Miljøprojekt nr. 1186 – Trinopdelt forgasning af imprægneret affaldstræ

Trinopdelt forgasning af imprægneret affaldstræ

1 Introduktion

1.1 Formål
1.2 Baggrund
1.3 Projektets hovedaktiviteter

1.1 Formål

Formålet med dette projekt er at udvikle en miljø- og energimæssige korrekt behandlingsproces til imprægneret affaldstræ. Behandlingsprocessen er en videreudvikling af en TK Energi A/S forgasningsteknik, med følgende klare fordele:

Forgasseren producerer meget lidt tjære (10-20mg/Nm3), hvilket gør det lettere og billigere at rense produktgassen for arsen (As).
Forgasningsanlægget opererer med en høj total virkningsgrad, hvilket betyder, at anlægget producerer 5-15 % mere energi end traditionelle ikke-trinopdelte forgassere samt konventionelle mod- og medstrømsforgassere. Den høje virkningsgrad er essentiel for anlæggets driftsøkonomi.
Forgasseren har den egenskab, at alkalimetaller og andre flygtige bestanddele af asken, herunder formentlig As, i højere grad end i andre forgasningstyper (modstrøms og fluid bed forgassere) vil findes på dampform og vil udkondensere i det efterfølgende gasrensningssystem. Dermed forventes det, at As adskilles fra asken, og at det er lettere at oparbejde og genanvende fx krom (Cr) og kobber (Cu).
Forgasseren har vist sin processtabilitet ved kontinuert drift med frisk træflis

Hensigten er at tilpasse forgasningsteknikken til affaldstræ således, at de vigtigste tungmetaller kan genvindes uden videre miljømæssig og økonomisk besvær, samtidig med at energiindholdet i træet udnyttes til produktion af el og varme.

1.2 Baggrund

De væsentligste tungmetaller i affaldstræ er kobber, krom og arsen (hhv. Cu, Cr og As). Cr og Cu er de metaller, der forekommer i størst koncentration i affaldstræ og udgør tilsammen typisk 10-30 % af asken. På grund af den høje koncentration af Cu og Cr og den pris, der gives for de udvundne metaller, bliver videre oparbejdning af asken interessant. As er meget giftigt og har ingen genanvendelsesmuligheder og skal derfor stabiliseres og deponeres.

Den samlede produktion af trykimprægneret affaldstræ i Danmark vurderes til at være ca. 18.000 tons pr. år i 1997. Prognoser peger på en årlig produktion på 80.000 i 2020. Affaldstræet fremkommer bl.a. fra genbrugsstationer, nedrivningsarbejder og kabellægningen af det danske lavspændingstransmissionsnet, der har medført nedtagning af i størrelsesordenen 1 mio. m³ ledningsmaster.

Den samlede mængde tungmetaller i dette affaldstræ udgør årligt ca. 62 ton Cu, 125 ton Cr og 94 ton As. Det er metallerne Cu og Cr, der har genanvendelsespotentiale, selvom energiindholdet i træet dog står for langt den største økonomiske gevinst.

Der findes ingen fuldskala-anlæg til behandling af imprægneret affaldstræ med oparbejdning af tungmetaller. Termiske behandlingsprocesser af affaldstræ er velkendte, men producerer dog typisk en metalholdig slagge med et højt indhold af As, hvilket gør oparbejdning af Cr og Cu besværlig.

1.3 Projektets hovedaktiviteter

Projektet er inddelt i følgende hovedaktiviteter:

Litteraturstudie (afsnit 2, side 13)
Litteraturstudiet er gennemført for at klargøre om andre forskningsgrupper har foretaget lignende undersøgelser med forgasning af affaldstræ, eller tungmetallers opførsel og fraktionering ved høje temperaturer. Af særlig relevans er oplysninger eller anden forskning, der kan bruges til optimering af TKE’s proces.
Laboratorieforsøg (afsnit 3, side 17)
Har til formål at belyse tungmetallers opførsel under høje temperaturer, med særligt henblik på at finde et optimalt temperaturområde, hvor As hovedsageligt forbliver i gasfasen således, at den resterende aske forurenes mindst muligt.
Forberedelse af og gennemførelse af 100 timers drift med pilotanlæg hos TK Energi A/S (afsnit 4, side 19)
Forsøget med pilotanlægget danner grundlag for et massebalance-regnskab for Cu, Cr og As, samt eftervisning af de estimerede energimæssige virkningsgrader for el på knap 30% og for varme på ca. 60%.
Vurdering af miljøforhold og potentiale for genanvendelse af tungmetaller (afsnit 5, side 33)
På basis af driften med pilotanlægget foretages en energi- og miljømæssig vurdering af TKE processen med særlig vægt på mulighederne for genanvendelse af tungmetaller. Tungmetal masseregnskabet vil påvise, hvordan As opfører sig i forgasseren, og i hvilket omfang askefraktionerne kontamineres.