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

TECNOLOGÍAS PARA LA RETENCIÓN DE PARTÍCULAS

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

TRATAMIENTO ANUAL 2.100.000- 2.300.000 toneladas