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Internetseiten von Felix Staratschek

c) Einfluss der Verbrennungs- und Reinigungstechnik auf Dioxin- Emissionen / The influence of combustion and cleaning technology on dioxin emissions

 
Einfluss der MVA- Verbrennungs- und Gasreinigungstechnik
 
auf die Dioxin- Emissionen

Dipl. Ing. G. Bröker, VDI Essen ( 1 ), beleuchtete die Frage: Was ist zu tun, um die Emissionen von chlorierten Dioxinen und Furanen aus MVA auf ein Minimum zu vermindern?
er kam zu folgenden Schlussfolgerungen:

---Bei MVA ändert sich während der Verbrennung ständig die chemische und physikalische Beschaffenheit des Brennstoffes.
---Dadurch ergeben sich ort- und zeitabhängige Zonen mit Sauerstoffmangel und geringer Temperatur, folglich unvollständiger Verbrennung, die zu Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und Ruß führt.
---Es gibt zwar deutliche Hinweise auf eine Abhängigkeit der Dioxin- und Furanemissionen vom Eintrag der Chlorverbindungen, aber für eine Schadstoffentfrachtung des Abfalls, die Dioxine vermindern könnte, besteht keine realistische Chance.
---Sogenannte "gute Verbrennungsbedingungen", wie hohe Temperaturen, angemessene Verweilzeiten bei hohen Temperaturen, hohe Turbulenzen durch verbesserte Feuerungsgeometrie, ausreichender Sauerstoffüberschuss, haben zu keinen sicheren und signifikanten Verminderungen der Dioxine und Furane geführt.
---Der Zusatz schwefelhaltiger Additive, der Chlorierungsreaktionen verringern kann, muss weiter geprüft werden.
---Statt der früheren Wasserwäsche zur Gasreinigung sollten Trockenverfahren oder Quasi- Trockenverfahren bevorzugt werden. Beim Quasi- Trockenverfahren wird das Rauchgas direkt mit 255-270°C in den Reaktor eingebracht und mittels eingedüster Kalkmilch auf 110-140°C gequencht (gekühlt) und gereinigt. Die Kalkmilchdosierung wird in Abhängigkeit von den Rauchgasbedingungen so geregelt, dass die Flüssigkeit total verdampft und das suspendierte Kalkhydrat partikelförmig fein verteilt im Rauchgas vorliegt und danach durch ein Gewebefilter abgeschieden wird. Kanadische Autoren haben Abscheidungsgrade von größer 99% gemessen ( 1 ).

Sind das vielleicht die 99%, die auch die Drs. Eikmann aufgegriffen haben (s.o.)?

Dipl. Ing. Bröker drückte sich vorsichtiger aus ( 1 ):
"Zur Verminderung der Dioxine im Rauchgas bieten sich eventuell auch eine quasitrockene oder trockene Rauchgasreinigung an, wenn die kanadischen Messungen an einer entsprechenden Rauchgasreinigung bestätigt werden können. Zwingende allgemeingültige Konstruktionsprinzipien, die Dioxin- / Furanentstehung bei der Verbrennung des Abfalls durch feuerungstechnische Maßnahmen zu verhindern, sind zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht erkennbar."

Also, die Dioxin-/ Furanbildungen können feuerungstechnisch kaum verhindert werden. Die Problembehebung ist fast allein von der Effektivität der Rauchgasreinigung abhängig. Hier verspricht die abwasserfreie Sprühabsorption, auch Quasi- Trocken- Verfahren genannt, mit Kalkmilch, evt. plus Herdofenkoks, hohe Abscheidungsgrade von Säuren, Stickoxiden, Schwefeldioxiden, Kohlendioxid, organischen Komponenten und Dioxinen und Furanen. Aber, gegenüber früheren mehrstufigen Gasreinigungsanlagen, mit Eigenstrombedarf von 5,5 bis 6% gilt das Quasi- Trocken- Verfahren als vereinfachte Gasreinigung mit einem Eigenstrombedarf von nur 2,5 bis 4% ( 2 ).
     Das Vielstoffgemisch "MVA-Abgas" wirft noch viele Fragen  nach Verdrängungsprozessen auf dem Reinigungsstaub oder nach dem Verbleib  von MVA- Feinstaub und Ultrafeinstaub usw. auf!

Aber lassen sie uns einmal auf das oben genannte wichtigste zurück kommen. Es ist ganz besonders wichtig, dass wir uns von der 17. BImSchV und ihren Protagonisten nicht davon abhalten lassen, dass die hauptsächlichen Vorkommen von Dioxinen und Furanen in der Schlacke, in der Flugasche und in abgereicherten Filterstäuben liegen, also dort, wo der höchste Rußanteil vorliegt. Bei der Verladung und Abtransport dieser großen Mengen an Feststoffen aus MVA werden die höchsten so genannten "diffusen Emissionen" freigesetzt. Sie belasten die unmittelbare Umgebung der MVA, werden mit Wind und Wetter aber auch weiter getragen.
     Streng genommen verstößt jede MVA somit gegen das neue Bodenschutzgesetz, das am 1.3.1999 in Kraft trat. Es verfolgt nicht mehr nur das Ziel so genannte Altlasten zu sanieren, sondern mit dem "Gesetz zum Schutz des Bodens" sollen ebenso vorbeugend (präventiv) schädliche Bodenveränderungen vermieden werden. ( 3 )


(1) Bröker, G.: Maßnahmen zur Verminderung der Dioxinemissionen an Müllverbrennungsanlagen, in: VDI- Berichte 634, Dioxin, S. 515, VDI- Verlag Düsseldorf (!987)
(2) Schäfers, W.: MVA- Wirkungsgrade und das lokale Umfeld, UmweltMagazin 10/11 (2006)
(3) Queitsch, P.: Bundes- Bodenschutzgesetz, umfassende Kommentierungen des BBodSchG, Bundesanzeiger Juli 1999
 
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(c) The influence of waste incineration plant (WIP) combustion
 
 
and gas cleaning technology on dioxin emissions
 
Dipl. Ing. g. Bröker from the VDI in Essen ( www.vdi.de ) ( 11 ) examined the problem: What must be done to reduce the emission of chlorinated dioxins and furans ( http://en.wikipedia.org/wiki/Furan ) from WIPs to a minimum? He came to the following conclusions:
 
* In WIPs the chemical and physical composition of the fuel changes constantly during combustion.
* Time and location dependent, this leads to zones of oxygen deficiency and lower temperature, which in turn lead to incomplete combustion, with the consequence of the formation of carbon monoxide, hydrocarbons and soot ( http://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_monoxide / http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrocarbon / http://en.wikipedia.org/wiki/Soot )
*  There is clear evidence that the emissions of dioxin and furan is dependent on the input of chlorine compounds ( http://en.wikipedia.org/wiki/Chlorine / http://en.wikipedia.org/wiki/Compound ); but there is no realistic chance of reducing the amount of harmful substances in the waste, so as to reduce dioxins.
* So- called "favorable combustion conditions" like high temperature, adequate residence time at high temperatures, high turbulence through improved furnace geometry ( http://en.wikipedia.org/wiki/Furnace ) and sufficient surplus oxygen ( http://en.wikipedia.org/wiki/Oxygen ) have not led to a permanent or signifcant reduction of dioxins or furans.
* The admixture uf sulfurous additives which can reduce the chlorination reaction ( http://en.wikipedia.org/wiki/Chlorination ) must be tested further.
* Instead of scrubbing with water to clean the gas, as in the past, preference should be given to dry processes or semi- dry processes. In the semi- dry process the flue gases are fed directly into reactor at between 255 and 270°C. Using injectetd limed slurry ( http://en.wikipedia.org/wiki/Lime ) the gases are then cooled to between 110 and 140°C and are cleaned. The dosage  of lime slurry is regulated according to the composition of the  flue gas ( http://en.wikipedia.org/wiki/Flue_gas ), so that the liquid evaporates completely and the suspended hydrate of lime is dispersed in the flue gas as fine particles, which are then separated by fabric filter ( http://en.wikipedia.org/wiki/Filter ). Canadian authors have measured separation levels of over 99%.( 11 )
Perhaps this is the more than 99% which Drs. Eikmann took up and quoted (see above)?
Dipl.-ing. G. Bröker was more cautious ( 11 ):
One way to reduce dioxins in the flue gas possibly is semi- dry dry flue gas cleaning, if the canadian measurements can be verified on a flue gas cleaning system of this kind. At present we are not aware of any conclusive, universal construction principles which can be applied to the firing processes for preventing the formation of dioxins or furans during the incineration of waste.
This means, that the formation of dioxins and furans depends basically on the material. It can scarcely be avoided with furnace- related measures. The promoters of WIP as a "pollutatnt sink" must rely almost exclusively on the effectiveness of flue gas cleaning - and that in face of 10²6 to 10²8 flue gas products per second!
There are, however, reports of findings which suggest that the recently introduced semi- dry process - the effluent - free spray absorption by means of lime slurry injected into the flue gas, possibly with the addition of hearth-furnace coke - attains high removal efficiencies for acids ( http://en.wikipedia.org/wiki/Acid ), oxides ( http://en.wikipedia.org/wiki/Oxide ) of nitrogen ( http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen ) and sulfur ( http://en.wikipedia.org/wiki/Sulfur ), carbon dioxide ( http://en.wikipedia.org/wiki/Carbondioxide ), organic componets and dioxins/ Furans. But compared with earlier multi- stage gas cleaning plants, which need between 5.5 and 6% electricity, the semi-dry process as a simplified gas cleaning system which needs only between 2.5 and 4% electricity ( 60 ).
The multi- material mixture "WIP flue gas" raises many more questions about displacement processes on the lime particulates from cleaning, about whre the finest and ultrafine dust ( http://en.wikipedia.org/wiki/Dust ) from the WIP goes, and so forth.
But let us return to what we called above the most important thing. It is especially important that we do not allow ourselves to be distracted by the regulation (17. BImSchV / http://de.wikipedia.org/wiki/BImSchV ) and its promotors from the fact that the dioxins and furans appear mainly in the slag ( http://en.wikipedia.org/wiki/Slag ), in the fly ash ( http://en.wikipedia.org/wiki/Fly_Ash ) and in the dust washed off the filters, i.e., in the places where the highest proportion of soot is found.
During loading and transportation of these large amounts of solids ( http://en.wikipedia.org/wiki/Solid ) from WIPs, the highest so- called "diffuse emissions" are released into the atmosphere. They impact the immediate area around the WIPs and are carried by wind and weather even farther away.
Strictly speaking, every WIP contravenes the new German Soil Conservation Act which came into effort on March 1, 1999. its aim is not only to deal with dangerous waste sites from the past. With this "law to protect soil", dangerous changes in the soil also are to be avoided prophylactically ( 53 ).
 
( 11 ) Bröker, G.: Maßnahmen zur Verminderung der Dioxinemissionen an Müllverbrennungsanlagen. In: VDI- Berichte 634, Dioxin, p. 515, VDI- Verlag Düsseldorf (1987) www.vdi.de
( 53 ) Queitsch, P.: Bundes Bodenschutzgesetz. Umfassende komentierung des BBodSchG. Bundesanzeiger, July 1999
http://de.wikipedia.org/wiki/BBodSchG
( &0 ) Schäfers, W.: MVA- Wirkungsgrade und das lokale Umfeld. UmweltMagazion 10/11 (2006)
 
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