Erfarenheter från behandling av ammoniakhaltigt survatten från avfalls- och samförbränningsanläggningar ISSN 1103-4092

Erfarenheter från behandling av ammoniakhaltigt survatten från avfalls- och samförbränningsanläggningar RAPPORT E2013:05 ISSN 1103-4092

förord Då sammansättningen på survattnet är ganska komplex med relativt höga halter av skadliga ämnen måste återföringen av vattnet till systemet ske på ett mycket genomtänkt sätt. Survattnet kan annars ge upphov till korrosion i bränsletratten, alltför fuktigt bränsle, korrosion/erosion på motsatt vägg vid insprutning i pannans nedre region, beläggningar på konvektionsdelarna vid insprutning i pannans övre region eller luktproblem vid användning av bottenasksläckning. Målet med detta projekt har varit att sammanställa teknik och erfarenheter från ett antal anläggningar samt identifiera lyckade lösningar för behandling av ammoniakhaltigt survatten samt ge rekommendationer för hur system kan utformas. Projektet har genomförts av Henrik Olsson (Grontmij AB). Malmö juli 2013 Christian Baarlid Ordförande Avfall Sveriges Utvecklingssatsning Energiåtervinning Weine Wiqvist VD Avfall Sverige

Sammanfattning Detta projekt har som syfte att studera drifterfarenheter från behandling av ammoniakhaltigt survatten från avfall- och samförbränningsanläggningar. De behandlingstekniker som studerats är återföring av ammoniakhaltigt survatten till eldstaden samt rening av ammoniakhaltigt survatten i vattenrening med ammoniumavskiljning via stripper eller kontaktmembran. I fastbränsleeldade anläggningar tenderar bränslena bli allt mer både svåreldade och kontaminerade av för miljön skadliga ämnen. En rökgasrening som ska klara emissionskraven för anläggningarna ovan kan utformas på några olika sätt vilka i huvudsak är följande: 1. Textila spärrfilter med dosering av kalk och ofta aktivt kol. 2. Textila spärrfilter med dosering av kalk och ofta aktivt kol och med efterföljande våt rökgasrening (skrubber) med integrerad värmeåtervinning (rökgaskondensering) 3. Elfilter och efterföljande våt rökgasrening (skrubber) och värmeåtervinning (rökgaskondensering) I anläggningar enligt 2 och 3 ovan så kommer föroreningar att fångas i vattenfas som sedan måste tas om hand i ett efterföljande steg. Ofta byggs skrubbern i flera steg där det första steget hålls surt (ph~1) och avskiljer dioxin, ammoniak, tungmetaller och stoft till hög grad. Efterföljande steg hålls mer neutrala (ph~6) och avskiljer i huvudsak svaveldioxid. I dessa efterföljande steg kommer föroreningshalten att vara avsevärt lägre. Detta innebär dock inte att en vattenrening inte behövs men reningen kommer att mer vara av polish/polisfilterkaraktär än ett reellt reningssteg. Från det första steget är föroreningshalterna så höga att rening eller annan åtgärd måste vidtas. I alternativ 3 ovan måste vattnet renas i en vattenrening medan det i alternativ 2 kan antingen renas eller återföras till panna eller bränsle. Orsaken till att vattnet inte kan återföras till panna i alternativ 3 är att föroreningarna kommer att ackumuleras då det inte finns någon sänka för klorider och flyktiga tungmetaller. Ackumulering av klorider kan leda till korrosionsproblem i pannan. I alternativ 2 kommer det textila spärrfiltret att vara den sänka som gör att föroreningarna inte ackumuleras, med förutsättning att avskiljningsgraden är tillräckligt hög i textilfiltret. Anläggningarna kan antingen använda SNCR (Selective Non-Catalytic Reaction) teknik eller SCR (Selective Catalytic Reaction) föra att reducera kväveoxider (NO x ) i rökgasen. SNCR teknik bygger på att man sprutar in ammoniak eller urea i pannan i rätt temperaturspann för att reducera kväveoxiderna i rökgasen till kvävgas och vatten. All ammoniak reagerar inte med kväveoxiderna, vilket medför att det uppstår en ammoniakslip i rökgasen. I anläggningar enligt 1 måste man begränsa insprutningen av ammoniak i rökgasen för att inte överskrida utsläppskraven. I anläggningar enligt alternativ 2 och 3 har man möjlighet att överdosera ammoniak för att sänka NO x -halten, och därefter fånga överbliven ammoniak(ammoniakslip) i vattenfas i skrubberns första reningssteg(sursteget). Nackdelen är att det uppstår ett ammoniakhaltigt survatten med höga föroreningshalter som måste behandlas. Då sammansättningen på survattnet är ganska komplex med relativt höga halter av ammoniak och andra skadliga ämnen, måste behandlingen av survattnet till ske på ett mycket genomtänkt sätt.

Erfarenheter från behandling av ammoniakhaltigt survatten från sex olika avfallsförbränningsanläggningar och en samförbränningsanläggning har sammanställts i rapporten. Fyra av anläggningarna återför ammoniakhaltigt survatten till eldstaden, två anläggningar renar vattnet via kemisk fällning och ammoniakstripper före det släpps till recipient, en anläggning renar vattnet via membranteknik och avskiljer ammoniak med kontaktmembran före utsläpp till recipient. De anläggningar som studeras i projektet sammanfattas i tabellen nedan: Anläggning Bränsle Survattenbehandling Sysav Energi AB, Förbränningslinje Avfall Återföring till eldstaden 1 & 2 i Malmö Skövde Värmeverk AB, Avfall Återföring till eldstaden Värmekällan Kraftvärmeverk Jönköping Energi AB, Torsvik Avfall Återföring till eldstaden Kraftvärmeverk Öresundskraft AB, Filbornaverket Avfall Återföring till eldstaden Halmstad Energi och Miljö AB, Avfall Rening via kemisk fällning och ammoniakstripper Kristinehedsverket panna 1 & 2 Tekniska Verken i Linköping, Avfall Rening via kemisk fällning och ammoniakstripper Gärstadverket panna 1-4 Karlskoga Energi och Miljö AB, kraftvärmeverket Samförbränning Rening via sedimentering, ultrafilter, jonbytare och ammoniakavskiljning med kontaktmembran Av de fyra anläggningar som återför survatten till eldstaden har två av anläggningarna fungerat väldigt bra(filborna, Torsvik) medans Sysav och Värmekällan haft en hel del driftproblem. Drifterfarenheter från anläggningarna visar att bland annat att val av insprutningsplats och material i återföringssystemet är viktiga faktorer för att säkerställa en stabil drift. Återföring av survatten till avfallsbunkern eller slaggutmatarna visade sig vara en mindre lyckad lösning på grund av problem med ammoniaklukt och korrosion. Av de två anläggningar som valt att rena survattnet i en vattenrening med kemisk fällning och avskilja ammonium med stripperteknik, har ena anläggningen stora med ammoniakstrippern och den andra inga problem alls. Kristinehedsverket har stora problem med beläggningar i strippern som medför dålig avskiljningsgrad för ammonium. Att begränsa inflödet av kalcium, sulfat och karbonathaltigt vatten tycks vara en viktig faktor för att minska beläggningsproblematiken och säkerställa en stabil drift av ammoniakstrippern. Ett effektivt syratvättsystem för hela strippern är en annan viktig faktor. Karlskoga kraftvärmeverk har valt att behandla survattnet i en vattenrening med sedimentering, membranteknik och jonbytarteknik, där ammonium avskiljs via kontaktmembran som ammoniumsulfat. De har haft stora problem med hela survattenreningen ända från driftsättning av anläggningen. Av den anledningen har kontaktmembranet för ammoniumavskiljning inte varit i drift de tre senaste åren. Följande slutsatser kan dras från de drifterfarenheter som samlats in från anläggningarna angående behandling av ammoniakhaltigt survatten: Både återföring av ammoniakhaltigt survatten till eldstaden och rening av vattnet via kemisk fällning och ammoniakstripper fungerar bra, vid rätt design av systemen. Rening av ammoniakhaltigt survatten via membranteknik och ammoniakavskiljning via kontaktmembran är en relativt obeprövad teknik som haft många driftproblem. Membranen ställer höga krav på förbehandling av vattnet för att undvika igensättningar och dessutom kan det vara svårt att hitta avsättning för restprodukten från kontaktmembranet, ammoniumsulfat.

Innehåll 1 Inledning 1 2 Bakgrund 3 2.1 Målsättning 4 2.2 Metod 4 2.3 Rening av kväveoxider 5 2.4 Ammoniakavskiljning från rökgas 5 2.5 Behandling av ammoniakhaltigt survatten 6 2.5.1 Beläggningsproblematik och koldioxidavskiljning 8 2.5.2 Ammoniakavskiljning med stripper och kontaktmembran 9 2.5.3 Återföring av ammoniakhaltigt survatten till eldstaden 11 3 Anläggningar 15 3.1 Sysav Energi AB, Förbränningslinje 1 & 2 15 3.1.1 Anläggningsinformation 16 3.1.2 Övergripande flödesschema 18 3.1.3 Föroreningar i rökgas och vatten 18 3.1.4 Utsläppsvillkor utöver NFS 2002:28 och industriemissionsdirektivet (IED) 19 3.1.5 System för behandling av ammoniakhaltigt survatten 19 3.1.6 Drifterfarenheter från behandling av ammoniakhaltigt survatten 20 3.1.7 Förenklat flödesschema över Sysavs nya survattenåterföringssystem 23 3.2 Skövde Värmeverk AB, Värmekällan Kraftvärmeverk 23 3.2.1 Anläggningsinformation 24 3.2.2 Övergripande flödesschema 26 3.2.3 Föroreningar i rökgas och vatten 26 3.2.4 Utsläppsvillkor utöver NFS 2002:28 och industriemissionsdirektivet (IED) 27 3.2.5 System för behandling av ammoniakhaltigt survatten 27 3.2.6 Drifterfarenheter från behandling av ammoniakhaltigt survatten 28 3.2.7 Förenklat flödesschema över Värmekällans survattenåterföringssystem 29 3.3 Jönköping Energi AB, Torsvik Kraftvärmeverk 29 3.3.1 Anläggningsinformation 30 3.3.2 Övergripande flödesschema 31 3.3.3 Föroreningar i rökgas och vatten 32 3.3.4 Utsläppsvillkor utöver NFS 2002:28 och industriemissionsdirektivet (IED) 32 3.3.5 System för behandling av ammoniakhaltigt survatten 32 3.3.6 Drifterfarenheter från behandling av ammoniakhaltigt survatten 33 3.3.7 Förenklat flödesschema över Torsviks survattenåterföringssystem 33 3.4 Öresundskraft AB, Filbornaverket 33 3.4.1 Anläggningsinformation 34 3.4.2 Övergripande flödesschema 36 3.4.3 Föroreningar rökgas och vatten 36 3.4.4 Utsläppsvillkor utöver NFS 2002:28 och industriemissionsdirektivet (IED) 37 3.4.5 System för behandling av ammoniakhaltigt survatten 37 3.4.6 Drifterfarenheter från behandling av ammoniakhaltigt survatten 38 3.4.7 Förenklat flödesschema över Filbornas survattenåterföringssystem 38

3.5 Halmstad Energi och Miljö AB, Kristinehedsverket panna 1 & 2 39 3.5.1 Anläggningsinformation 40 3.5.2 Övergripande flödesschema 41 3.5.3 Föroreningar i rökgas och vatten 42 3.5.4 Utsläppsvillkor utöver NFS 2002:28 och IED 42 3.5.5 System för behandling av ammoniakhaltigt survatten 43 3.5.6 Drifterfarenheter från behandling av ammoniakhaltigt survatten 44 3.5.7 Förenklat flödesschema över ammoniakstripper 46 3.6 Tekniska Verken i Linköping, Gärstadverket panna 1-4 46 3.6.1 Gärstadverket Panna 1-3 46 3.6.2 Gärstadverket Panna 4 47 3.6.3 Anläggningsinformation 48 3.6.4 Övergripande flödesschema 50 3.6.5 Föroreningar i rökgas och vatten 51 3.6.6 Utsläppsvillkor utöver NFS 2002:28 och industriemissionsdirektivet (IED) 52 3.6.7 System för behandling av ammoniakhaltigt survatten panna 1-4 52 3.6.8 Drifterfarenheter från behandling av ammoniakhaltigt survatten 54 3.6.9 Flödesschema över ammoniakstripper i panna 1-3 55 3.7 Karlskoga Energi och Miljö AB, kraftvärmeverket 55 3.7.1 Anläggningsinformation 56 3.7.2 Övergripande flödesschema 57 3.7.3 Föroreningar i rökgas och vatten 58 3.7.4 Utsläppsvillkor utöver NFS 2002:28 och industriemissionsdirektivet (IED) 58 3.7.5 System för behandling av ammoniakhaltigt survatten 58 3.7.6 Drifterfarenheter från behandling av ammoniakhaltigt survatten 59 4 Resultatredovisning 60 4.1 Sysav Energi AB, Förbränningslinje 1 & 2 i Malmö 61 4.2 Skövde Värmeverk AB, Värmekällan Kraftvärmeverk 61 4.3 Jönköping Energi AB, Torsvik Kraftvärmeverk 62 4.4 Öresundskraft AB, Filbornaverket 62 4.5 Halmstad Energi och Miljö AB, Kristinehedsverket panna 1 & 2 62 4.6 Tekniska Verken i Linköping, Gärstadverket panna 1-4 63 4.7 Karlskoga Energi och Miljö AB, kraftvärmeverket 63 5 Slutsats och rekommendationer 64 5.1 Rekommendationer vid återföring till eldstaden 65 5.2 Rekommendationer vid ammoniakavskiljning med stripper 66 6 Förslag till fortsatt forskning 67 7 Referenslista 67 8 Bilagor 68

1 Inledning I fastbränsleeldade anläggningar tenderar bränslena bli allt mer både svåreldade och kontaminerade av för miljön skadliga ämnen. I avfallsförbränningsanläggningar har föroreningshalterna alltid varit så höga att en omfattande rökgasrening har krävts medan i samförbränningsanläggningar så beror reningstekniken dels på vad anläggningen ursprungligen byggdes för och dels vilka bränslen som eldas i kombination med utsläppskraven. En rökgasrening som ska klara emissionskraven för anläggningarna ovan kan utformas på några olika sätt vilka i huvudsak är följande: 1. 1Textila spärrfilter med dosering av kalk och ofta aktivt kol. 2. Textila spärrfilter med dosering av kalk och ofta aktivt kol och med efterföljande våt rökgasrening (skrubber) med integrerad värmeåtervinning (rökgaskondensering) 3. Elfilter och efterföljande våt rökgasrening (skrubber) och värmeåtervinning (rökgaskondensering) För anläggningar som eldar bränslen utan kontaminerande ämnen kan enklare rening med fördel användas men dessa anläggningar är inte av intresse i detta sammanhang. I anläggningar enligt 2 och 3 ovan så kommer föroreningar att fångas i vattenfas som sedan måste tas om hand i ett efterföljande steg. Ofta byggs skrubbern i flera steg där det första steget hålls surt (ph~1) och avskiljer dioxin, ammoniak, tungmetaller och stoft till hög grad. Efterföljande steg hålls mer neutrala (ph~6) och avskiljer i huvudsak svaveldioxid. I dessa efterföljande steg kommer föroreningshalten att vara avsevärt lägre. Detta innebär dock inte att en vattenrening inte behövs men reningen kommer att mer vara av polish/polisfilterkaraktär än ett reellt reningssteg. Från det första steget är föroreningshalterna så höga att rening eller annan åtgärd måste vidtas. I alternativ 3 ovan måste vattnet renas i en vattenrening medan det i alternativ 2 kan antingen renas eller återföras till panna eller bränsle. Orsaken till att vattnet inte kan återföras till panna i alternativ 3 är att föroreningarna kommer att ackumuleras då det inte finns någon sänka för klorider och flyktiga tungmetaller. Ackumulering av klorider kan leda till korrosionsproblem i pannan. I alternativ 2 kommer det textila spärrfiltret att vara den sänka som gör att föroreningarna inte ackumuleras, med förutsättning att avskiljningsgraden är tillräckligt hög i textilfiltret. Anläggningarna kan antingen använda SNCR (Selective Non-Catalytic Reaction) teknik eller SCR (Selective Catalytic Reaction) föra att reducera kväveoxider (NO x ) i rökgasen. SNCR teknik bygger på att man sprutar in ammoniak eller urea i pannan i rätt temperaturspann för att reducera kväveoxiderna i rökgasen till kvävgas och vatten. All ammoniak reagerar inte med kväveoxiderna, vilket medför att det uppstår en ammoniakslip i rökgasen. I anläggningar enligt 1 måste man begränsa insprutningen av ammoniak i rökgasen för att inte överskrida utsläppskraven. I anläggningar enligt alternativ 2 och 3 har man möjlighet att överdosera ammoniak för att sänka NO x -halten, och därefter fånga överbliven ammoniak(ammoniakslip) i vattenfas i skrubberns första reningssteg(sursteget). Nackdelen är att det uppstår ett ammoniakhaltigt survatten med höga föroreningshalter som måste behandlas. 1

Traditionellt sett har ammoniakhaltigt survatten från rökgasskrubbrar behandlas i en vattenrening med kemisk fällning för partikel- och tungmetallavskiljning och ammoniakstripper för avskiljning av ammoniak. Ammoniaken har återförts till eldstaden i gasform för destruktion. På senare år har det blivit allt vanligare att man bygger nya anläggningar enligt alternativ 2, och återför ett litet flöde av ammoniakhaltigt survatten från första skrubbersteget till eldstaden, för att undvika en komplicerad vattenrening med ammoniakstripper. Vissa anläggningar har även valt att behandla survattnet via en vattenrening baserad på membranteknik och avskilja ammoniak via kontaktmembran. Erfarenheter från behandling av ammoniakhaltigt survatten från sex olika avfallsförbränningsanläggningar och en samförbränningsanläggning har sammanställts i rapporten. Fyra av anläggningarna återför ammoniakhaltigt survatten till eldstaden, två anläggningar renar vattnet via kemisk fällning och ammoniakstripper före det släpps till recipient, en anläggning renar vattnet via membranteknik och avskiljer ammoniak med kontaktmembran före utsläpp till recipient. Anläggningarna sammanfattas i tabellen nedan: Anläggning Bränsle Survattenbehandling Sysav Energi AB, Förbränningslinje Avfall Återföring till eldstaden 1 & 2 i Malmö Skövde Värmeverk AB, Avfall Återföring till eldstaden Värmekällan Kraftvärmeverk Jönköping Energi AB, Torsvik Avfall Återföring till eldstaden Kraftvärmeverk Öresundskraft AB, Filbornaverket Avfall Återföring till eldstaden Halmstad Energi och Miljö AB, Avfall Rening via kemisk fällning och ammoniakstripper Kristinehedsverket panna 1 & 2 Tekniska Verken i Linköping, Avfall Rening via kemisk fällning och ammoniakstripper Gärstadverket panna 1-4 Karlskoga Energi och Miljö AB, kraftvärmeverket Samförbränning Rening via sedimentering, ultrafilter, jonbytare och ammoniakavskiljning med kontaktmembran Kraftvärmeverket i Karlskoga är en samförbränningsanläggning och anledningen till att de valdes ut till projektet är att de renar ammoniakhaltigt survatten via membranteknik och jonbytare samt avskiljer ammoniaken i ett kontaktmembran. 2

2 Bakgrund I många förbränningsanläggningar används ammoniak eller urea(nedan skrives endast ammoniak) för att minska utsläppet av NO x från pannan, så kallade SNCR-system(=selective non catalytic reduction). Ammoniak i vätskeform doseras in i pannan på ett lämpligt ställe för att få maximal reaktion mellan ammoniak och NO x. I dessa pannor doseras ammoniak på ett sätt så att mesta möjliga NO x reduceras till kvävgas och samtidigt så att inte ammoniaken själv oxideras till NO x. Begränsande för ammoniakdoseringen är ofta den resterande del som går ut antingen med rökgaserna eller med rökgaskondensatet. Anläggningarna har ofta villkor från lokala myndigheter på hur mycket ammoniak som får släppas till luft och vatten. Villkoren för utsläpp av ammonium till vatten ligger normalt mellan 15-50 mg/l. I en anläggning som har en våt rökgasrening med fyllkroppsskrubber installerad absorberas ofta mer än 95 % av ammoniaken i rökgaskondensatet. Ammoniaken kommer om rening inte sker att släppas ut till recipient. Om ammoniakutsläppen till luft och/eller vatten kan reduceras kraftigt så kan mer ammoniak doseras in i pannan med en än effektivare NO x -reducering som följd. Den minskade NO x -halten kan innebära stora ekonomiska vinster för anläggningsägarna på grund av kväveoxidavgiftsystemet. Vinnarna i kväveoxidavgiftsystemet är de anläggningar som har låga NO X utsläpp och producerar mycket energi. Nackdelen är att det uppstår ett ammoniakhaltigt survatten från den våta rökgasreningen som måste behandlas. Traditionellt har survattnet renats i en vattenrening med kemisk fällning och ammoniakstripper för avskiljning av tungmetaller och ammoniak innan vattnet släppts ut till recipient. På senare år har anläggningarna istället börjat återföra survattnet till processens för att undvika en komplex vattenrening med ammoniakstripper. Då sammansättningen på survattnet är ganska komplex med relativt höga halter av ammoniak och andra skadliga ämnen, måste behandlingen av survattnet till ske på ett mycket genomtänkt sätt. Vid återföring av ammoniakhaltigt survatten till processen finns erfarenheter av att detta vatten kan ge upphov till: Korrosion/erosion på väggarna vid insprutning i pannans nedre region Beläggningar på konvektionsdelarna vid insprutning i pannans övre region (vid SNCR) Luktproblem (ammoniak) Korrosion och igensättningar i återföringssystem Läckage av survatten Korrosion i bränsletratten Korrosion på traversen och betong vid insprutning över avfallsbunkern Stort underhållsbehov Trots dessa problem så har de flesta anläggningar hittat en lösning som man tycker fungerar rimligt bra. Om återföringen av survattnet leder till så stora problem med beläggningar, erosion och korrosion att detta påverkar anläggningens tillgänglighet, så är det ett mycket kostsamt problem. Erfarenheten från en av anläggningarna är att detta har lett till oplanerade stop av pannan samt korrosionsproblem. Vid luktproblem och läckage så blir det ett alvarligt arbetsmiljöproblem. I projektet studeras fyra anläggningar som behandlar ammoniakhaltigt survatten via återföring till eldstaden eller avfallsbunkern. 3

Vid behandling av ammoniakhaltigt survatten i vattenreningen är det vanligast att använda stripperteknik för att driva av ammonium från vattnet. Effektiv avskiljning kräver bland annat att ammoniakstrippern körs vid rätt ph, rätt temperatur och att det är rätt förhållande mellan luft och vatten. En förutsättning är att strippern är rätt utformad och dimensionerad för inkommande vattenflöde och ammoniumkoncentration. Vanligtvis återförs de ammoniakhaltiga gaserna till pannan och destrueras. En anläggning har upplevt stora problem sin ammoniakstripper i form av igensättningar, vilket bland annat leder till dålig avskiljningsgrad och stort underhållsbehov. Det resulterar i att gränsvärdet för utsläpp av ammonium till recipient överskrids med jämna mellanrum. En annan anläggning upplever inga problem alls med igensättningar och underhållsbehovet är litet. De har en avskiljningsgrad som konstant ligger över 90 %. I projektet studeras två anläggningar som behandlar ammoniakhaltigt survatten via vattenrening och ammoniakstripper. En relativt ny teknik som användas för ammoniumavskiljning från rökgaskondensat är membranteknik. Kontaktmembran är väldigt känsliga för beläggningar och igensättningar. Det ställer höga krav på förbehandling av vattnet för avskiljning av suspenderat material. Vattnet får inte innehålla för höga halter av hårdhet och karbonater, vilket leder till problem med beläggningar. I projektet studeras en anläggning som använder kontaktmembran för ammonium avskiljning och de har haft stora problem ända sedan driftsättning. Av den anledningen har kontaktmembranet inte varit i drift de tre senaste åren. De har även haft problem med att hitta avsättning för restprodukten från kontaktmembranet, ammoniumsulfat. 2.1 Målsättning Målet med detta projekt är: Best practice, sammanställa teknik och erfarenheter från ett antal anläggningar samt identifiera lyckade lösningar för behandling av ammoniakhaltigt survatten Ge rekommendationer för hur system ska utformas för befintliga och nya anläggningar Ge förklaring på orsaken till att vissa lösningar är mindre lyckade 2.2 Metod Projektet genomförs enligt följande steg: 1. En enkät med frågor om behandling av ammoniakhaltigt survatten har skickats ut till sex avfallsförbränningsanläggningar och en samförbränningsanläggning. Anläggningarna använder sig av olika tekniker för att behandla survattnet och de sammanfattas ovan i avsnitt 1.1. Urval av de anläggningar som ingår i projektet gjordes i samarbete med referensgruppen. 2. Svaren i enkäten analyserades och kompletterades vid behov med fler frågor. Anläggningsägarna kontaktades och intervjuades via telefon. Vattenanalyser och processdata inhämtades i första hand från anläggningsägarna. I vissa fall besöktes anläggningarna. 3. Resultaten från enkäterna och anläggningsbesöken analyseras och sammanställdes. I analysen ingick att utreda vad orsaken är till att det har uppstått problem i vissa anläggningar men inte i andra. 4. Anläggningarnas drifterfarenheter och processdata sammanställdes i denna rapport. 4

2.3 Rening av kväveoxider Halten kväveoxider i utgående rökgaser kan reduceras genom reaktion med ammoniak. Det bildas då kvävgas och vatten enligt nedanstående reaktioner: 4 NO + 4 NH 3 + O 2 4 N 2 + 6 H 2 O 2 NO 2 + 4 NH 3 + O 2 3 N 2 + 6 H 2 O NO x -reduktionen med ammoniak är selektiv, vilket betyder att ammoniaken huvudsakligen reagerar med NO X och inte förbrukas genom att också reagera med andra ämnen i rökgasen. Utan katalysator behövs en temperatur kring 850-1000 C för att reaktionen ska ske. Denna reaktion kallas SNCR (selektiv non-katalytisk reduktion). SNCR teknik bygger på att man sprutar in ammoniak eller urea i pannan i rätt temperaturspann för att reducera kväveoxiderna i rökgasen till kvävgas och vatten. All ammoniak reagerar inte med kväveoxiderna, vilket medför att det uppstår en ammoniakslip i rökgasen som måste begränsas för att klara gällande utsläppsvillkor. Överdosering av ammoniak i pannan kan ge up till 20-30 % lägre NO X halt, men det medför också en högre ammoniakslip. Ammoniaken måste då avskiljas från rökgasen i en våt rökgasrening för att klara utsläppsvillkoren. Reduktionsgraden för NO X ligger normalt kring 70 % med SNCR teknik. Vanliga halter av NO X efter ett SNCR system i en avfallspanna är ca 100 mg/nm 3, 11 % O2 tg. Med hjälp av en katalysator kan reaktionen fås att ske vid en lägre rökgastemperatur, kring 200-300 C. Reaktionen kallas då SCR (selektiv katalytisk reduktion). Reduktionsgrader kring 90 % eller högre kan uppnås med SCR och ammoniakslippen är låg. När SCR placeras efter den våta reningen uppstår inte problemet med att kondensatet förorenas av ammoniak, vilket är en stor fördel. Investeringskostnaden för en SCR är ca 10 ggr högre än för SNCR. Vanliga halter av NO X efter ett tail-end SCR system i en avfallsförbränningsanläggning är 20-50 mg/nm 3, 11 % O 2 tg 2.4 Ammoniakavskiljning från rökgas Ammoniakslip i rökgasen avskiljs i den våta rökgasreningen via att den löser sig i skrubberns vatten varpå det bildas ammoniumjoner och hydroxidjoner enligt nedanstående reaktion. Det är en basisk reaktion vilket innebär att vattnets ph värde ökar. NH 3 (g) + H 2 O NH 4+ (aq) + OH - (aq) Lösligheten av ammoniak i vatten är ph-beroende. Ovanstående reaktion påbörjas redan vid ph < 9,4, vilket är pka för ammonium vid 20 C. Ju lägre ph-värde i skrubbern desto mer ammoniak kan lösas i vattnet i form av ammoniumjoner. Vanligtvis avskiljs ammoniak från rökgasen i ett separat sursteg i den våta rökgasreningen tillsammans med kloriderna, för att begränsa förorening av övriga vatten. Vid avfallsförbränning är halten av HCl vanligtvis mycket högre än ammoniak i inkommande rökgas så ph värdet hålls naturligt lågt i sursteget. Det brukar hamna någonstans mellan ph 0,5 2. Om halten av HCl i inkommande rökgas inte är tillräckligt är hög i förhållande till ammoniakslippen finns det risk att ph värdet stiger och det leder till försämrad avskiljning. Vid behov kan därför saltsyra doseras i sursteget för att hålla nere ph-värdet < 4 och säkerställa en effektiv ammoniakavskiljning. Nedan visas en bild på Sysavs rökgasrening till panna 1 & 2, där skrubbern är utrustad med separat quench och två sursteg med fyllkroppar, för att garantera effektiv ammoniakavskiljning: 5

Ovanstående bild kommer från Götaverken Miljö AB Ovanstående bild kommer från Götaverken Miljö AB 2.5 Behandling av ammoniakhaltigt survatten För 2.5 behandling Behandling av ammoniakhaltigt av ammoniakhaltigt survatten från avfallsförbränningsanläggningar survatten är nedanstående tekniker vanliga: För behandling av ammoniakhaltigt survatten från avfallsförbränningsanläggningar är nedanstående tekniker 1) Rena vanliga: survattnet från tungmetaller i en vattenrening och avskilja ammoniaken, före utsläpp till 1. Rena recipient. survattnet från tungmetaller i en vattenrening och avskilja ammoniaken, före utsläpp till recipient. 2) Återföra ammoniakhaltigt survatten från den våta rökgasreningen till eldstaden för destruktion 2. Återföra av ammoniak ammoniakhaltigt survatten från den våta rökgasreningen till eldstaden för destruktion av ammoniak Survatten kan även återföras till andra delar av processen som t.ex. slaggutmatare eller befuktare för flygaska. Dessa metoder behandlas ej vidare i denna rapport. Survatten kan även återföras till andra delar av processen som t.ex. slaggutmatare eller befuktare för För flygaska. alternativ Dessa 1 finns metoder det i huvudsak behandlas tre ej olika vidare teknikval i denna för rapport. rening av tungmetaller från vattnet: Kemisk fällning och mekanisk avskiljning För alternativ 1 finns det i huvudsak tre olika teknikval för rening av tungmetaller från vattnet: Jonbytarteknik Kemisk Membranteknik, fällning och Ultrafilter mekanisk (UF) avskiljning och omvänd osmos (RO) Jonbytarteknik Vid avfallsförbränning Membranteknik, innehåller Ultrafilter survatten (UF) och från omvänd quench osmos och sursteg (RO) höga halter av partiklar, salter och tungmetaller. Temperaturen ligger vanligtvis kring 50-60 C. En vanlig Vid avfallsförbränning vattenreningsteknik innehåller som används survatten för rening från quench av ammoniakhaltigt och sursteg höga survatten halter av är partiklar, kemisk fällning salter och och tungmetaller. mekanisk avskiljning. Temperaturen Det är ligger en väl vanligtvis beprövad kring teknik 50-60 C. som är relativt okänslig för hög partikelhalt samt svängningar i flöde, temperatur och föroreningshalter. En vattenrening med kemisk fällning är vanligtvis uppbyggd enligt nedanstående bild. Tungmetallerna fälls och flockas i de första stegen genom En vanlig höjning vattenreningsteknik av ph värdet till > 9 som och används tillsats av för fällningskemikalier rening av ammoniakhaltigt som t.ex. survatten järnklorid, är TMT15 kemisk och fällning och mekanisk avskiljning. Det är en väl beprövad teknik som är relativt okänslig för hög partikelhalt samt svängningar i flöde, temperatur och föroreningshalter. En vattenrening med kemisk fällning är vanligtvis uppbyggd enligt nedanstående bild. Tungmetallerna fälls och flockas i de första stegen genom Grontmij höjning AB av ph värdet till > 9 och tillsats av fällningskemikalier som t.ex. järnklorid, TMT15 och 10 polymer. (76) Därefter avskiljs flockarna som slam i en lamellseparator eller dekantor. Renvattenfasen kan poleras ytterligare i sandfilter och kolfilter från partiklar och organiskt material. 6

Förenklat flödesschema för vattenrening med kemisk fällning och mekanisk avskiljning: Ammoniaken avskiljs inte från vattnet i en kemisk fällning enligt ovanstående bild. Det krävs ett extra reningssteg i form av en ammoniakavskiljare för att avskilja ammoniak. Ammoniakstripper är en vanlig teknik som används i samband med rening av ammoniakhaltigt survatten. Det är en väl beprövad teknik som är relativt okänslig mot igensättningar av partiklar. Beläggningar av karbonater är ett desto större problem. Ammoniakavskiljaren placeras ofta som ett sista steg i vattenreningen efter sandfilter och kolfilter, där vattnet har lägre halter av föroreningar och partiklar. Membranteknik är en relativt ny och obeprövad teknik för rening av tungmetaller och ammoniak från survatten inom avfallsförbränningsanläggningar. En fördel med membranteknik och jonbytarteknik är det renade vattnet kan uppnå en hög kvalité och återanvändas inom anläggningen som t.ex. spädvatten till fjärrvärmesystemet. Kontaktmembran för avskiljning av ammoniak är känsliga för både beläggningar och igensättningar av partiklar, vilket ställer höga krav på förbehandlingen av vattnet. Det kräver också hantering av svavelsyra och restprodukt i form av ammoniumsulfat. Jonbytarteknik och membranteknik brukar inte användas för rening av ammoniakhaltigt survatten på grund av höga risker för igensättning och höga föroreningshalter. Jonbytaren kontamineras dessutom av ammoniak. Jonbytare och membran är vanligtvis temperaturkänsliga, vilket kräver att vattnet kyls före rening. Ovanstående faktorer kan medföra höga driftkostnader. Jonbytare kan t.ex. placeras som ett extra polishsteg för tungmetaller efter sandfilter och kolfilter i en kemisk fällning anläggning, där vattnet är relativt rent. Det blir vanligare att använda jonbytare och membranteknik för rening av rökgaskondensat från värmeåtervinningssteget inom avfallsförbränningsanläggningar. Rökgaskondensat innehåller lägre halter av tungmetaller och partiklar än survattnet, och lämpar sig därför bättre till denna typ av teknik. Återföring av ammoniakhaltigt survatten enligt alternativ 2, är en relativt ny teknik som blivit populär de senaste 10 åren. Det går ut på att tungmetaller, salter och ammoniak koncentreras upp i skrubberns quench och sursteg och ett litet flöde återförs kontinuerligt till eldstaden. Fördelen med att återföra vattnet till eldstaden är att man helt kan undvika en komplicerad vattenrening med ammoniakavskiljare enligt ovan. Det förutsätter dock att ett textilt spärrfilter med tillräcklig avskiljningsförmåga finns installerat före den våta rökgasreningen, för att vara den sänka som gör att klorider och flyktiga tungmetaller inte ackumuleras i systemet. 7

2.5.1 Beläggningsproblematik och koldioxidavskiljning Ett av de vanligaste driftproblemen som uppstår vid ammoniakavskiljning är igensättningar på grund av beläggningar i form av kalciumkarbonat och kalciumsulfat. Den vanligaste beläggningen är kalciumkarbonat som bildas när kalciumjoner och karbonatjoner reagerar och bildar en fast förening. Det är därför viktigt att inkommande halter av kalcium och karbonater till ammoniakavskiljaren begränsas. Kalcium kan tillföras system på många olika sätt, t.ex. via färskvatteninsprutning eller neutralisering med kalk. Karbonater kommer främst in i systemet via koldioxid från rökgasen som löser sig i vatten i den våta rökgasreningen koldioxid från avdrivarluften som löser sig direkt i strippern. Koldioxiden (CO 2 ) löser sig i vatten enligt följande reaktion varpå det bildas vätejoner (H + ) och bikarbonatjoner (HCO 3- ). CO 2 + H 2 O H + HCO 3 - Lösligheten är ph-beroende. Ju högre ph-värde desto mer koldioxid kan lösas i vattnet i form av bikarbonatjoner. När ph-värdet sänks omvandlas bikarbonatjonerna åter till gasformig koldioxid. Vid ph < 5 föreligger nästan alla bikarbonatjoner som koldioxid och kan drivas av från vattnet. Vid ph > -2 10,3 föreligger bikarbonatjonerna till stor del som karbonatjoner (CO 3 ). Figuren nedan illustrerar förhållandet mellan koldioxid, bikarbonat och karbonat och vid olika phvärden: Källa: Värmeforsk Handbok i vattenkemi Koldioxid kan, precis som ammoniak, kan avskiljas ur vatten genom strippning med luft. Tekniken följer välkända fysikaliska lagar och är väl beprövad. Strippern består av en kolonn som är fylld med fyllkroppar av plast för att få en så stor kontaktyta som möjligt. I toppen på avdrivaren sprayas vattnet in och får strila ner över fyllnadsmaterialet. Luft blåstes in i botten av avdrivaren varpå koldioxiden följer med luften ut. Luften som innehåller den avdrivna koldioxiden kan släppas ut till atmosfären. En förutsättning för effektiv avdrivning är att ph värdet ligger tillräckligt lågt, så att bikarbonatjonerna föreligger som koldioxid och kan drivas av med luften. Avskiljningsgraden ligger normalt > 90 %. Koldioxidavdrivningen är mycket viktig för att undvika beläggningsproblematik med karbonater i ammoniakavskiljaren. 8

En annan viktig anledning för att driva av koldioxid från vattnet är att koldioxiden har en buffrande effekt. När ph-värdet höjs med t.ex. lut (NaOH) reagerar koldioxid och bikarbonat i vattnet med hydroxidjonerna och det bildas karbonater. Det innebär att det går åt mer lut än vad som motsvaras av själva ph-höjningen och det innebär en extra driftkostnad. Laboratorieförsök har visat att lutförbrukningen kan minska med upp till 20-30%, vid installation av en koldioxidstripper före ammoniakavdrivaren 1. 2.5.2 Ammoniakavskiljning med stripper och kontaktmembran En grundförutsättning föra att avskilja ammonium från vatten med stripper eller kontaktmembran är att ph-värdet är tillräckligt högt. I vattenlösning är ammoniumjoner i jämvikt med ammoniak enligt nedanstående reaktion: NH 4+ (aq) NH 3 (aq) + H + (aq) pka = 9,4 T = 20 C Vid ph > 9,4 föreligger ammoniumjonerna till stor del som ammoniak och kan avskiljas ur vattnet. Avskiljningen främjas av ett högre ph då så stor del som möjligt av ammoniumjonerna föreligger som ammoniak. ph värdet bör helst ligga > 11 för att få en effektiv avskiljning. Vanligtvis används natronlut för ph justering då kalkdosering ökar risken för beläggningar Ammoniakavskiljning med stripperteknik och kontaktmembran beskrivs nedan. 2.5.2.1 Ammoniakavskiljning med stripperteknik Ammonium kan, efter ph-justering med lut till ph >11, drivas av med luft i en stripper. Ammoniakavdrivningen följer välkända fysikaliska lagar och är en väl beprövad teknik. Ammoniaken övergår från vattenfas till gasfas enligt följande jämviktsreaktion: NH 3 (aq) NH 3 (g) Jämvikten förskjuts till höger vid en högre temperatur, vilket främjar ammoniakavskiljningen från vattenfasen. Ammoniakstrippen består av en kolonn som är fylld med fyllkroppar av plast för att få en så stor kontaktyta som möjligt. I toppen på avdrivaren sprayas ammoniakhaltigt vatten in efter temperaturoch ph-justering, och får strila ner över fyllnadsmaterialet. Luft blåstes in i botten av strippern varpå ammoniaken följer med luften ut och ammoniumhalten i vattnet reduceras. Luften som innehåller den avdrivna ammoniaken påvärms och återförs till pannan som förbränningsluft varpå ammoniaken destrueras. Luften kan även återföras fuktig. När uteluft eller luft från lokalen används för avdrivning av ammoniaken erhålls en kraftig temperatursänkning på rökgaskondensatet. Denna luft är relativt torr och i strippern erhålls en uppfuktning av luften genom att kondensat förångas. Den energi som åtgår för förångningen kommer från kondensatet och en temperatursänkning på kondensatet erhålls. Temperatursänkningen medför i sin tur försämrad ammoniakavdrivning. Det kan vara svårt att kompensera denna temperatursänkning genom att höja temperaturen på kondensatet före strippern. Därför designas ofta strippern med en extra cirkulationskrets för påvärmning av vattnet. Värme tillförs strippern med ånga eller hetvatten via en värmeväxlare enligt principbilden nedan. Drifttemperaturen ligger vanligtvis över > 50 C. Den ammoniakhaltiga luften efter strippern värmas vanligtvis upp före den återförs till pannan, på grund av risk för korrosion. Uppvärmning av luft och vatten medför extra driftkostnader. 1 Värmeforskrapport M08-809, Utvärdering av erfarenheter av membranteknik för rening av rökgaskondensat 9

En väl fungerande stripper når en avskiljningsgrad > 95 % för ammoniak. Det innebär att med en inkommande halt på 300 mg/l ammonium till strippern kan man nå < 15 mg/l i utgående vatten. Viktiga faktorer för att uppnå en effektiv avskiljning är bland annat: ph värde Temperatur Luft/ vatten förhållande Uppehållstid Bäddhöjd fyllkroppar Det är viktigt att ph-värdet och temperaturen är jämn över hela strippern för att få en bra avskiljningsgrad. Vid dimensionering av en ammoniakstripper måste man ta hänsyn till samtliga ovanstående faktorer för att uppnå optimal avskiljning samtidigt som driftkostnaderna hålls nere. Lägre bäddhöjd, uppehållstid och ph kan t.ex. kompenseras för med en högre drifttemperatur. Ett av de största problemen med ammoniakstripprar är att det ofta bildas beläggningar på dess fasta ytor. Beläggningarna leder till att fyllkroppar, värmeväxlare, pumpar och rör gradvis sätter igen och strippern tappar sin avskiljningsförmåga. Den vanligaste beläggningen är kalciumkarbonat (CaCO 3 ). Andra beläggningar som kan uppstå är gips (CaSO 4 ) och kalciumflorid (CaF 2 ). Mängden av kalciumkarbonat som kan bildas beror på koncentrationerna av kalcium och karbonat som finns i inkommande vatten. Kalciumhaltigt vatten kan komma in i systemet via kalkdosering eller färskvatten. Karbonaterna kan tillföras systemet via koldioxid som löser sig i vattenfas, antingen i den våta rökgasreningen eller direkt i strippern. Koldioxiden som löses i vattnet omvandlas till bikarbonat och karbonatjoner när ph värdet ökar. Vid ph > 10,3 som ofta är börvärde i ammoniakstrippern, föreligger nästan all koldioxid som karbonatjoner. Det är viktigt att begränsa inflödet av kalcium och karbonat till strippern för att minska formationen av beläggningar. Ammoniakstrippern kan förses med ett tvättsystem för att ta bort beläggningarna. Beläggningarna löses upp genom att låta vatten med lågt ph värde cirkulera genom fyllkroppsbäddar, värmeväxlare och pumpar etc. under några timmar upp till flera dygn. ph värdet sänks genom dosering av t.ex. citronsyra eller saltsyra. Tvättvattnet kan återföras till första reningssteget i vattenreningen vid kemisk fällning, för neutralisering och rening. Fyllkopparna kan genomspolas regelbundet med vatten för att rengöra dem innan beläggningar byggs upp. Höga tryckfall över värmeväxlarna och fyllkroppsbäddarna i kombination med låga temperaturer på luft och vatten, kan vara ett tecken på igensättningar. Ofta förvarnas operatörerna med larm i kontrollrummet. Nedan visas en principbild över en ammoniakstripper: 10

2.5.2.2 Ammoniakavskiljning med kontaktmembran Vid avskiljning av ammonium ur vatten måste ph-värdet först höjas till ph >11 för att omvandla ammoniumet till ammoniak. Ammoniak är en gas som kan diffundera genom membranet. På andra sidan av membranen finns en svavelsyralösning. När ammoniaken diffunderar genom membranet och kommer i kontakt med svavelsyralösningen reagerar den och bildar ammoniumsulfat. Drivkraften i processen är koncentrationsskillnaden i ammoniak mellan primär- och sekundärsida. I och med att nästa all ammoniak som passerar genom membranet omvandlas till ammoniumsulfat blir ammoniakhalten mycket låg på sekundärsidan. Svavelsyralösningen cirkuleras genom membranet via en cirkulationstank. Ny svavelsyra tillsätts med en doserpump för att kompensera för bildad ammoniumsulfat på sekundärsidan. Istället för luft som i en stripper, används svavelsyra för att transportera bort den avskiljda ammoniakgasen. Den bildade ammoniumsulfatlösningen pumpas satsvis till en lagringstank för återföring till pannan eller destruktion. Användning av ammoniakgasmembran ställer stora krav på filtrering och förbehandling av vattnet för att halten suspenderat material inte ska bli för hög och orsaka igensättningar av membranet. I samband med att ph-värdet höjs, för att omvandla ammonium till ammoniak, fälls även en stor andel av de metalljoner som finns i vattnet ut som metallhydroxider. Det medför en stor potentiell risk för beläggningar och igensättning av membranet. Samma sak gäller för koldioxid, som faller ut som karbonatbeläggningar. Nedan visas en principbild över ett kontaktmembran för ammoniak: 2.5.3 Återföring av ammoniakhaltigt survatten till eldstaden Ammoniakhaltigt survatten kan antingen återföras till eldstaden via direktinsprutning med lansar eller sprutas in över bränslet i avfallsbunkern. Det går ut på att tungmetaller, salter och ammoniak koncentreras upp i skrubberns quench och sursteg och ett litet flöde återförs kontinuerligt till eldstaden. Återföringen förutsätter dock att ett kalkdoserat textilt spärrfilter med tillräcklig avskiljningsförmåga finns installerat före den våta rökgasreningen, för att vara den sänka som gör att klorider och flyktiga tungmetaller inte ackumuleras i systemet. En annan viktig förutsättning är att pannan är designad för att kunna ta emot survattnet. Själva återföringssystemet är egentlige ganska okomplicerat. Survattnet dras av från quenchen och sursteget via ett avstick och avdragsflödet regleras med en ventil eller pump. Flödet kan antingen vara fast eller regleras på t.ex. konduktivitet, nivå eller pannlast. Om survattnet dras av på trycksidan av pumparna i skrubbern cirkulationskretsen kan trycket vara tillräckligt för att ledas direkt till eldstaden via insprutningslans. Det beror till stor del på avståndet mellan våt 11

rökgasrening och panna. Alternativ kan det dras av till en bufferttank eller pumptank före det återförs till eldstaden via doserpump och insprutningslans. Fördelen med att ha en bufferttank för survatten installerad i systemet är att anläggningen inte blir lika känslig för driftstörningar. Anläggningen kanske kan vara i drift ytterligare några dygn trots att insprutningssystemet är ur funktion då vattnet lagras i bufferttanken. Insprutningen i eldstaden görs via lans med munstycke som sticks in via taket eller en sidovägg. Vanligtvis sprutas det in i pannans första drag för att säkerställa tillräckligt hög temperatur för destruktion av ammoniak och förångning av vattnet. Survattnet kan atomiseras med tryckluft i lansen för att få en finare fördelning och bättre inblandning i rökgasen. När insprutningen är stoppad kan lans och munstycke antingen plockas ut från eldstaden eller kylas med luft från en kylluftfläkt eller via sekundärluften. Kylningen skyddar lansarna från att utsättas för allt för höga temperaturer som kan skada materialet. Kriterier för att köra återföringssystemet kan t.ex. vara tillräckligt hög temperatur i eldstaden och pannlast. Flöde och tryck i återföringssystemet övervakas kontinuerligt från kontrollrummet för att detektera eventuella igensättningar. Vid design av ett system för återföring av survatten till eldstaden är det viktigt att ta hänsyn följande parametrar: Flöde och koncentration av föroreningar Insprutningsplats Materialval i rör, pumpar och lansar Kylning av lansar och atomisering av vattnet Underhåll- och renspolningsmöjligheter Flödet av survatten som återföras till pannan bestäms bland annat av koncentrationen av föroreningar i survattnet och hur mycket vatten pannan kan ta emot. Det är framförallt viktigt att veta hur mycket klorider som tillförs pannan via survattnet för att kunna undvika korrosion på överhettare samt säkerställa tillräcklig avskiljning i torra rökgasreningen. Om sänkan för klorider och flyktiga tungmetaller inte är tillräcklig i textilfiltret kommer de ackumuleras i systemet och orsaka korrosion i pannan samt att utsläppsvillkoren till luft och vatten överskrids. Det är även viktigt att pannan är dimensionerad för att arbeta vid en högre fukthalt och således högre rökgasflöden. SNCR-systemet måste även dimensioneras för en något högre NO X -halt på grund att ammoniaken som tillförs pannan via survattnet delvis omvandlas till NO X. För högt flöde kan även orsaka korrosion på pannväggarna då vattnet inte hinner förångas och blandas med rökgasen. Halten av partiklar i survattnet bestämmer delvis insprutningsdysans diameter. Större dysdiameter ger generellt mindre risk för igensättningar. Val av insprutningsplats är viktig dels för att motverka korrosion och beläggningar invändigt i pannan och dels för att underlätta underhållet. Om temperaturen inte är tillräckligt hög vid insprutningsplatsen kan det medföra att vattnet inte förångas och blandas med rökgasen, vilket kan ge upphov till korrosion, beläggningar och igensättning. För låg temperatur kan även leda till att ammoniaken inte destrueras. Åtkomsten för underhåll och arbetsmiljöfaktorer är även viktiga vid val av insprutningsplats. Vanligtvis sprutas vattnet in i de lägre delarna av pannans första drag, i närheten av rostern, för att säkerställa tillräckligt hög temperatur. Det finns även möjlighet att återföra survattnet i första draget i höjd med SNCR systemet, för att utnyttja ammoniaken till NO x reduktion. Det har dock visat sig medföra driftproblem i form av korrosion och beläggningar i pannan, samt igensättning av insprutningslans och munstycke. Materialval i rörsystem, pumpar och insprutningslansar är kritiskt för att undvika korrosion, erosion samt slitage på grund av hög temperatur. Rörsystem, tankar, pumpar och ventiler mellan skrubber och insprutningslans måste vara tillverkad i korrosionsbeständiga material, för att motstå de höga kloridhalterna. Vanligtvis används GAP eller PVC material i rörsystem och tankar. Insprutningslans och 12

munstycke måste vara beständiga mot både korrosion och hög temperatur. Det kräver att höglegerade metallmaterial som Hastalloy C22 eller liknande används. Survattnet kan atomiseras med tryckluft i lansen för att uppnå en finare fördelning och därmed en bättre inblandning i rökgasen. Vid normal drift är flödet av survatten genom lansen tillräckligt för att kyla lansen. När insprutningen stoppas kan lans och munstycke antingen plockas ut från eldstaden eller kylas med luft från en kylluftfläkt. Kylluften skyddar lansar och munstycken från att utsättas för överhettning, som kan skada materialet. En viktig faktor för att få ett väl fungerande återföringssystem för ammoniakhaltigt survatten är att underlätta får underhåll och rengöring. Därför ansluts ofta ett renspolningssystem för färskvatten. Färskvatten kan då köras genom hela systemet fram till lansen för att avlägsna survatten före underhåll eller längre stop. Det kan även användas för att motverka igensättningar. Några fördelar och nackdelar med att återföra av survatten till eldstaden istället för att rena det i en vattenrening och släppa ut det till recipient listas nedan: Fördelar Komplicerad vattenrening med ammoniakavskiljare kan undvikas. Lägre investeringskostnad vid nybyggnation eller ombyggnad. Mindre hantering av lut, saltsyra och vattenreningskemikalier. Kräver mindre utrymme inom byggnaden. Kräver ingen tillförsel av värme i form av hetvatten eller ånga, som ammoniakstripper. Mindre restprodukter i form av slam från vattenreningens flockning. Kan ge högre energiutbyte i rökgaskondenseringen pga. högre fukthalt i rökgas. Nackdelar Skrubbern måste byggas med separat quench och sursteg för att möjliggöra uppkoncentrering och återföring av survatten. Risk för korrosion på pannväggar och överhettare på grund av återföring av kloridhaltigt vatten. Ammoniaken i survattnet vid insprutning i pannan kan bilda mer NO X och således ge högre förbrukning av ammoniak eller urea i SNCR systemet. Kan ge något lägre pannverkningsgrad på grund av att det går åt energi för att koka vattnet. Ger upphov till något högre förbrukning av kalk i torr/semitorr rening och således mer restprodukt i form av flygaska. Kan ge upphov till luktproblem med ammoniak och korrosion vid läckage eller insprutning över avfallsbunkern. 2.5.3.1 Förenklat flödesschema på återföringssystem i Filborna kraftvärmeverk 13

2.5.3.2 Insprutningsplats i eldstaden Ovanstående bild visar möjliga återföringspunkter för survatten. Filborna, Torsvik och värmekällan har valt att återföra survattnet via insprutningslansar i eldningskammarens tak precis ovanför rostern, enligt pil #1. Sysav återför survattnet via lansar genom sekundärluftkanaler i pannans frontvägg enlig pil #2. Värmekällan och Sysav återförde tidigare vattnet i höjd med SNCR systemet, men insprutningen flyttades på grund av driftproblem. 14