møder og forevisninger af maskinleverandører, montører og Dansk Renseri Forening (DRF) samt diverse materiale fra leverandører (Aktern), (Böwe, 1993), (Vaskemik). 1.1 RensecyklusRensemaskinen ligner en traditionel tøjvaskemaskine men med indbygget tørretromle. Processen foregår ved ekstraktion (udvaskning) af opløselige stoffer i tetrachlorethylen ved atmosfæretryk under tilstedeværelse af luft. Maskinen består af
Skyllebad Tøjet, 10-25 kg kommes i tromlen. Lugen lukkes og der tilsættes 40-50 l tetrachlorethylen fra opbevaringsbeholderen med brugt tetrachlorethylen. Der skylles i ca. 7 minutter. Tetrachlorethylen sendes til destillationsanlægget. Filtrering Der tilsættes 40-50 l destilleret tetrachlorethylen. Der gennemskylles ved cirkulation af tetrachlorethylen i ca. 7 minutter, idet tetrachlorethylen sendes igennem et filter for tilbageholdelse af snavspartikler. Væsketemperaturen er ca. 28 °C. Højere temperatur fremmer processen men ødelægger farverne i tøjet. Filteret er enten et tallerkenfilter eller et såkaldt økofilter, en nylondug evt. papirfilter. Filteret renses efter 10-15 filtreringer ved rotation i tetrachlorethylen, som derefter sendes til destillation. Der tilsættes renseforstærker, hvorpå snavset bindes til tetrachlorethylen. Renseforstærkeren passerer filteret, men snavset bliver hængende. Tetrachlorethylen sendes til beholder med urenset tetrachlorethylen til brug for skyllebad. Centrifugering Tøjet centrifugeres og tetrachlorethylen sendes til beholder for urenset tetrachlorethylen. Tørring Tørringen foregår ved cirkulation af den i rensemaskinen værende luft. Der er oplyst at være 0,5-1 m3 luft i maskinen. Efterfølgende regnes med 1 m3. Tørringen starter med en afrimning af kølefladen. Derefter opvarmes luften i 2 trin. 1. trin er køleanlæggets kondensator, 2. trin er en varmeflade enten dampopvarmet eller varmtvandsopvarmet. Luften opvarmes til ca. 75 °C. Tørringen sker ved at tøjet gennem- eller omkringblæses af tørreluften og det i tøjet værende vand og tetrachlorethylen fordamper og blandes med tørreluften. Den nu befugtede luft (både af vand og tetrachlorethylen) kan ikke vedblivende optage mere og sendes derfor henover en køleflade. Ved afkølingen udkondenserer en del af vand- og tetrachlorethylendampene, og dråberne udskilles ved afbøjning og gravitation. Efter kølefladen er luften ca. 20 °C. Luften kan igen efter opvarmningen optage flere dampe. Før kølefladen passerer luften et fnugfang. Dette renses typisk en gang om dagen ved åbning til det fri. Tørringen varer i ca. 20-30 minutter. Der afsluttes med en nedkøling af luften idet kølefordamperens temperatur sænkes til mætningstemperaturen ved kompressorens sugetryk. Luften cirkuleres i ca. 4 minutter. Afslutning Hvis der er installeret kulfilter i rensemaskinen, sendes luften efter køleren igennem dette for yderligere at sænke tetrachlorethylenindholdet i luften før lugen åbnes. På maskiner uden kulfilter (både hovedgruppe 2 og 3) startes ventilatoren og cirkulationen stoppes, men luften sendes via et udluftningsspjæld og et udluftningsrør til det fri, mens lugen åbnes og tøjet tages ud. På nogle maskiner er det ikke muligt at åbne lugen før tørreprocessen er afsluttet og koncentrationen i tromlen er reduceret. Tidsforbrug Den forbrugte tid er 60-80 minutter og der renses 6-8 portioner tøj om dagen. Destillation Tetrachlorethylen fra skyllebadet og fra filterrensningen sendes til destillationsanlægget, hvor den opvarmes til sit kogepunkt 119-122 °C. Tetrachlorethylen fordamper og urenhederne bliver tilbage. Tetrachlorethylendampene ledes til en kondensator kølet med vand, kondenserer og løber via en vandudskiller til beholderen for renset tetrachlorethylen. Det er ikke muligt at afdampe al tetrachlorethylen fra urenhederne idet noget da vil gå over i den rensede tetrachlorethylen og give en mislugt og evt. misfarve. Koncentrationen af tetrachlorethylen vurderes at være ca. 50 %. Derudover har nogle rensemaskiner et system til yderligere afdampning af tetrachlorethylen, således at koncentrationen nedbringes til ca. 40 %. Det sker ved åbning af en hane med direkte damptilførsel til destillationsresterne. Herved stiger temperaturen, da dampen er ca. 150 ° C og en del tetrachlorethylen vil fordampe fra destillatet og dermed mindske indholdet i affaldet. Ulemperne ved metoden til opkoncentreringen kan være en spaltning af tetrachlorethylen, og er ikke så meget brugt på nyere rensemaskiner med et lavt forbrug af tetrachlorethylen. Slammet pumpes enten ud med cirkulationspumpen eller drænes ud afhængig af metoden. Der udpumpes ca. en gang om dagen eller drænes et par gange om måneden. En gang om ugen eller hver 14. dag, er det nødvendigt at åbne destillationsapparatet for yderligere rensning. Der findes emissionsfrit påfyldning af tetrachlorethylen og ligeledes emissionsfri tømning af slam og destillation. Vandudskilleren virker ved gravitationsseparation i en lille beholder, hvor den tunge tetrachlorethylen lægger sig i bunden og vandet flyder ovenpå og pga. den konstruktive udformning løber ud af sig selv ved overløb. Kontaktvand opsamles som affald. Der findes endvidere system til rensning af kontaktvand. Kulfilter I kulfilteret i rensemaskinen adsorberes tetrachlorethylendampene og pakker sig som var det en væske. Kulfilteret bliver mættet med tiden og kan derefter ikke adsorbere mere damp. Derfor skal kulfilteret renses. Dette gøres ved periodisk cirkulation af luften i maskinen, idet kulfilteret opvarmes vha. en dampspiral til ca. 90 °C og luften afkøles af køleanlægget. Derved genvindes tetrachlorethylen. 1.2 Emission af tetrachlorethylenTetrachlorethylen kan emittere til omgivelserne ved de i tabel 1 beskrevne aktiviteter. Tabel 1
Da maskinen arbejder med skiftende driftstemperaturer vil der opstå skiftevis et lille overtryk og et lille undertryk i maskinen. Evt. utætheder vil derfor tillade befugtet luft at trænge ud. Utæthederne vil typisk være ved lugen og renselem for fnugfang, samt udluftningsspjæld. En mulig ukontrolleret hændelse er gennemtæring i stigerøret fra destillatoren hvorved mættede tetrachlorethylendampe slipper ud til omgivelserne. Andre hændelser, hvor der kan ske udslip er under reparation, utæthed i afkast fra rensemaskine og nedbrud på rensemaskinen. 1.2.1 Tetrachlorethylen, vand og tøjStofdata iflg. VDI Värmeatlas 1988 er vist i tabel 2 for tetrachlorethylen (C2Cl4) og vand. Tabel 2
Mætningspunkter i luft for henholdsvis tetrachlorethylen og vand er vist i tabel 3. Tabel 3
Kilde: Beregningsmetode fra VDI Värmeatlas Tøj Tøjet der renses indeholder væske hygroskopisk bundet til tøjet og i den poreluft, der er i tøjet. Fibrene i tøjet, hvad enten det er natur eller kunstige stoffer, er 10-30 m m i diameter og har en densitet på ca. 1,3 g/cm3. Udover de porer der er mellem fibrene i det vævede stof vil der også være luft imellem stoflagene. Det vurderes at 1 kg tøj indeholder 0,0025 m3 luft, svarende til en porøsitet på 70%. Ved en charge på 16 kg tøj vil der da være 0,04 kg luft indeholdt i tøjet. Denne luftmængde indeholder tetrachlorethylen i varierende mængder afhængigt af rensemaskinen (se afsnit 1.4 og 1.5). 1.3 Tørring og afkølingTørrings- og køleforløb er i figur 1 beregnet på basis af et t-X-diagram for tetrachlorethylenfugtig luft. Diagrammet er udført på basis af en beregningsmetode for mætningspunkter fra VDI Värmeatlas, t er temperaturen, og X er tetrachlorethylenfugtigheden i luften og angives i kg tetrachlorethylen pr kg tør luft. Den krumme linie er tetrachlorethylens mætningslinie i luft. Hvis temperaturen bliver lavere end denne linie udkondenseres tetrachlorethylen.
Figur 1 Tørring Iflg. oplysninger afkøles luften efter tørringen til 20 °C, hvorved en del tetrachlorethylen og vand udkondenserer. Forudsættes luften at være mættet med hhv. tetrachlorethylen- og vanddamp (relative fugtighed = 100%) vil indholdet i luften være som vist i tabel 4. Tabel 4
Luften med dette indhold af tetrachlorethylen og vand opvarmes før tørringen til 75 °C, hvorved den relative fugtighed falder til <10%. Hvis tetrachlorethylen ikke er kemisk bundet til tøjet, hvad den ikke formodes at være, kan tørringen effektueres. Når der ikke udskilles væske længere ved afkølingen til 20 °C (tørrekontrol) fortsætter tørringen en fastindstillet tid, hvorefter tørringen er effektueret, og længere tørring har ingen effekt. Tøjet vil under tørringen have en temperatur, der som minimum er mætnings-temperaturen på 42 °C. Den øverste fuldtoptrukne skrå linie i figur 1 er luftens temperatur under tørreprocessen, hvor den optager tetrachlorethylendampe samtidigt med at den afkøles. Den kan ikke afkøles til mindre end til 42 °C, men vil næppe afkøles til mindre end 45-50 °C i første fase af tørringen. Tøjet vil få en temperatur på 42 °C så længe tetrachlorethylen kan fordampe frit (1. fase), men den sidste rest er bundet hygroskopisk og af kapillarrør og fordamper først ved en højere temperatur i tøjet (2. fase). Damptrykket af tetrachlorethylen i tøjet skal være højere end tetrachlorethylen-trykket i luften, derfor vil tøjets temperatur til sidst også blive højere sandsynligvis 45-50 °C og tørreluftens temperatur tilsvarende lidt højere. For en maskine uden kompressorkøling indtages frisk luft til udluftning (afkøling). Indholdet af tetrachlorethylen i denne luft kan ikke umiddelbart beregnes. Den anslås på baggrund af leverandøroplysninger til 1 % af tøjets vægt, dvs. 10 g/kg tøj. Denne værdi er dog forbundet med stor usikkerhed. 1.3.2 Tørring med kompressorkølingMaskiner med integreret køleanlæg opvarmer og køler luften vha. et køleanlæg integreret i maskinen. Anlæggets kondensator benyttes til en første opvarmning af tørreluften og fordamperen til nedkøling af tørreluften efter optagelse af tetrachlorethylen dampene under tørreprocessen. Nedkøling Efter tørringen afkøles luften yderligere for at udkondensere flere tetrachlorethylendampe og samtidigt køle tøjet ned. Kølemediet i køleanlægget er typisk freon 22 med et sugetryk på 1 bar. Dette giver en køleflade på ca. –30 ° men luften oplyses afkølet til –10 °C. Luftens indhold af tetrachlorethylen ved mætningspunktet -10 °C er vist i tabel 5. Tabel 5
Når den kolde luft passerer tøjet med varm mættet luft vil der ske en opblanding under mætningslinien. Derved udkondenserer noget af blandingens dampe. Det meste bliver sandsynligvis hængende i tøjet og lidt af det befugter den kolde luft, så dennes dampindhold i luften stiger lidt. Den skrå stiplede linie på figur 2 viser opblandingen. Restindholdet i tøjet vil være et eller andet sted på den skrå stiplede linie.
Figur 2 1.4 Maskiner uden kulfilterRestindhold i tøj De skønnede 0,04 kg luft i tøjet indeholder efter tørringen ca. 0,3 kg tetrachlorethylen pr kg luft og dermed ligeledes 0,3 kg /kg efter nedkølingen som en blanding af væske og damp. Tetrachlorethylenindholdet i tøjet ved udtagningen er dermed ca. 0,012 kg pr charge eller ca. 0,75 g/kg tøj (for en rensemaskine med kompressorkøling). Efter rensning presses tøjet under tilsætning af (vand)damp. Derved frigives en stor del af restindholdet af tetrachlorethylen i tøjet, idet varmen fordamper tetrachlorethylen stærkt hjulpet af dampen (stripningseffekt). Iflg. oplysninger viser tyske målinger fra 1993 at tetrachlorethylenindholdet i tøj udleveret til kunden er 0,2-0,9 g/kg. Lugeåbning Når lugen åbnes suger maskinens ventilator ny luft ind gennem lugen og gammel luft til det fri. Det skønnes at luften dermed udskiftes næsten 100 %. Med 1 m3 luft i en maskine uden kompressorkøling vil der med et tetrachlorethylen indhold på 88.000 mg/m3 emitteres 0,088 kg pr charge eller 6 g/kg tøj, som sendes til afkast. For en maskine med kompressorkøling og et tetrachlorethylen indhold på 13.600 mg/m3 emitteres 0,014 kg pr charge eller 0,9 g/kg tøj, heraf 0,1 g/kg tøj til rummet. Værdierne er desuden anført i tabel 6 og 7 sammen med de øvrige emissioner. 1.5 Med kulfilterMaskiner med integreret kulfilter renser luften efter afkølingen. Tyske krav til indhold i tromlens luft er 2 mg/m3 luft eller mindre. Luften renses ved at den cirkuleres igennem et kulfilter ved ca. 30 °C, hvorved tetrachlorethylen bliver adsorberet på kullene. Det vil også have en reducerende effekt på tetrachlorethylen, der er i tøjet efter køling, idet den i kulfilteret rensede luft samtidigt cirkuleres gennem tøjet hvorved den relativ "fugtige" luft i tøjet udskiftes. Pga. den lave lufttemperatur er tørreeffekten på tøjet begrænset. Når det kun har begrænset effekt skyldes det, at den udkondenserede tetrachlorethylen i tøjet er kold og luften er relativ kold, hvorved fordampning fra tøjet foregår meget langsomt. Samtidigt virker tøjet som en slags kulfilter som adsorberer bedre jo koldere tøjet er. Meget lang tids cirkulation af luft gennem tøjet og filteret vil selvfølgelig tørre tøjet. Der regnes med 0,6 g tetrachlorethylen pr kg tøj i tøjet ved udtagningen. Ved lugeåbningen skønnes ca. 15 % af luften at udskiftes til rummet. Med 2 g tetrachlorethylen pr m3 luft emitteres således 0,3 g tetrachlorethylen pr charge eller 0,02 g pr kg tøj. Før kulfilteret er tetrachlorethylen indholdet 14 g/m3 luft (mættet), hvilket så skal adsorberes på kullene. Normalt kan kullene adsorbere ca. 25-50 % af deres vægt, og der skal adsorberes 14 x 7 = 100 g om dagen. For at kullene skal adsorbere tetrachlorethylen kræves at al luften skal blæses igennem og at der er tilstrækkelig opholdstid mellem kullene. Et kulfilter af den størrelse, der er integreret i en rensemaskine, kan iflg. leverandørerne af rensemaskiner, reducere luftens tetrachlorethylen indhold til mindre end 1 mg/m3. Der er typisk 10-25 kg kul i en rensemaskine, hvilket betyder at kullene skal regenereres efter 40-100 charge. Ved gennemblæsning af luften specielt under regenerering kan medrives lidt af kullene ligesom en fuldstændig regenerering ikke kan finde sted. Udskiftning af kul kan derfor være påkrævet periodisk. 1.6 DestillationTøjet indeholder snavs som olie/fedt, og der tilsættes div. additiver for at fjerne vandopløseligt snavs. Den forurenede tetrachlorethylen fra skyllebadet destilleres for at slippe af med urenhederne. Remanensen (slam) fra destillationen indeholder iflg. oplysninger fra branchen 30-50 % tetrachlorethylen. Ifølge Kommunekemi er der tale om et gennemsnit på 35% (Kommunekemi, 2001). Hvis stigerøret fra destillatoren tæres igennem vil der pga. overtrykket i destillatoren blæse rene tetrachlorethylendampe ud til det fri. 1.7 Ånding af rensemaskine og slambeholderRensemaskine For hver cyklus varmes luften op til 75 °C, men kun en mindre del af luften i maskinen opnår denne temperatur, idet der efter tørringen er ca. 50 °C og efter kølefladen ca. 20 °C. Opvarmes fra 20 °C giver dette en volumenforøgelse på (273+50)/(273+20) = 1,1 svarende til 10 %. Hvis maskinen ikke er tæt mister den ca. 0,1 m3 luft eller 0,125 kg luft. Under tørringen er der mellem 0,11 og 0,35 kg tetrachlorethylen pr kg luft, hvilket bevirker at der mistes 0,013 til 0,04 kg tetrachlorethylen pr charge hvis maskinen ikke er tæt, i gennemsnit 0,025 kg tetrachlorethylen. En åbning svarende til et hul med en diameter på 1,5 mm vil udlede denne volumenforøgelse i løbet af 15 minutter (0,025 kg pr. charge). Destillationsapparat Efter destillationen er destillationsbeholderen fyldt med rene dampe ved ca. 120 °C. Når der senere tilføres urent tetrachlorethylen igen køles apparatet af til 35-40 °C samtidigt med at noget af volumenet fyldes op. Det skønnes at ca. 100 l tetrachlorethylendamp fortættes fra 120 til 40 °C. Dampvolumenet reduceres dermed fra 100 til 80 l og der suges 20 l luft ind. Hvis maskinen ikke er tæt vil luften fortrænges igen når næste destillation begynder. Sker det under tørring vil tetrachlorethylen indholdet være 0,11-0,35 kg pr kg luft hvorved der mistes 0,002-0,006 kg tetrachlorethylen pr charge, der regnes med 0,005 kg pr charge. Slambeholder I den beholder hvor slammet opbevares vil der ved 25 °C være 2 vægt % tetrachlorethylen i luften. Ved 50 °C vil der være 10 vægt %, forudsat at der er låg på. For hver 200 l slam der fyldes i tromlen vil der fortrænges 200 l luft og dermed 4-20 g tetrachlorethylen. Der regnes med 10- 30 g på årsbasis. Der findes et emissionsfrit system til tømning af slambeholder. 1.8 Årsforbrug og emissionerDer forudsættes renset gennemsnitlig 6 charge i 275 dage = 1650 charge om året, og med en 16 kg charge maskine. Årsforbrug og emissioner for 16 kg rensemaskine uden kompressorkøling (hovedgruppe 3) er beregnet i tabel 6 og med kompressorkøling i tabel 7. Tabel 6
Tabel 7
Årsforbrug og emission er anført for en rensemaskine med kulfilter og kompressorkøling (hovedgruppe 1) i tabel 8. Tabel 8
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
