Kan man inte återvinna är förbränning en lösning

av Kurt W Hagman Forum 1976-07, sida 17-18, 28.04.1976

Taggar: Teman: avfall

FORUM 7 - 7 17

Avfallet och miljön:

Kan man inte återvinna är förbränning en lösnin Återvinning är ett av de slagord, som lanserats i debatten kring miljöproblemet. Att söka återvinna användbara produkter genom behandling av avfallet är vettigt inte bara från miljösynpunkt, utan också med hänsyn till råvaru balansen.

Återvinning löser emellertid långt ifrån alla miljöproblem, eftersom det inte är tekniskt och ekonomiskt möjligt att återvinna allt det avfall som vi människor producerar. Kvar står alltså ett avfall, som måste tas om hand. Och det gäller här fast, flytande och gasformigt avfall. Eftersom mycket av det aktuella avfallet är brännbart är förbränning en go omvandlingsmetod.

= Vid förbränningen bryts de brännbara komponenterna ned till sina förbränningsprodukter. Av organiska föreningar får man i huvudsak vattenånga och koldioxid, som förstås är ofarliga. Man kommer naturligtvis inte ifrån att många föreningar ger en fast oxid i form av ett slagg. Men ofta är detta slagg mera harmlöst än det ursprungliga avfallet.

De tekniska förutsättningarna för att bränna upp det avfall, som det här är tal om, finns i stor utsträckning. Förbränningsugnar för fast, flytande och gasformigt avfall har med framgång använts sedan många år tillbaka. I takt med ökade krav har det emellertid visat sig att den konventionella förbränningstekniken behöver förbättras.

Vid förbränning av fasta avfall måste man idag möta skärpta krav på tex tillåten mängd stoft i rökavgaserna, krav som innebär att den primära förbränningen måste kompletteras med efterförbränning. Vidare finns idag i vissa länder, bla i Västtyskland, normer för tillåtna halter av vissa organiska föreningar, som innebär att förbränningsugnarna måste prestera en mycket hög förbränningsverkningsgrad.

Lukttröskelvärden

Gemensamt för många av de illaluktande gaser, som emitteras från en mångfald industrier, är att den absoluta halten är låg, men luktförnimmelsen intensiv. De aktuella ämnena har ett lågt s k lukttröskelvärde.

Den vanligaste definitionen på lukttröskel värde är följande: När 50 9/0 av en luktpanel sammansatt på specifikt sätt känner någon lukt från en gas motsvarar koncentrationen i denna gas detekteringströskelvärdet. I tabell 1 ges ttöskeldatan för några luktande föreningar. Uppgifterna från olika källor kan dock variera med en tiofaktor.

Tabell 1, Lukttröskelvärde Ämne Lukttröskel ppm Acetaldehyd 0,2 Aceton 100 Trimetylamin 0,00021 Ammoniak 46 Metylmerkaptan 0,002 Svavelväte 0,005 Fenol 0,047 Toluen 2

Som synes är halterna i flera fall mycket låga och vanliga analysinstrument och mätmetoder är i dessa områden otillräckliga. Oftast är det också svårt att bestämma vilken eller vilka komponenter, som ger luktproblem i en komplex eller odefinierad gassammansättning (tex stekos). Detta förklarar varför det mycket känsliga instrumentet näsan har fått så stor betydelse som analysinstrument inom odörområdet. En ofta använd koncentrationsenhet för lukt är begreppet luktenhet (le). Med detta menas hur många gånger en gas måste spädas ut med ren luft för att vara luktfri. En gas med koncentrationen 1000 1e måste alltså spädes 1000 ggr för att vara luktfri.

Luftfilm skyddar plåten

Kraven på en renare miljö har skärpts under senare år. På Volvo Flygmotor AB togs dessa signaler ad notam och ur de speciella kunskaper som med åren för värvats genom arbetet på flygmotorer och deras brännkammare, utvecklades en “miljövårdsbrännkammare, såsom en följd av kunnandet inom områdena förbrännings-, strömnings-, material- och reglerteknik.

För ett konventionellt flamförbränningssystem med en fribrinnande låga (gas eller olja) sker inblandningen mellan den illaluktände gasen och flamman under ganska lång tid i en stor volym, oftast en tegelugn. Av den totala uppehållstiden i brännkammaren åtgår en större del för inblandning och mindre del för själva oxidationen. Vi har en sk låg-intensiv förbränning.

I Volvos flambrännkammare av högvärdig plåt utförs inblandningen snabbt. Fribrinnande låga tillåts inte, utan en mera organiserad förbränning utförs så att hela brännkammartvärsnittet uppfylls av lågan (hög-intensiv förbränning). Den totala uppehållstiden för gasen är 50—100 = millisekunder jämfört med 300—3500 i en konventionell ugn.

En fundamental parameter för verkningsgraden är temperaturen i brännkammaren. Med temperatur menas här gasens medeltemperatur, när den lämnar brännkammaren. För de flesta föreningar är 700—9009C tillräckligt för att en fullständig förbränning skall ske vid ovannämnda uppehållstider. Högre temperaturer medför ännu snabbare reaktion, men på bekostnad av driftsekonomin.

Förbränning med flamma

Volvos produktprogram omfattar idag brännkammare inom området 300— 30000 Nm?/h tillverkade i fyra olika modulstorlekar. Processgaserna, som normalt är mycket luftrika, passerar genom brännkammaren som genom et rakt rör. En liten mängd ren luft till- sätts dock för kylning av plåtväggarna och som sk ”swirlluft” av bla aerodynamiska skäl. Processgasen har hög strömningshastighet genom brännkammaren, 20—40 m/s, vilket är långt över någon flamspridningshastighet och garanterar att flamman vid normal drif inte kan spridas bakåt i systemet. Utformningen medför vidare ringa risk för igensättning och okänslighet för processtemperaturen.

Om den illaluktande processgasen huvudsakligen består av inertgas och inte innehåller syre, kan inte rak genomströmning användas, utan förbränningsluft måste tillsättas. Denna variant finns också på Volvos program och har samma fördelar som de övriga typerna förutom bränslekostnaderna. Principerna för en brännkammare med en rak genomströmning framgår av fig 1. Processgasen strömmar in genom hålen i den sk kannan. Intensiv blandning sker i denna liksom samtidig förbränning. Kylluft och swirlluft tillsätts från sidan.

En del av processgasens luft förbrukas för oljeförbränningen. Är processgasen bränslerik kan oljetillförseln strypas ner till ekonomisk minimimängd, som bestäms av bla önskad utloppstemperatur.

Katalytisk förbränning

Vid katalytisk förbränning erhålls normalt samma slutprodukter som vid flamförbränning om sk oxidationskatalysator används. Detta inträffar redan om temperaturen höjs till 300—4002 C. Det medför givetvis lägre driftkostnader. Investeringskostnaderna för ett katalytiskt system är däremot av samma storleksordning som för flamförbränningssystem.

Katalysatorn i Volvos anläggningar för gasrening består av en bädd med keramiskt material med stor specifik yta (AL:Oz3 eller SIOs). Materialet utformas antingen som granuler eller som honungskakor, vilkas ytor är överdragna med ett metall- eller metalloxidskikt t ex platina. Maximal kontinuerlig drifttemperatur är 9009 C.

Utöver katalysatorn består systemet av en bädd, strömningskanal och förvärmare. Av den sistnämnda krävs ibland reglerbarhet eftersom processen kan variera. Förvärmaren bör därför helst vara

Swirlluft

Förorena gas i av modulerande typ. För de system, som Flygmotor levererar föreslås i första hand förvärmare av gasoltyp, eftersom dessa har goda regler- och driftegenskaper.

Figur 2 visar principutformningen hos en katalytisk brännkammare för ett tilllämpningsområde inom = livsmedelsindustrin (rökeri).

Omfattande försök

För att utröna den emissionsreducerande effekten vid förbränning, har Volvo Flygmotor utfört olika försök med katalytisk förbränning i en mobil pilotanläggning direkt på aktuella pröcessgaser och med flamförbränning i provriggar. I provriggarna har processgaserna simulerats genom att uppströms brännkammaren spruta in föroreningen i luftströmmen. Man har på detta sätt åstadkommit en någorlunda väldefinierad gas.

Sopförbränning

Utöver de ovan beskrivna utrustningarna för gas- och vätskedestruktion finns nu på Volvos program även en anläggning för förbränning av fasta, halvflytande och flytande avfall, såsom hushållsavfall, slam och industriavfall (färger, plaster, spillolja, gummi etc). Anläggningen kan byggas med hjälp av ett modulsystem där ugnar finns i tre storlekar, Satsningen på denna utrustning är föranledd av förfrågningar från och undersökningar avseende mindre och medelstora industrier och kommuner, som hittills har varit hänvisade till primitivare metoder för destruktionen, alternativt att till hög kostnad (transport) avyttra avfallet i en central anläggning.

Utrustningen utgörs av en komplett anläggning vars ugn är en tegelinfordrad sk strålugn. Beteckningen kommer utav ugnens sätt att utnyttja strålning från det brinnande avfallet. Ugnens tak är välvt på ett sådant sätt att strålningen

Kylluft

Figur 1+«Brännkammare med rak genomströmning.

FORUM 7 » 76

Se PYROM £” 8 slår tillbaka mot den del av ugnen där avfallet matas in och ger på så sätt en torkning och pyrolys av avfallet innan den slutliga förbränningen tar vid. En speciell luftinblandningsteknik i ugnen tillsammans med rökgasreningsutrustningen ger anläggningen mycket låga partikelutsläpp. Denna anläggning kan liksom de tidigare beskrivna kombineras med värmeåtervinning.

Finansieringen flaskhals

Såväl myndigheterna som den stora allmänheten är av den åsikten att miljövården skall förbättras. I officiella diskussioner har isynnerhet de av industrin orsakade skadorna på miljön kraftigt framhävts.

Industrin godkänner kraven på en ökad miljövård då detta står i relation till deras egna strävanden.

Renad ges ut

Katalysatorbädd

Observatlonsfönste gas i | | Förorenad i

Figur 24 Principutformning för en katalytisk brännkammare.

Tekniken för en förbättrad miljövård . finns redan till stor del, men då miljövårdsfrågorna i praktiken är mycket tekniska är det klart att samhället bör satsa på forskning och utveckling. Återvinning av avfall är den metod, som åtminstone till en del kommer att ge tillbaka de pengar vi måste satsa på vår miljö. Eftersom finansieringen av miljövården utgör flaskhalsen i de flesta fall, borde staten ställa upp och ge åtminstone räntestödslån åt dem som investerar i miljövård. (Kurt W Hagman) 1