Technologie spalania

Technologie spalania

odpadów

odpadów

komunalnych

komunalnych

Spalanie

Spalanie

, czyli inaczej mówiąc

, czyli inaczej mówiąc

przekształcanie termiczne odpadów,

przekształcanie termiczne odpadów,

to najskuteczniejsza metoda

to najskuteczniejsza metoda

zmniejszania objętości śmieci poprzez

zmniejszania objętości śmieci poprzez

spalanie w odpowiednim piecu, w

spalanie w odpowiednim piecu, w

temperaturze 750 - 1000oC. Wskutek

temperaturze 750 - 1000oC. Wskutek

spalania zostaje zredukowana

spalania zostaje zredukowana

objętość odpadów o 10%, ich masa o

objętość odpadów o 10%, ich masa o

35% początkowej wartości.

35% początkowej wartości.

Ponadto uzyskuje się:

Ponadto uzyskuje się:

destrukcję termiczną oraz

destrukcję termiczną oraz

zredukowanie szkodliwych substancji,

zredukowanie szkodliwych substancji,

jakie są zawarte w odpadach;

jakie są zawarte w odpadach;

zneutralizowanie gazowych i stałych

zneutralizowanie gazowych i stałych

produktów spalania;

produktów spalania;

pozyskuje się energię zawartą w

pozyskuje się energię zawartą w

odpadach.

odpadach.

Termiczne przekształcenie odpadów po raz

Termiczne przekształcenie odpadów po raz

pierwszy miało miejsce w Anglii (koniec XIX

pierwszy miało miejsce w Anglii (koniec XIX

wieku), a miało na względzie głównie ochronę

wieku), a miało na względzie głównie ochronę

miejskiej ludności przed zagrażającymi jej

miejskiej ludności przed zagrażającymi jej

wywołanych złą gospodarką odpadami

wywołanych złą gospodarką odpadami

skutkami epidemii. W roku 1875 wybudowano

skutkami epidemii. W roku 1875 wybudowano

pierwszą spalarnię komunalnych odpadów,

pierwszą spalarnię komunalnych odpadów,

która to jednak nie była przystosowana

która to jednak nie była przystosowana

jeszcze do procesu odzyskiwania energii.

jeszcze do procesu odzyskiwania energii.

Budowę takich spalarni wymuszały groźne

Budowę takich spalarni wymuszały groźne

epidemie, np. w roku 1892 w Hamburgu

epidemie, np. w roku 1892 w Hamburgu

epidemia cholery przyczyniła się do

epidemia cholery przyczyniła się do

powstania spalarni, którą to skonstruowano z

powstania spalarni, którą to skonstruowano z

oddzielnych paleniskowych komór w liczbie

oddzielnych paleniskowych komór w liczbie

36, a uruchomiono ją w roku 1895. Później już

36, a uruchomiono ją w roku 1895. Później już

wiele krajów wybudowało spalarnie, m.in.

wiele krajów wybudowało spalarnie, m.in.

Niemcy, Szwajcaria, Polska.

Niemcy, Szwajcaria, Polska.

Jednak spalanie odpadków ma wadę,

Jednak spalanie odpadków ma wadę,

jaką jest fakt produkowania przy okazji

jaką jest fakt produkowania przy okazji

poważnych ilości dymu oraz sadzy,

poważnych ilości dymu oraz sadzy,

które dla środowiska są niekorzystne.

które dla środowiska są niekorzystne.

Ale doświadczenia uzyskane w

Ale doświadczenia uzyskane w

najnowocześniejszych spalarniach

najnowocześniejszych spalarniach

pokazały, że możliwym jest takie

pokazały, że możliwym jest takie

poprowadzenie procesów spalania, by

poprowadzenie procesów spalania, by

nie zagrażały one środowisku.

nie zagrażały one środowisku.

Określono więc następujące wymagania:

Określono więc następujące wymagania:

musi być właściwy strumień, odpowiednia

musi być właściwy strumień, odpowiednia

temperatura, aktywne rozdzielanie pierwotnego

temperatura, aktywne rozdzielanie pierwotnego

powietrza wzbogaconego wysoko tlenem;

powietrza wzbogaconego wysoko tlenem;

należy zapewnić odpowiednie wymieszanie

należy zapewnić odpowiednie wymieszanie

spalonej masy, dzięki czemu nie spalone części

spalonej masy, dzięki czemu nie spalone części

będą miały udział w żużlu;

będą miały udział w żużlu;

trzeba odpowiednio ukształtować komorę

trzeba odpowiednio ukształtować komorę

paleniskową (ona zapewnia odpowiednie

paleniskową (ona zapewnia odpowiednie

wymieszanie wtórnego powietrza i niedopalonych

wymieszanie wtórnego powietrza i niedopalonych

spalin), by temperatura spalin przy warunkach

spalin), by temperatura spalin przy warunkach

pracy najbardziej niedogodnych wynosiła minimum

pracy najbardziej niedogodnych wynosiła minimum

850oC, natomiast czas, w trakcie którego spaliny

850oC, natomiast czas, w trakcie którego spaliny

przebywają w takiej temperaturze, musi być

przebywają w takiej temperaturze, musi być

odpowiednio długi (ponad 2 sekundy), a zawartość

odpowiednio długi (ponad 2 sekundy), a zawartość

tlenu minimalna 6%, jak również powinna być

tlenu minimalna 6%, jak również powinna być

automatyczna kontrola przebiegu procesu przy

automatyczna kontrola przebiegu procesu przy

użyciu termowizyjnej kamery.

użyciu termowizyjnej kamery.

Nowoczesne wymogi, jakie stawia się

Nowoczesne wymogi, jakie stawia się

procesom przekształcania termicznego

procesom przekształcania termicznego

odpadów, nie tylko wymuszają

odpadów, nie tylko wymuszają

odpowiedni dobór technologii do rodzaju

odpowiedni dobór technologii do rodzaju

odpadów, jakie przewiduje się spalać,

odpadów, jakie przewiduje się spalać,

ale także zachowanie pełnej kontroli

ale także zachowanie pełnej kontroli

nad procesem oraz wyposażenie

nad procesem oraz wyposażenie

urządzeniami do unieszkodliwiania i

urządzeniami do unieszkodliwiania i

przerobu ciekłych i stałych produktów

przerobu ciekłych i stałych produktów

spalania (pyły, popioły, żużle,

spalania (pyły, popioły, żużle,

pozostałości poreakcyjne).

pozostałości poreakcyjne).

Przekształcanie termiczne

Przekształcanie termiczne

odpadów można przeprowadzać

odpadów można przeprowadzać

w:

w:

piecach obrotowych;

piecach obrotowych;

instalacjach z rusztowymi

instalacjach z rusztowymi

paleniskami;

paleniskami;

układach wykorzystujących proces

układach wykorzystujących proces

quasi-pirolizy;

quasi-pirolizy;

instalacjach spalających w różnych

instalacjach spalających w różnych

rodzajach warstwy fluidalnej.

rodzajach warstwy fluidalnej.

Struktura i funkcjonowanie

Struktura i funkcjonowanie

spalarni odpadów

spalarni odpadów

Odpady przywożone do spalarni opróżnia się w

Odpady przywożone do spalarni opróżnia się w

specjalnym bunkrze zasypowym. Aby zapobiec

specjalnym bunkrze zasypowym. Aby zapobiec

rozprzestrzenianiu się nieprzyjemnego zapachu

rozprzestrzenianiu się nieprzyjemnego zapachu

emitowanego przez odpady w bunkrze panuje zawsze

emitowanego przez odpady w bunkrze panuje zawsze

podciśnienie. Powietrze, będące czynnikiem

podciśnienie. Powietrze, będące czynnikiem

niezbędnym do procesu spalania jest wtłaczane

niezbędnym do procesu spalania jest wtłaczane

właśnie z bunkra zasypowego.

właśnie z bunkra zasypowego.

Następnym etapem jest poddanie odpadów pod

Następnym etapem jest poddanie odpadów pod

działanie elektromagnesów. Maja one na celu

działanie elektromagnesów. Maja one na celu

wyodrębnić z odpadów ewentualnie wmieszane w nie

wyodrębnić z odpadów ewentualnie wmieszane w nie

odpady metalowe. Odpady są rozdrabniane, a

odpady metalowe. Odpady są rozdrabniane, a

następnie trafiają do kotła, który wyposażony jest w

następnie trafiają do kotła, który wyposażony jest w

specjalny ruszt odzysku energii na którym ulęgają

specjalny ruszt odzysku energii na którym ulęgają

one spaleniu.

one spaleniu.

By spalanie przebiegało samowystarczalnie pod

By spalanie przebiegało samowystarczalnie pod

względem energetycznym, wartość opalowa

względem energetycznym, wartość opalowa

spalanych odpadów musi wynosić od 8000 do

spalanych odpadów musi wynosić od 8000 do

10000 kJ/kg. W aspekcie ekonomicznym powinna

10000 kJ/kg. W aspekcie ekonomicznym powinna

wynosić co najmniej 5000 kJ/kg.

wynosić co najmniej 5000 kJ/kg.

Pozyskana w procesie spalania energie można

Pozyskana w procesie spalania energie można

przetworzyć na prąd elektryczny, wykorzystywany

przetworzyć na prąd elektryczny, wykorzystywany

na potrzeby samej spalarni. Innym sposobem jej

na potrzeby samej spalarni. Innym sposobem jej

wykorzystania jest ogrzewanie wody mieszkań lub

wykorzystania jest ogrzewanie wody mieszkań lub

walka z gołoledzią.

walka z gołoledzią.

Podczas oczyszczania ścieków w oczyszczalniach

Podczas oczyszczania ścieków w oczyszczalniach

powstaje szlam, który dostarczany jest do

powstaje szlam, który dostarczany jest do

spalarni odpadów, a następnie spalany.

spalarni odpadów, a następnie spalany.

W procesie spalania odpadów powstaje żużel oraz

W procesie spalania odpadów powstaje żużel oraz

pyły. Do wychwytywania pyłów służą specjalne

pyły. Do wychwytywania pyłów służą specjalne

elektrofiltry. Razem z żużlem pyły znalazły

elektrofiltry. Razem z żużlem pyły znalazły

zastosowanie w przemyśle budowlanym, a ściślej w

zastosowanie w przemyśle budowlanym, a ściślej w

produkcji klocków betonowych. Służą one do

produkcji klocków betonowych. Służą one do

wypełniania wyrobisk pokopalnianych; znajdują

wypełniania wyrobisk pokopalnianych; znajdują

także zastosowanie w budowie nowych dróg.

także zastosowanie w budowie nowych dróg.

Problemem spalarni odpadów są dioksyny i inne

Problemem spalarni odpadów są dioksyny i inne

mniej szkodliwe zanieczyszczenia zawarte w gazach

mniej szkodliwe zanieczyszczenia zawarte w gazach

spalinowych. Oczyszcza się je na drodze dwóch

spalinowych. Oczyszcza się je na drodze dwóch

etapów. Pierwszy polega na mokrym oczyszczaniu

etapów. Pierwszy polega na mokrym oczyszczaniu

gazów spalinowych, a drugi to układ SCR, czyli

gazów spalinowych, a drugi to układ SCR, czyli

selektywna katalityczna redukcja. W drugim etapie

selektywna katalityczna redukcja. W drugim etapie

zastosowanie znalazły filtry tkaninowe oraz węgiel

zastosowanie znalazły filtry tkaninowe oraz węgiel

aktywny oczyszczające dioksyny i tlenki azotu. W

aktywny oczyszczające dioksyny i tlenki azotu. W

trakcie pierwszego etapu pozostaje zanieczyszczona

trakcie pierwszego etapu pozostaje zanieczyszczona

woda, która kieruje się do oczyszczalni ścieków.

woda, która kieruje się do oczyszczalni ścieków.

Ostatnim etapem spalania odpadów komunalnych

Ostatnim etapem spalania odpadów komunalnych

jest wysoki komin. W Unii Europejskiej dopuszczalne

jest wysoki komin. W Unii Europejskiej dopuszczalne

normy ilości dioksyny w emitowanych spalinach są

normy ilości dioksyny w emitowanych spalinach są

równe 0,1 ng/m3.

równe 0,1 ng/m3.

Instalacja Schwel - Brenn -

Instalacja Schwel - Brenn -

Verfahren

Verfahren

Tę technologię oferuje firma Siemens

Tę technologię oferuje firma Siemens

KWU - Umwelttechnik. Projekt został

KWU - Umwelttechnik. Projekt został

zrealizowany w postaci instalacji o

zrealizowany w postaci instalacji o

wydajności 100 tys. t/r (Fürth - Niemcy).

wydajności 100 tys. t/r (Fürth - Niemcy).

W założeniu swoim instalacja ta

W założeniu swoim instalacja ta

przeznaczona jest dla odpadów

przeznaczona jest dla odpadów

komunalnych (także stanowiących odpad

komunalnych (także stanowiących odpad

z rzemiosła, drobnej wytwórczości,

z rzemiosła, drobnej wytwórczości,

usług), osadów ściekowych oraz

usług), osadów ściekowych oraz

odpadów wielkogabarytowych.

odpadów wielkogabarytowych.

Realizowany w tej instalacji proces spalania

Realizowany w tej instalacji proces spalania

można podzielić na następujące etapy:

można podzielić na następujące etapy:

przygotowanie (rozdrabnianie) materiału

przygotowanie (rozdrabnianie) materiału

wsadowego,

wsadowego,

endotermicznego, niskotemperaturowego (450°C)

endotermicznego, niskotemperaturowego (450°C)

procesu pirolizy,

procesu pirolizy,

rozdzielanie stałych produktów pirolizy na frakcje

rozdzielanie stałych produktów pirolizy na frakcje

palne, inertne i metale żelazne,

palne, inertne i metale żelazne,

wysokotemperaturowe spalanie gazu

wysokotemperaturowe spalanie gazu

pirolitycznego i paliwa powstającego ze

pirolitycznego i paliwa powstającego ze

zgazowania wydzielonej frakcji palnej - pozostałej

zgazowania wydzielonej frakcji palnej - pozostałej

po procesie pirolizy,

po procesie pirolizy,

oczyszczanie i neutralizacje stałych i gazowych

oczyszczanie i neutralizacje stałych i gazowych

produktów spalania.

produktów spalania.

W pierwszym etapie odpady komunalne są

W pierwszym etapie odpady komunalne są

rozdrabniane nożycami rotacyjnymi, a następnie

rozdrabniane nożycami rotacyjnymi, a następnie

mieszane, z zachowaniem odpowiedniej proporcji,

mieszane, z zachowaniem odpowiedniej proporcji,

wraz z osadami ściekowymi (tylko mechanicznie

wraz z osadami ściekowymi (tylko mechanicznie

odwodnionymi). Tak przygotowane odpady

odwodnionymi). Tak przygotowane odpady

podawane są do obracającego się z szybkością 2 -

podawane są do obracającego się z szybkością 2 -

4 obr./min. obrotowego reaktora pirolitycznego (1)

4 obr./min. obrotowego reaktora pirolitycznego (1)

gdzie w temperaturze 450°C i w atmosferze

gdzie w temperaturze 450°C i w atmosferze

ubogiej w tlen zachodzi proces pirolizy. Niezbędne

ubogiej w tlen zachodzi proces pirolizy. Niezbędne

dla procesu ciepło pochodzi z części kotłowej

dla procesu ciepło pochodzi z części kotłowej

instalacji. Produktami procesu pirolizy są gaz

instalacji. Produktami procesu pirolizy są gaz

pirolityczny oraz substancje stałe.

pirolityczny oraz substancje stałe.

Gaz pirolityczny (2) kierowany jest bezpośrednio

Gaz pirolityczny (2) kierowany jest bezpośrednio

do wysokotemperaturowej komory spalania (3)

do wysokotemperaturowej komory spalania (3)

natomiast jej stały produkt przechodzi najpierw

natomiast jej stały produkt przechodzi najpierw

etap studzenia (4) do temperatury rzędu 100°C,

etap studzenia (4) do temperatury rzędu 100°C,

następnie przesiewania (5) oraz sortowania (6).

następnie przesiewania (5) oraz sortowania (6).

Zastosowanie elektromagnesów i techniki prądów wirowych

Zastosowanie elektromagnesów i techniki prądów wirowych

pozwala wydzielić żelazo i metale nieżelazne. Oddziela się

pozwala wydzielić żelazo i metale nieżelazne. Oddziela się

również frakcje inertne (sito o rozmiarze oczka 3 - 5 mm)

również frakcje inertne (sito o rozmiarze oczka 3 - 5 mm)

jak, kamień, szkło, ceramika. Najdrobniejsza frakcja, o

jak, kamień, szkło, ceramika. Najdrobniejsza frakcja, o

średnicy poniżej l mm. zostaje zmielona (7) i łącznie z

średnicy poniżej l mm. zostaje zmielona (7) i łącznie z

popiołami z ciągów konwekcyjnych kotła parowego (10) i

popiołami z ciągów konwekcyjnych kotła parowego (10) i

pyłami z elektrofiltra (9) (tworząc tzw. koks pirolityczny)

pyłami z elektrofiltra (9) (tworząc tzw. koks pirolityczny)

kierowana jest do zbiornika pośredniczącego (8). Stąd

kierowana jest do zbiornika pośredniczącego (8). Stąd

transportem pneumatycznym mieszanina ta podawana jest

transportem pneumatycznym mieszanina ta podawana jest

do palników pyłowych znajdujących się w komorze spalania

do palników pyłowych znajdujących się w komorze spalania

(3). Wartość opałowa tak otrzymanego paliwa stałego

(3). Wartość opałowa tak otrzymanego paliwa stałego

wynosi około 10 000 kJ/kg. Gaz pirolityczny i zmielony koks

wynosi około 10 000 kJ/kg. Gaz pirolityczny i zmielony koks

pirolityczny spalane są w pionowej komorze spalania (3), w

pirolityczny spalane są w pionowej komorze spalania (3), w

temperaturze 1300°C, przy niewielkim współczynniku

temperaturze 1300°C, przy niewielkim współczynniku

nadmiaru powietrza (?=1,2 - 1.3). Temperatura procesu

nadmiaru powietrza (?=1,2 - 1.3). Temperatura procesu

spalania jest tak dobrana aby o 100-150°C przekraczała

spalania jest tak dobrana aby o 100-150°C przekraczała

temperaturę topnienia żużla, dzięki czemu ulegają

temperaturę topnienia żużla, dzięki czemu ulegają

upłynnieniu wszystkie składniki mineralne, a komorę

upłynnieniu wszystkie składniki mineralne, a komorę

spalania opuszcza chłodzony wodą, zeszklony granulat.

spalania opuszcza chłodzony wodą, zeszklony granulat.

Jego budowlane wykorzystanie, jako produktu w pełni

Jego budowlane wykorzystanie, jako produktu w pełni

bezpiecznego nastręcza jak na razie sporo problemów

bezpiecznego nastręcza jak na razie sporo problemów

technicznych dla środowiska.

technicznych dla środowiska.

Plazmowa technologia unieszkodliwiania

Plazmowa technologia unieszkodliwiania

odpadów jako jedna z niewielu posiada ogromne

odpadów jako jedna z niewielu posiada ogromne

mozliwości unieszkodliwiania przeróżnego

mozliwości unieszkodliwiania przeróżnego

rodzaju odpadów

rodzaju odpadów

Budowa instalacji plazmowej

Budowa instalacji plazmowej

Instalacja plazmowa zbudowana jest według

Instalacja plazmowa zbudowana jest według

klasycznej struktury instalacji do procesu

klasycznej struktury instalacji do procesu

spalania konwekcyjnego i składa sie z

spalania konwekcyjnego i składa sie z

nastepujących elementów:

nastepujących elementów:

 piec wysokotemperaturowy

 piec wysokotemperaturowy

 palnik plazmowych

 palnik plazmowych

 komora spalania wtórnego

 komora spalania wtórnego

 urządzenie do oziębiania i obróbki spalinowych

 urządzenie do oziębiania i obróbki spalinowych

 komin

 komin

Piec wysokotemperaturowy

Piec wysokotemperaturowy

Tworzy go kadź hutnicza przechyłowa, przystosowana

Tworzy go kadź hutnicza przechyłowa, przystosowana

do funkcji pieca plazmowego. Wewnętrzna

do funkcji pieca plazmowego. Wewnętrzna

temperatura, jaka w nim panuje, wynosi 1500-1550*C.

temperatura, jaka w nim panuje, wynosi 1500-1550*C.

Cegły żaroodporne którymi wyłożony jest piec mogą

Cegły żaroodporne którymi wyłożony jest piec mogą

wytrzymywać temperatury do 1800 *C

wytrzymywać temperatury do 1800 *C

Palnik plazmowy

Palnik plazmowy

W instalacji zastosowano palnik plazmowy o mocy

W instalacji zastosowano palnik plazmowy o mocy

cieplnej 1,8 MW. Palnik składa się z 5 podzespołów:

cieplnej 1,8 MW. Palnik składa się z 5 podzespołów:

1) generatora plazmy czyli elektrod zasilanych

1) generatora plazmy czyli elektrod zasilanych

prądem stałym

prądem stałym

2)zasilania elektrycznego o mocy przystosowanej do

2)zasilania elektrycznego o mocy przystosowanej do

mocy generatora

mocy generatora

3)obiegu oziębiania do odzysku ciepła traconego

3)obiegu oziębiania do odzysku ciepła traconego

przez elektrody

przez elektrody

4)obiegu zasilania gazem plazmogennym

4)obiegu zasilania gazem plazmogennym

5)systemu kontrolno sterowniczego

5)systemu kontrolno sterowniczego

Komora spalania wtórnego wyposażona jest do efektywnego

Komora spalania wtórnego wyposażona jest do efektywnego

spalania gazów procesowych, wyposażona jest w palnik na

spalania gazów procesowych, wyposażona jest w palnik na

gaz naturalny o mocy ok 25 kW, który inicjuje to spalanie.

gaz naturalny o mocy ok 25 kW, który inicjuje to spalanie.

Witryfikacja (zeszklenie odpadów)

Witryfikacja (zeszklenie odpadów)

obróbka odpadów w piecu plazmowym odbywa się w dwóch

obróbka odpadów w piecu plazmowym odbywa się w dwóch

fazach faza pierwsza odpowiada procesom ładowanie-

fazach faza pierwsza odpowiada procesom ładowanie-

topienie. Beczka z materiałem toksycznym jest topiona

topienie. Beczka z materiałem toksycznym jest topiona

przez działo palnika o temperaturze 4000 *C . części palne

przez działo palnika o temperaturze 4000 *C . części palne

są spalane albo przez powietrze plazmy albo w komorze

są spalane albo przez powietrze plazmy albo w komorze

wtórnego spalania. W drugiej fazie następuje WYTOP .

wtórnego spalania. W drugiej fazie następuje WYTOP .

Części mineralne takie jak metale i azbest są przetapiane

Części mineralne takie jak metale i azbest są przetapiane

na granulat w formie krążków o strukturze krzemo glinianu

na granulat w formie krążków o strukturze krzemo glinianu

metalicznego tzw. Witryfikaty (stąd nazwa procesu) Podczas

metalicznego tzw. Witryfikaty (stąd nazwa procesu) Podczas

procesu wytopu piec jest odcięty od komory ładowania , a

procesu wytopu piec jest odcięty od komory ładowania , a

palnik jest wyciągany na zewnątrz pieca podnośnikami

palnik jest wyciągany na zewnątrz pieca podnośnikami

pneumatycznymi, po powolnym ochłodzeniu w piasku -

pneumatycznymi, po powolnym ochłodzeniu w piasku -

hartowaniu witryfikaty są poddawane analizom

hartowaniu witryfikaty są poddawane analizom

przydatności, testowi liksywiacji (rozpuszczalności) . Tak

przydatności, testowi liksywiacji (rozpuszczalności) . Tak

utworzone substancje nadają się na odporne na mróz masy

utworzone substancje nadają się na odporne na mróz masy

dodawane do asfaltu.

dodawane do asfaltu.

Wiedeńska spalarnia odpadów komunalnych

Wiedeńska spalarnia odpadów komunalnych