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BLOQUE 5. ELIMINACIÓN SEGURA DE LOS RESIDUOS SECUNDARIOS
Control de emisiones en la incineración
Arturo Romero Salvador aromeros@ucm.es
TRATAMIENTO TÉRMICO DE RESIDUOS Residuo (Eliminar): Reducir la peligrosidad
Reducir la cantidad
Materia prima (Valorizar): Obtener energía
Obtener materiales
ES NECESARIO EVALUAR
Residuos, Vertidos, Emisiones
Inversiones y costes operación
Rechazo social
DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO DE
INCINERACIÓN DE RESIDUOS
RECEPCIÓN Y ALIMENTACIÓN DE RESIDUOS
HORNO DE INCINERACIÓN
CALDERA DE RECUPERACIÓN
DEPURACIÓN DE GASES
RECUPERACIÓN DE LA
ENERGÍA
CONTROL DE EMISIONES
A LA ATMÓSFERA
TRATAMIENTO DE
ESCORIAS
VALORIZACIÓN O
VERTEDERO DE
ESCORIAS
TRATAMIENTO DE
CENIZAS
VERTEDERO DE CENIZAS
TRATAMIENTO DE EFLUENTES
LÍQUIDOS
ELEMENTOS PARA EVALUAR EL COMPORTAMIENTO MEDIOAMBIENTAL DE LA INCINERACIÓN DE RESIDUOS
Emisiones a la atmósfera Partículas Gases ácidos: HCl, HBr, HF, HI, SO2, NOx, Metales pesados: Hg, Cd, Tl, As, Ni, Pb, Compuestos orgánicos: CO, VOCs, PCDD/PCDF, PCB,
Residuos sólidos Escorias o cenizas de horno Cenizas primarias o cenizas de caldera Cenizas secundarias o cenizas de filtros
Vertidos líquidos Efluentes de proceso: sales, metales Otros: desagües, zonas de almacenamiento, refrigeración,
Consumo de reactivos Reactivos para tratar gases de combustión: bases (sosa, cal, bicarbonato, ), NH3, urea,
carbón activo, Reactivos para tratamiento del agua: ácidos, bases, sulfito sódico,
Producción y consumo de energía Balance: entrada y salida
Chemosphere No. 8, pp. 455 - 459, 1977. Pergamon Press. Printed in Great Britain.
CHLORODIBENZO-p-DIOXINS AND CHLORODIBENZOFURANS ARE TRACE COMPONENTS OF FLY ASH AND FLUE GAS OF SOME MUNICIPAL INCINERATORS IN THE NETHERLANDS.
K. Olie, P.L. Vermeulen, O. Hutzinqer Laboratory of Environmental Chemistry University of Amsterdam, Nieuwe Achtergracht 166,
the Netherlands (Received in The Netherlands Ist July 1977; accepted for publication 14 July 1977)
It has been recognised for many years that several chlorinated organic compounds of industrial origin are widely distributed persistent and bioaccumulating pollutants. Although a
number of biological and toxicological effects have been ascribed to most of these compounds only two groups of related compounds namely chlorodibenzo-p-dioxins and
chlorodibenzofurans are of outstanding toxicological importance. Certain members of these two related classes of compounds (e.g. 2,3,7,8-tetrachloro-p-dibenzodioxin, TCDD) are
extremely toxic in LD50 tests and in addition show other potent biological effects such as liver damage, teratogenic activity and also cause chloracne or contact in low concentrations. TCDD is the well-known toxic impurity in 2,4,5-T preparations and the main toxic concern of recent
industrial accident
PROPIEDADES DE PCDDs/PCDFs
SÓLIDOS CRISTALINOS BLANCOS
Puntos de fusión y de ebullición: elevados
Estables a temperaturas altas: T>750 ºC
Poco reactivos: inertes
Difíciles de biodegradar y de metabolizar
Muy solubles en compuestos orgánicos
y poco solubles en agua, 0,019 microg/l
Toxicidad
Persistencia
Ubicuidad
Liposolubilidad
Bioacumulación
LEGISLACIÓN DE INCINERACIÓN: R.D. 1088/92 Condiciones de funcionamiento
Incineración completa
Temperatura > 850 ºC
Tiempo > 2s
Oxígeno > 6%
Si cloro > 1%, temperatura > 1100 ºC
Si gases > 50 %, Oxigeno > 3%
Quemadores auxiliares
Sistema de interrupción de la alimentación
Liberar gases por chimenea
Monóxido de carbono:
50 mg/Nm3 media diaria
100 mg/Nm3 100% medidas cada 30 minutos
150 mg/Nm3 95% medidas cada 10 minutos
EVOLUCIÓN DE LA LEGISLACIÓN DE INCINERACIÓN DE RESIDUOS
COMPONENTES
mg/Nm3
R.D. 1088
1992
Med. Diaría
4/12/2000
Valores SH
4/12/2000
Partículas 30 10 30
Monóxido de carbono 100 50 100
Compuestos de cloro, HCl 50 10 60
Compuestos de flúor, HF 2 1 4
Dióxido de azufre 300 50 200
Pb+Cr+Cu+Mn 5
Ni+As 1
Cd+Hg 0,2
Compuestos orgánicos, C 20 10 20
Dioxinas y furanos
(ng/Nm3)
0,1 0,1 0,1
Cd+Tl 0,05 0,05
Hg 0,05 0,05
Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+
Mn+Ni+V
0,5 0,5
NO+NO2 200 400
Directiva 2000/76/CE 2002 2005
Real Decreto
653/2003, de 30 de mayo, sobre incineración de residuos.
EVOLUCIÓN DE LA LEGISLACIÓN DE INCINERACIÓN DE RESIDUOS
COMPONENTES
mg/Nm3
Med. Diaria Valores SH
Med. Diaría
Valores SH
100%
Valores SH
97%
Partículas 10 30 10 30 10
Monóxido de carbono 50 100 50 100 150
Compuestos de cloro, HCl 10 60 10 60 10
Compuestos de flúor, HF 1 4 1 4 2
Dióxido de azufre 50 200 50 200 50
Compuestos orgánicos, C 10 20 10 20 10
Dioxinas y furanos (ng/Nm3) 0,1 0,1 0,1 Muestreo 6 a 8 hr
Cd+Tl 0,05 0,05 0,05 0,5 a 6 hr
Hg 0,05 0,05 0,05 0,5 a 6 hr
Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V 0,5 0,5 0,5 0,5 a 6 hr
NO+NO2 200 400 200 400 200
Real Decreto 653/2003, de 30 de mayo
Real Decreto 815/2013, de 18 de octubre
GASES DE ESCAPE: GRUPOS DE CONTAMINANTES Y TECNOLOGÍAS DE TRATAMIENTO
PARTÍCULAS
COMPUESTOS
ÁCIDOS
TRANSFORMABLES
EN CO2, N2 y H2O
Tamaños
Composición
SO2, SO3
HCl, HF
NOx
VOCs
C. Orgánicos
NOx
RETENCIÓN
REACCIONES DE
NEUTRALIZACIÓN
ADSORCIÓN
REACCIONES
ESPECÍFICAS
ADSORCIÓN
NO TRANSFORMABLES
DEPURADORES HÚMEDOS
ADSORCIÓN Metales, Hg
Son muy utilizados en las plantas de incineración Se logran bajas emisiones de partículas Se instalan después de otros equipos de retención de
partículas: ciclones, lavadores húmedos, Las eficiencias son muy altas para un amplia gama de
tamaños A tamaños inferiores a 0,1 micras (micrómetros)disminuye la
eficiencia La fracción de partículas inferior a 0,1 micras en el flujo de
gases de combustión en plantas incineradores es pequeña
FILTROS DE MANGAS
Tecnologías para retener compuestos ácidos: SOx, HCl, HF,
PROCESOS SECOS
Reacciones gas-sólido
PROCESOS HUMEDOS
Reacciones gas-líquido
PROCESOS SEMISECOS:
Reacciones gas-líquido,
evaporación del disolvente,
reacciones gas-sólido
PROCESOS DE
NEUTRALIZACIÓN
Reacciones químicas
REACCIONES DE REDUCCIÓN DE LOS ÓXIDOS DE
NITRÓGENO: NOx
NOx + O2 + Reductor N2 + Especie Oxidada
REDUCCIÓN NO CATALÍTICA SCR
NSCR
REDUCCIÓN CATALÍTICA
NSCR
No selectiva
SCR
Reductor
NH3
NOx + NH3 + O2 N2 + H2O
NOx + CxHy N2 + CO2 + H2O
NOx + CxHy N2 + CO2 + H2O NOx + NH3 + O2 N2 + H2O
REDUCCIÓN CATALÍTICA SELECTIVA DE LOS ÓXIDOS DE NITRÓGENO
Temperatura de operación: 200-350ºC
4 NO + 4 NH3 + O2 → 4 N2 + 6 H2O
6 NO2 + 8 NH3 → 7 N2 + 12 H2O
Catalizador: V2O5/WO3, Pt, Cr/ZSM5 sobre Al2O3, TiO2
FENOMENOLOGÍA DE LA COMBUSTIÓN
)(
,,
.
.
22
2
222
C
wTp
CRad
x
XFc
FHT
etcfusiónVolatil
NOON
InquemadosOCom
OHCOOCom
Parámetros:
- PCI
- Exceso de aire
DIOXINAS Y FURANOS
ISÓMEROS DE TOXICIDAD VARIABLE
Máxima toxicidad: 2,3,7,8 TCDD
Sólo 17 isómeros son tóxicos
Factores de equivalencia tóxica
Toxicidad equivalente total TEQ
TEQ = suma de productos FET (Cj)
11163 163.7°
2,3,7,8-Tetracloro-dibenzo-p-dioxina
2,3,7,8-Tetracloro-dibenzofurano
ffdffffffafufuranodioxina
12,17Å
180º
Radios covalentes
rCl = 0,99 Å
rC = 0,77 Å
rH = 0,32 Å
rO = 0,73 Å
163,07º
4,95Å
12,08Å
Total 210 compuestos(éteres aromáticos)
PREVENCIÓN Y ELIMINACIÓN DE DIOXINAS Y FURANOS
Cl
Cl
Cl
Cl
O
O
+ O2 H2O +CO2 +HCl
Catalizador: V2O5/WO3, Pt, Cr/ZSM5 sobre Al2O3, TiO2
Flujo de gas
Macroporo
~500 nm
Mesoporo
~25 nm
Microporos
~1 nm
Microporo
~1 nm
ESQUEMA DE UNA INCINERADORA DE RESIDUOS
CICLONABSOBEDOR
FILTRO DE MANGAS
CHIMENEAHORNO CALDERA
BASURA NEUTRALIZANTES
ESCORIAS
Cenizas
AireAguaCa(OH)2
CaSO4
y otros sólidos
Partículas
195°C
185°C
155°C
170°C
NH3
320°C
170°C
REACTORCATALITICO
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