3 Beskrivelse av produksjons- og utslippsforhold
UTSLIPP TIL VANN
3.11 PROSESSBESKRIVELSE OG UTSLIPPSNIVÅER (BREF)
Forbrenningsanlegget på Klemetsrud består av tre ovnslinjer (KEA1, KEA2 og KEA3) som fyres med en miks av kommunalt husholdningsavfall og næringsavfall. Alle tre linjene har i dag en relativt god tilgjengelighet med driftstider på ca. 7800 timer per år. For å oppnå en så optimal drift som mulig, i kombinasjon med økt mottakskapasitet, vil det i løpet av 2016 innføres nye driftsrutiner og prosedyrer som skal resultere i økt tilgjengelighet og årlige driftstider på opptil 8150 timer per år.
Prosessbeskrivelse
Damp og kondensatkretser
KEA1 og KEA2 er identiske og produserer overopphetet damp til en felles damp- og kondensatkrets, inkludert en felles dampturbin. KEA3 er helt frittstående fra linje 1 og 2 og produserer overopphetet damp til en egen damp- og kondensatkrets, inkludert en egen dampturbin. Dampen som produseres har en temperatur på ca. 400˚C og et trykk på ca. 40 bar(a). Figur 6 nedenfor, viser en forenklet skisse på damp- og kondensatkretsene for de tre linjene.
Figur 6 Forenklet skisse over linje 1, 2 og 3
Den tørre dampen går til turbinene som produserer strøm. Turbinen til KEA1 og KEA2 er levert av Siemens i 1985, og kan produsere 10 MW elektrisitet og 40 MW fjernvarme.
Turbinen med kondenser til KEA3 er levert av MAN i 2011, og kan produsere 13 MW elektrisitet og 45 MW fjernvarme.
Restdampen etter turbinen har et trykk på ca. 2-3 bar og en temperatur opp mot 145˚C.
Restdampen kondenserer i en kondenser (varmeveksler) som overfører varmen til
fjernvarmenettet. Fra kondenser pumpes kondensatet til en matevannstank med «avgasser»
som fjerner oksygen fra kondensatet. Fra matevannstanken pumpes vannet tilbake inn i kjelen for på nytt å varmes opp til overopphetet damp og fortsette syklusen. Prosessen fortsetter kontinuerlig i en lukket krets.
Fjernvarmekrets/energieffektivitet
All varme som produseres på Klemetsrudanlegget leveres som fjernvarme til Hafslund Varme (se også kap. 8 Energi). Klemetsrudanlegget dekker ca. 40 % av Hafslund Varmes årlige fjernvarmebehov. Ved å optimalisere produksjonen av strøm fra turbinene i forhold til etterspørselen av fjernvarme, oppnås en energivirkningsgrad på over 85 %. Grunnet lav varmeetterspørsel i sommerperioden økes produksjonen av elektrisitet, og produksjonen av varme reduseres. Til tross for dette må mindre mengder varme kjøles vekk ved hjelp av tørrkjølere. Hvis Hafslund Varme får problemer med sitt nett og ikke har mulighet å ta imot varmen fra anlegget, kan produksjonen opprettholdes ved å ta i bruk tørrkjølerne og kjøle vekk overskuddet.
Hafslund Fjernvarme har med nåværende rammebetingelser en målsetting om å øke fjernvarmeleveransene til i overkant av 2 TWh, men dersom rammebetingelsene styrkes er potensialet for fjernvarme i Oslo opp mot 3 TWh. I takt med økt etterspørsel av fjernvarme, vil varmeetterspørselen på sommerperioden øke og med det vil energivirkningsgraden stige ytterligere. Hafslund Varme introduserer nå også fjernkjøling, som i økende grad vil kunne utnytte denne overskuddsvarmen i årene fremover.
For å oppnå optimal energiutnyttelse på anlegget, gjenvinnes energien i røykgassen etter røykgassrenseanleggene ved hjelp av røykgasskjølere. Kjølerne overfører varmen fra røykgassene til fjernvarmenettet. I løpet av 2016-2017 vil energiutnyttelsen fra røykgassene økes ytterligere med 8 MW, ved at det installeres en varmepumpe som gjenvinner energien fra skrubberen i røykgassrenseanlegget på linje 3.
Side 28
Forbrenningsovner/kjeler
Forbrenningsovnene/kjelene på linje 1 og 2 er identiske, og er levert av Martin GmbH og produsert av Moss Verft i 1985. Kjelene er i utgangspunktet designet for å produsere ca. 31 tonn damp per time, ved å forbrenne 10 tonn avfall per time.
Figur 7 Flytskjema for linje 1 og 2
KEA har hatt høyt fokus på økt utsortering av våtorganiske og gjenvinnbare
avfallsfraksjoner, i kombinasjon med økt fokus på homogeniteten på de avfallsfraksjoner som tas imot til energigjenvinning. Som et resultat har brennverdien på avfallet økt i forhold til hva kjelene var designet for. Den økte brennverdien resulterer i at dampproduksjonen fra kjelene kan økes uten noen nevneverdig endring på innmatede avfallsmengder. I samarbeid med leverandøren av kjelene (Martin GmbH) er det gjennomført analyser og beregninger som tilsier at kjelene, med mindre tekniske tilpasninger og optimalisering av
styringsparametre, skal kunne levere inntil 38,5 tonn damp per time (ref. Figur 8).
Tilrettelegging for økt dampproduksjon gjennomføres i forbindelse med revisjon av kjelene sommeren 2016.
Figur 8 Temperaturprofil i kjele 1 og 2 ved 38,5 tonn damp/tim
Side 30
Forbrenningsovnen/kjelen på linje 3 er levert av Hitachi Zosen Inova i 2011. Kjelen kan produsere ca. 78 tonn damp per time, ved å forbrenne 20 tonn avfall per time.
Figur 9 Flytskjema for Linje 3
Røykgassrenseutstyr
Samtlige tre linjer er utstyrt med avansert utstyr for rensing av røykgassene (se kap. 3.7 og 3.8). Renseutstyret for linje 1 og 2 ble oppdatert i 2015 og består av posefilter (ref Figur 5).
Før posefilteret tilsettes røykgassen hydratkalk (Ca(OH)2) og HOK (Herdofenkoks), som binder sure gasser, dioksiner, furaner og kvikksølv. Alle forurensinger fanges av posefiltret og transporteres til deponi på Langøya. For å redusere NOx-mengdene tilsettes det i tillegg Urea direkte inn i kjelene.
På linje 3 består røykgassrenseutstyret av elektrofilter, flertrinnsskrubber og katalysator (ref Figur 9). Før skrubberen tilsettes det HOK (Herdofenkoks) for å binde dioksiner, furaner og kvikksølv. I skrubberen fjernes HCl og SO2ved å tilsette kjemikalier og pH-justering.
Farlige stoffer følger med vannet, som renses i et eget vannrenseanlegg. NOxfjernes i en katalysator. Slamprodukter fra vannrenseanlegget samles og transporteres til deponi på Langøya.
Brenselsinnmating
Alt avfall som leveres til anlegget går igjennom en omfattende mottakskontroll før det tippes i en bunker (ref. kap. 9.4). I bunkeren mikses avfallet ved hjelp av en automatisk kran, slik at en sikrer at en får et homogent brensel, før det mates inn i forbrenningsovnene.
Utslippsnivåer (BREF)
Bedrifter som omfattes av «Lov om vern mot forurensing og om avfall (forurensingsloven)»
skal i henhold til § 2 punkt 3 ta «utgangspunkt i den teknologi som ut fra en samlet
vurdering av nåværende og fremtidig bruk av miljøet og av økonomisk forhold, gir de beste resultater».
For anlegg som brenner avfall gjelder i tillegg kapittel 10 i «Forskrift om gjenvinning og behandling av avfall (avfallsforskriften)» som har til «formål å sikre at forbrenning av avfall skjer på en forsvarlig og kontrollert måte slik at skadevirkninger på miljøet og menneskers helse forebygges og reduseres så langt det er mulig.»
I prinsippet innebærer dette at avfallsforbrenningsanlegg må vurdere sin produksjon i forhold til aktuelle beste tilgjengelige teknikker, som BAT-teknologier.
BAT-teknologier defineres og reguleres via EU Direktiv 2010/75/EU
(industriutslippsdirektivet) med tilhørende virksomhetsrelaterte referansedokumenter (BREF).
Direktiv 2010/75/EU (industriutslippsdirektivet)trådde i kraft fra 6.januar 2011, og tar blant annet sikte på en skjerping av prinsippet om bruk av best tilgjengelige teknikker. Direktivet implementeres gradvis i EU-landenes lovgivning. Direktivet tar blant annet for seg krav til avfallsforbrenning, og det arbeides med å ta frem BREF-dokument som beskriver beste tilgjengelige teknikk for å oppnå så liten miljøpåvirkning som mulig fra avfallsforbrenning.
BREF står for «Best available technique reference». I BREF-dokumentene sammenfattes teknikkene i BAT-konklusjoner og disse konklusjoner blir i sin tur krav når
BREF-dokumentet er vedtatt. komiteen vedtok 25. september 2015 å føye direktivet til EØS-avtalen, hvilket innebærer at myndighetene skal sørge for at alle tillatelser er oppdatert i
Side 32
henhold til oppdaterte BAT-konklusjoner innen fire år etter at disse konklusjonene ble publisert.
Implementeringen av industridirektivet vedrørende avfallsforbrenning er ennå ikke iverksatt, blant annet på grunn av at arbeidet med å ferdigstille BREF-dokumentet for avfallsforbrenning fortsatt pågår. Det finnes således ikke noen vedtatte BREF-dokumenter å forholde seg til hva gjelder å vurdere best tilgjengelige teknikker.
For å oppfylle forurensingslovens § 2 pkt. 3 om å vurdere om den valgte teknologien gir beste resultater, og for å i størst mulig grad prøve å ivareta forventede fremtidige krav, er de valgte teknologiene på Klemetsrudanlegget blitt vurdert i forhold til det per dags dato foreliggende grunnlaget som fremkommer i «Reference Document on the best Available Technics for Waste Incineration» utgitt av EU i august 2006, spesielt i kapitel 4 og 5.
I forhold til avfallsforskriftens kapittel 10 er det primært fokusert på kapittel 4.2 «Thermal processing» hva gjelder å ivareta forskriftens krav til forbrenningstemperatur og
oppholdstid iht. § 10-7 og vedlegg IX. Kapittel 4.4 «Flue-gas treatment» er lagt til grunn hva gjelder ivaretakelse av kravene for utslipp til luft iht.§ 10-15 og vedlegg V og II,
kapittel 4.5, og «Waste water treatment and control» hva gjelder ivaretakelse av kravene for utslipp til vann iht. § 10-17 og vedlegg IV.
Vedrørende vurdering av BAT i henhold til kapitel 5 i «Reference Document on the best Available Technics for Waste Incineration»er det primært fokusert på følgende BAT-punkter:
Tabell 5 Mest relevante BAT-punkter
BAT nr
Beskrivelse
4 to establish and maintain quality controls over the waste input, according to the types of waste that may be received at the installation, as described in:
4.1.3.1 Establishing installation input limitations and identifying key risks, and
4.1.3.2 Communication with waste suppliers to improve incoming waste quality control, and 4.1.3.3 Controlling waste feed quality on the incinerator site, and
4.1.3.4 Checking, sampling and testing incoming wastes, and 4.1.3.5 Detectors for radioactive materials.
Ref kapittel 9.4Mottakskontroll
15 the use of flow modelling which may assist in providing information for new plants or existing plants where concerns exist regarding the combustion or FGT performance (such as described in 4.2.2), and to provide information in order to:
a. optimise furnace and boiler geometry so as to improve combustion performance, and b. optimise combustion air injection so as to improve combustion performance, and
c. where SNCR or SCR is used, to optimise reagent injection points so as to improve the efficiency of NOXabatement whilst minimising the generation of nitrous oxide, ammonia and the consumption of reagent (see general sections on SCR and SNCR at 4.4.4.1 and 4.4.4.2).
Basert på registrerte røykgasstemperaturer og -flow har kjel-leverandøren Martin GmbH gjennomført analyse og beregning av forbrenningstemperatur (ref. Figur 8) og oppholdstid for linje 1 og 2, hvilket resultert i oppdatert styringsfilosofi
17 the identification of a combustion control philosophy, and the use of key combustion criteria and a combustion control system to monitor and maintain these criteria within appropriate boundary
conditions, in order to maintain effective combustion performance, as described in 4.2.6. Techniques to consider for combustion control may include the use of infrared cameras (see 4.2.7), or others such as ultra-sound measurement or differential temperature control
18 the optimisation and control of combustion conditions by a combination of:
a. the control of air (oxygen) supply, distribution and temperature, including gas and oxidant mixing b. the control of combustion temperature level and distribution, and
c. the control of raw gas residence time.
Appropriate techniques for securing these objectives are described in:
4.2.8 Optimisation of air supply stoichiometry 4.2.9 Primary air supply optimisation and distribution 4.2.11 Secondary air injection, optimisation and distribution
4.2.19 Optimisation of time, temperature, turbulence of gases in the combustion zone, and oxygen concentrations
4.2.4 Design to increase turbulence in the secondary combustion chamber
19 in general it is BAT to use those operating conditions (i.e. temperatures, residence times and
turbulence) as specified in Article 6 of Directive 2000/76. The use of operating conditions in excess of those that are required for efficient destruction of the waste should generally be avoided. The use of other operating conditions may also be BAT–if they provide for a similar or better level of overall environmental performance. For example, where the use of operational temperatures of below the 1100 °C (as specified for certain
hazardous waste in 2000/76/EC) have been demonstrated to provide for a similar or better level of overall environmental performance, the use of such lower temperatures is considered to be BAT.
21 the use of auxiliary burner(s) for start-up and shut-down and for maintaining the required operational combustion temperatures (according to the waste concerned) at all times when unburned waste is in the combustion chamber, as described in 4.2.20
35 the use of an overall flue-gas treatment (FGT) system that, when combined with the installation as a whole, generally provides for the operational emission levels listed in Table 5.2 for releases to air associated with the use of BAT.
36 when selecting the overall FGT system, to take into account:
a. the general factors described in 4.4.1.1 and 4.4.1.3
b. the potential impacts on energy consumption of the installation, as described in section 4.4.1.2 c. the additional overall-system compatibility issues that may arise when retrofitting existing installations (see 4.4.1.4)
Side 34
37 when selecting between wet/ semi-wet/ and dry FGT systems, to take into account the (non-exhaustive) general selection criteria given as an example in Table 5.3:
45 for the control of Hg emissions where semi-wet and dry FGT systems are applied, the use of activated carbon or other effective adsorptive reagents for the adsorption of PCDD/F and Hg, as described in 4.4.6.2, with the reagent dose rate controlled so that final air emissions are within the BAT emission ranges given for Hg
69 in addition to the quality controls outlined in BAT4, at HWI to use specific systems and procedures, using a risk based approach according to the source of the waste, for the labelling, checking, sampling and testing of waste to be stored/treated (see 4.1.3.4). Analytical procedures should be managed by suitable qualified personnel and using appropriate procedures. In general equipment is required to test:
•the calorific value
•the flashpoint
•PCBs
•Halogens (e.g. Cl, Br, F) and sulphur
•heavy metals
•waste compatibility and reactivity
•radioactivity (if not already covered by BAT3 through fixed detectors at the plant entrance.
Knowledge of the process or origin of the waste is important as certain hazardous characteristics, (for example toxicity or infectiousness) are difficult to determine analytically.
75 for merchant HWI and other hazardous waste incinerators feeding wastes of highly varying composition and sources, the use of:
a. wet FGT, as described in 4.4.3.1, is generally BAT to provide for improved control of short-term air emissions (see concluding remarks 7.4.3 ref. other systems and BAT37 regarding FGT system
selection)
b. specific techniques for the reduction of elemental iodine and bromine emissions, as described in 4.4.7.1, where such substances exist in the waste at appreciable concentrations
De teknologier og prosedyrer som er tatt i bruk på Klemetsrudanlegget er vurdert til å oppfylle de angitte BAT punktene og sikre at anlegget overholder nå gjeldende og forventede fremtidige krav på BAT teknologi for å minimalisere utslipp og maksimere energiutnyttelsen.
Som eksempel på at valgt teknologi godt oppfyller kravene til BAT, vises til at anleggets nå gjeldende grenseverdier for utslipp til vann er lavere enn kravene i forskriften, og i henhold til gjennomførte målinger så underskrider utslippene grenseverdiene (ref. figur 7 nedenfor).
Tabell 6 Grenseverdier for utslipp til vann fra rensing av røykgasser
Tilsvarende gjelder for utslipp til luft, der gjennomførte målinger viser at anleggets utslipp til luft klart oppfyller nå gjeldende grenseverdier, og dermed viser at valgt teknologi klart oppfyller kravene om BAT.
Tabell 7 Utslipp til luft Utslippsparameter
Resultat gjennomførte målinger
Total mengde suspendert stoff1 A (100%)2 B (95%)3 A (100%)2 B (95%)3
45 mg/l 30 mg/l 10 mg/l 7 mg/l
Kvikksølv og kvikksølvforbindelser, uttrykt som kvikksølv (Hg) 0,03 mg/l 0,002 mg/l 0,00002 mg/l Kadmium og kadmiumforbindelser, uttrykt som kadmium (Cd) 0,05 mg/l 0,005 mg/l 0,00013 mg/l Thallium og thalliumforbindelser, uttrykt som thallium (Tl) 0,05 mg/l 0,01 mg/l
Arsen og arsenforbindelser, uttrykt som arsen (As) 0,15 mg/l 0,05 mg/l 0,0056 mg/l
Bly og blyforbindelser, uttrykt som bly (Pb) 0,2 mg/l 0,05 mg/l 0,00088 mg/l
Krom og kromforbindelser, uttrykt som krom (Cr) 0,5 mg/l 0,05 mg/l 0,0028 mg/l
Kobber og kobberforbindelser, uttrykt som kobber (Cu) 0,5 mg/l 0,2 mg/l
Nikkel og nikkelforbindelser, uttrykt som nikkel (Ni) 0,5 mg/l 0,1 mg/l 0,0013 mg/l Sink og sinkforbindelser, uttrykt som sink (Zn) 1,5 mg/l 0,3 mg/l
Dioksiner, definert i henhold til vedlegg I til dette kapitlet 0,3 ng/l 0,03 ng/l 0,03 ng/l Grenseverdier for utslipp til vann fra rensing av røykgassene
Utslippsgrenser for ufiltrerte døgnblandprøver
Grenseverdier i hht gjeldende utslippstillatelse Grenseverdier i hht
forskrift
Side 36