TERMICZNE UNIESZKODLIWIANIE ODPADÓW


POLITECHNIKA ŚLĄSKA W GLIWICACH Gliwice 15.05.2002

WYDZIAŁ MECHANICZNY TECHNOLOGICZNY

KIERUNEK WYCHOWANIE TECHNICZNE

TEMAT:

TERMICZNE UNIESZKODLIWIANIE ODPADÓW

Przedmiot: Ekologia i Zarządzanie Środowiskiem

Opracowali:

Robert Podyma

Przemysław Jeleń

WT Semestr II Grupa 6

Spis treści

  1. Stan i kierunki rozwoju technologii.

  2. Konwencjonalne spalarnie odpadów.

  3. Proces technologiczny spalania.

  4. Układ oczyszczania gazów odlotowych na przykładzie - Alkmaar.

  5. Produkty odpadowe ze spalania odpadów.

  6. Spalanie w systemie spirolizy.

    1. Zasady przebiegu procesu.

    2. Piece systemu pirolizy.

    3. Technologia wysokotemperaturowego spalania THERMOSELECT

    4. Technologia zamkniętego spalania ECLIPS

7.Przerób na paliwo stałe.

TERMICZNE UNIESZKODLIWIANIE ODPADÓW

 

1. Stan i kierunki rozwoju technologii

Spalanie całej masy odpadów komunalnych było do niedawna uważane za najmniej kłopotliwą i najbardziej radykalną metodę unieszkodliwiania. Jakość odpadów krajów wysoko rozwiniętych pozwala na znaczący w bilansie energetycznym odzysk ciepła, a uzyskane w ten sposób dochody pokrywają część wydatków związanych z unieszkodliwianiem.

Technika spalania odpadów prezentowana przez firmy zachodnioeuropejskie osiągnęła bardzo wysoki stopień efektywności i niezawodności oraz redukcje odpadów do około 15% objętości i 30% masy. Rozwój metody nie napotykał trudności do chwili, gdy szybko rosnące wymagania ochrony powietrza atmosferycznego nie postawiły przed budowanymi zakładami zadań przekraczających niekiedy możliwości finansowe.

W czerwcu 1989 r. wydane zostały dwie Dyrektywy UE:

W wyniku tych wymagań zaistniała potrzeba budowy równoległych skomplikowanych linii oczyszczania spalin, co spowodowało rozwój nowej generacji spalarni i modernizację lub likwidację istniejących. Bazując na Dyrektywach UE kraje Wspólnoty Europejskiej wprowadziły własne uregulowania prawne, niekiedy bardziej restrykcyjne i kompleksowe niż wymogi UE, np. Rozporządzenie 17 BJmSchV z grudnia 1990 r. dotyczące emisji dopuszczanych stężeń zanieczyszczenia spalin w Niemczech.

Tabela. Dopuszczalna wartość emisji stężeń wg normy niemieckiej i Dyrektywy UE (mg/Nm3)

Rozporządzenie

Pyły

HCl

SO2

NOx

CO

Cd

Hg

Dioksyny
Furany

17 BJmSchV

10

10

50

200

50

0,05

0,05

0,1*

89/369/CEE

30

50

300

-

-

0,2

0,2

-

* Dioksyny i furany podane są w 0,1 ng/Nm3 TE - jedna miliardowa część grama na normalny m3 toksyczności ekwiwalentnej.

Dyrektywa UE z 1989 r. nie limitowała emisji dioksyn, przewidziano jednak jej uzupełnienie. Zamierzeniem jest zmniejszenie ich emisji do 2005 r. o 90% w stosunku do poziomu z roku 1985. Dyrektywa zobowiązuje natomiast do ciągłego pomiaru temperatury, spalin, wilgotności pary, ogólnej zawartości pyłów CO, CO2, HCl oraz okresowo - metali ciężkich, fluorowodoru, SO2 i węglowodorów. W ciągu ostatnich 10 lat tak rozwinęła się technika spalania i oczyszczania spalin, że nie stwierdza się przekraczania bardzo ostrych norm emisji, a spalarnie odpadów są często doskonalsze od „klasycznych“ obiektów energetycznych. Postęp w rozwoju technologii oczyszczania gazów wylotowych, czyli zmiana jakości i ilości emisji towarzyszących spalaniu na przestrzeni lat przedstawia poniższa tabela.

Tabela. Postęp w metodach oczyszczania gazów wylotowych mg/Nm3

Lata

Metoda
oczyszczania

Pyły

HCl

SO2

NOx

CO

Cd

Hg

1960-1970

Oddzielenie pyłów

500

1000

500

300

1000

0,5

0,5

1970-1980

Elektrofiltry

100

1000

500

300

500

0,2

0,5

1980-1990

Elektrofiltry
+ oczyszczanie chemiczne

50

100

200

300

100

0,1

0,2

1990-2000

Elektrofiltry nowej generacji
+ oczyszczanie chemiczne

10

5

50

100

10

0,01

0,005

Źródło: Wemer Freisiben, Plastics in municipal incinerations, Europen Centre for Plastics in the Environment, 1994 [28]

Dane w tabeli pokazują rozwój metod oczyszczania. Budowane dziś spalarnie emitują do atmosfery 200 razy mniej chlorowodoru, 100 razy mniej dwutlenku siarki i tlenku węgla, 50 razy mniej pyłów i kadmu, 10 razy mniej dwutlenku siarki i rtęci, 3 razy mniej tlenków azotu w porównaniu z instalacjami stosowanymi w latach 60.

Znaczną redukcję zanieczyszczeń w spalinach uzyskuje się również w wyniku eliminacji z odpadów w drodze selekcji składników niebezpiecznych oraz opakowań z tworzyw sztucznych i puszek aluminiowych. Odpady tego typu, mimo że odznaczają się najwyższą wartością opałową są równocześnie głównym nośnikiem szkodliwych substancji powodujących zanieczyszczenie spalin (chlor, siarka, fluor, kadm, rtęć, ołów, dioksyny i furany). Pomimo wielkiej efektywności zbiórki selektywnej w Niemczech w niektórych miastach Hesji wprowadzono „policję śmieciową“ (Müllpolizei), która ma uprawnienia do kontrolowania zawartości pojemników - odpadów zmieszanych, a więc tych, które praktycznie nie nadają się do żadnego wykorzystania i kierowane są do spalarni. Tak więc obok recyklingu, również spalanie ma już ustaloną pozycję jako jedna z metod unieszkodliwiania odpadów, których nie można wykorzystać w inny sposób. Ponadto ugruntowują się poglądy, że należy odzyskiwać z odpadów surowce wtórne, których przerób jest ekonomicznie opłacalny - pozostałą część należy spalać wykorzystując zmagazynowaną tam energię.

Obecnie spalanie jest powszechnie stosowane w większości krajów rozwiniętych Europy, a udział odpadów unieszkodliwianych tą metodą wynosi 40-60% ogółu odpadów komunalnych. W Europie zainstalowano już ponad 500 spalarni o rocznych zdolnościach przerobowych do 1 mln ton. Nie jest zatem prawdziwy pogląd, że kraje wysoko rozwinięte odchodzą od spalarni. Natomiast jest bezdyskusyjną sprawą, że bezpieczne spalarnie są inwestycjami bardzo kosztownymi i obecnie stać na nie wyłącznie zamożne kraje, np. oddana do eksploatacji w 1995 r. spalarnia w Alkmaar - Holandia o wydajności 385 tys. ton/rok kosztowała ok. 490 mln USD, w tym 70% stanowi instalacja oczyszczania gazów i ścieków.

2. Konwencjonalne spalarnie odpadów

Ograniczenie ilości emitowanych zanieczyszczeń gazowych przy spalaniu odpadów komunalnych osiąga się poprzez:

Według Ustawy z 27 czerwca 1997 r. o odpadach poprzez termiczne przekształcanie odpadów rozumie się proces rozkładu organicznych składników odpadów przebiegający w temperaturze powyżej 600oC. Dyrektywa UE z 1989 r. podaje, że temperatura spalania nawet w najmniej niesprzyjających warunkach powinna wynosić co najmniej 850oC w ciągu 2 s. w obecności min. 6% tlenu. W większości spalarni zachodnich proces spalania dokonuje się w przedziałach temperatur 850-1050oC, a czas przebywania na ruszcie dochodzi nawet do 1-1,5 godz. Temperatura natomiast 1200oC uznawana jest jako minimalna w procesie likwidacji dioksyn. Dlatego też w spalarniach odpadów przemysłowych i niebezpiecznych występują temperatury rzędu 1200-1800oC, a nawet 2000oC. Zróżnicowane są również koszty spalania - odpady komunalne (Stuttgart) 700 DEM/tonę, natomiast odpady specjalne 12 000 DEM/tonę.

Odpady przeznaczone do spalania muszą spełniać kilka podstawowych wymagań. Głównym wymaganiem jest wartość opałowa, która dla podtrzymania procesu spalania, bez dodatkowego paliwa powinna wynosić ok. 7000 kJ/kg. Zawartość wilgoci nie powinna przekroczyć 50%, substancji mineralnych 60%, a zawartość substancji palnych nie powinna być niższa niż 25%. Innym wymaganiem jest rozdrabnianie odpadów wielkogabarytowych.

3. Proces technologiczny spalania

Proces spalania jest to szybko przebiegający egzotermiczny proces utleniania, w którym przy spalaniu odpadów można wyróżnić: podgrzewanie, suszenie, odgazowanie, zapłon, spalanie i ewentualnie dopalanie całkowicie niespalonych produktów. Spalanie odbywa się w komorze spalania, na ruszcie, który obok funkcji transportu odpadów zapewnia ich mieszanie i właściwe doprowadzenie powietrza. Ruszty mogą być stałe lub ruchome. Bywają też piece bez rusztów, a spalanie odbywa się w złożu fluidalnym, stosowane głównie w Japonii. Komora spalania współpracuje z układem kotłowym - rurowy kocioł parowy.

Produktem spalania jest żużel, którego ilość wynosi ok. 10% objętości spalanych odpadów, natomiast temperatura spalin jest wykorzystywana do zamiany wody w parę o temperaturze ok. 400oC. Część gazów odlotowych może być kierowana do komory dopalania. Recyrkulacja gazów wpływa na zredukowanie o 10-15% rozmiarów instalacji oczyszczania gazów.

4. Układ oczyszczania gazów odlotowych - na przykładzie Alkmaar

Układ oczyszczania gazów stanowi skomplikowaną instalację techniczną, przypominającą wyglądem wielką fabrykę chemiczną. Układ oczyszczania może składać się z następujących zespołów:

Tabela. Średnia dobowa wielkość emisji zanieczyszczeń gwarantowana przez dostawcę instalacji - szwajcarska firma VAN-ROLL (mg/Nm3), dioksyny (ng/Nm3)

Spalarnia

Pyły

HCl

SO2

NOx

CO

HF

Cd

Hg

Dioksyny
Furany

Alkmaar

3

5

30

70

25

0,5

0,02

0,03

0,05

Dopuszczalne stężenie
w Holandii

5

10

40

70

50

1

0,05

0,05

0,1

Źródło: Żygadło M., „Eko-Problemy“ 1995, nr 4 [29]

5. Produkty odpadowe ze spalania odpadów

Rysunek 1.

Unieszkodliwianie termiczne w systemie pirolizy odpadów komunalnych, przemysłowych, medycznych i laboratoryjnych, przydatne w szczególności do stałych i płynnych odpadów problemowych i niebezpiecznych. Typoszereg o wydajności od 0,5 do 100 ton/dobę

 

0x01 graphic

UTYLIZATOR ECO WASTE firmy EcoCan Corp. CANADA

Przykład:

6. Spalanie w systemie pirolizy

6.1. Zasada przebiegu procesu

Piroliza jest to dwustopniowy system termicznego unieszkodliwiania odpadów palnych głównie problemowych i niebezpiecznych. W pierwszym stopniu następuje spalanie w procesie pirolizy bez dostępu powietrza (odgazowanie) lub w warunkach niedoboru tlenu (zgazowanie) w temperaturze 600-700oC. W tych warunkach związki organiczne ulegają rozpadowi na gaz.

Następujące po sobie fazy odgazowania i zgazowania odpadów zapewniają ich pełne spopielenie i całkowite wykorzystanie ich energii chemicznej i cieplnej. Minimalna ilość energii dodatkowej potrzebna jest jedynie w fazie zapłonu odpadów - palnik podtrzymujący znajduje się w dolnej części komory.

W drugim stopniu, powstający w procesie pirolizy gaz jest spalany płomieniowo w komputerowo sterowanej komorze wysokotemperaturowej 900-1200oC. Przy tych wysokich temperaturach gazy odlotowe ulegają pełnej sterylizacji.

6.2. Piece systemu pirolizy

Spalanie odpadów w systemie pirolizy rozpowszechniło się najbardziej w produkcji małych pieców stacjonarnych o przepustowości 600-1000 kg/h lub mobilnych instalacji 15-250 kg/godz. Przykładem takich instalacji może być austriacka firma AMCO, której dwa piece 2 x 600 kg/godz. zostały zainstalowane w Krakowie z przeznaczeniem do spalania odpadów szpitalnych.

Instalacje spalania odpadów systemem pirolizy przeznaczone są głównie do neutralizacji przemysłowych odpadów niebezpiecznych oraz odpadów szpitalnych. Metoda pirolizy sprawdziła się jako dogodny sposób unieszkodliwiania mieszaniny tworzyw sztucznych, materiałów zanieczyszczonych olejami, w tym również materiały półpłynne i płynne, jak rozpuszczalniki, farby, nieutwardzone żywice, oleje i emulsje itp.

6.3. Technologia wysokotemperaturowego spalania THERMOSELECT

Najnowszą generacją spalarni bazującej na procesach zgazowania i wysokotemperaturowego spalania jest szwajcarska technologia THERMOSELECT. Pierwszy pilotażowy obiekt wybudowany został w miejscowości Verbania w północnych Włoszech. Cechą charakterystyczną technologii jest wysokotemperaturowe spalanie gazu 2000oC. W efekcie tego powstaje CO (nie CO2) oraz zeszklona szlaka. Problemem technologicznym jest uzyskanie temperatury 2000oC, co osiąga się przez zastosowanie tlenu, który trzeba uprzednio wytworzyć.

Opis procesu

Rysunek 2.

Schemat blokowy procesu zgazowania i wysokotemperaturowego spalania dopadów wg szwajcarskiej technologii THERMOSELECT

0x01 graphic

Woda procesowa oczyszczana jest w następujących po sobie fazach:

W trakcie procesu oczyszczania wody odzyskuje się między innymi metale ciężkie w postaci ich soli i wodorotlenków.

Tabela. Porównanie dwóch technologii termicznego przekształcania odpadów przy spalaniu 100000 ton odpadów.

Lp.

Produkty wtórne procesu

Technologia

Spalanie klasyczne

THERMOSELECT

1

Szlaka, popiół i toksyczne filtraty

40 000 ton

-

2

Otrzymane surowce

-

28 000 ton

3

Gaz ze spalania

860 mln Nm3

-

4

Gaz z syntezy

-

40 mln Nm3

            Pyły i toksyczne składniki spalin

5

Pyły

34 000 kg

< 1 kg

6

HCl

43 000 kg

< 90 kg

7

HF

1 723 kg

< 1 kg

8

Hg

86 kg

< 1 kg

9

Cd

86 kg

< 1 kg

10

SO2

258 000 kg

< 90 kg

Źródło: materiały firmowe THERMOSELECT

Zalety technologii


Bardzo wysoka temperatura oraz zeszklenie odpadów umożliwia wykorzystywanie tej technologii do spalania zarówno odpadów komunalnych, jak i niebezpiecznych. Wsadem mogą być również bogate w metale ciężkie szlamy z oczyszczalni ścieków, urządzenia gospodarstwa domowego, odpady szpitalne itp.

Technologia ma charakter bezodpadowy - nie wytwarza odpadów wtórnych wymagajcych deponowania na składowiskach oraz nie emituje zanieczyszczeń do atmosfery. Instalacja jest budowana z modułów o wydajności 10 ton odpadów/godzinę zestawianych w dowolnej ilości. Praca instalacji jest elastyczna w granicach 40-100% wydajności - odporna na jakość oraz nierówonmierność dostaw.

Technologia ta charakteryzuje się niskimi kosztami spalania oraz wysokim bezpieczeństwem działania zakładu. Koszt spalenia 1 tony odpadów wynosi (1995 r.) około 400 DEM, co oznacza, że jest przeszło 1/3 mniejszy niż w klasycznej spalarni.

Spalarnia na licencji THERMOSELECT powstaje w Karlsruhe o projektowanej przepustowości 225 tys. ton/rok. Ma ona spalać, poczynając od 1994 roku, wszystkie odpady z miasta-powiatu Karlsruhe. Podobna spalarnia ma być budowana w Berlinie. Jeśli uzyskane wyniki okażą się w kompleksowym ujęciu pozytywne - może to oznaczać zasadniczą zmianę w technologii spalania odpadów.

6.4. Technologia zamkniętego spalania ECLIPS

Technologia ECLIPS - Environmental Closed Loop Incineration Process - jest nową technologią opracowaną w 1995 roku dla potrzeb armii amerykańskiej. Technologia w bezpieczny sposób unieszkodliwia termicznie wszelkie odpady niebezpieczne pochodzenia przemysłowego, medycznego i chemicznego w tym broni chemicznej, odpadów pestycydowych, odpadów z przemysłu petrochemicznego, odpadów zawierających rtęć, zużytych katalizatorów itp. oraz nie segregowanych odpadów komunalnych.

Technologia ECLIPS umożliwia również zagospodarowanie praktyczne wszystkich produktów ubocznych, w tym: popiołów, dwutlenku węgla, wody i innych. Pozwala też na odzysk energii cieplnej lub prądu elektrycznego. Technologia oferowana jest przez korporację anglo-amerykańską ECLIPS CORPORATION dysponującą wieloma pozytywnymi opiniami, m.in. Agencji Ochrony Środowiska Rządu Stanów Zjednoczonych (USA EPA).

Opis procesu

Zalety technologii i przykłady wykorzystania

Korporacja ECLIPS oferuje różne warianty rozwiązań na terenie Polski. Ostatnio przedstawiła propozycję unieszkodliwiania 350 ton/dzień odpadów z terenu woj. poznańskiego, 100 ton stanowiłyby odpady komunalne, 250 ton odpady niebezpieczne.

Koszt instalacji ok. 30 mln USD.

Rysunek 3.

Technologia zamkniętego spalania ECLIPS

 ECLIPS - WYKRES BILANSU MASOWEGO

Masa wejściowa {1+2+3+4+5+6+7+8+9+10} = Masa wyjściowa {A+B+C+D+E+F+G+H+I+J}
{5+8}=A

0x01 graphic

7. Przerób na paliwo stałe

Refuse Derived Fuel - paliwo uzyskane z odpadów to brykiety nazywane PAKOM, zrobione z odpadów zastępują paliwo konwencjonalne, np. węgiel w tradycyjnych elektrowniach lub ciepłowniach. Granulat powinien być jednorodny pod względem rozmiarów i wartości opałowej. Wymaga to kompleksowego, wstępnego przygotowania odpadów:

Metoda ta była stosowana na pełną skalę techniczną w kilku zakładach na terenie Skandynawii. Obecnie rozwój tej metody ograniczony jest z powodu wielu problemów do obiektów eksperymentalnych udoskonalających technologię, np.: technologia UWAS - Niemcy, SIEBERSA - Szwajcaria.

Źródła:

Wemer Freisiben, Plastics in municipal incinerations, Europen Centre for Plastics in the Environment, 1994 [28]

Żygadło M., „Eko-Problemy“ 1995, nr 4 [29]

Materiały firmowe THERMOSELECT

2



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Metody termiczne unieszkodliwiania odpadów
Techniki unieszkodliwiania odpadów
unieszkodliwianie odpadów
Metody unieszkodliwiania odpadow- poprawione, pytania dyplomowe
Rozp MZ w sprawie dopuszczalnych sposobów unieszkodliwiania odpadów med i wet
NAZEWNICTWO W PROCESIE TERMICZNEGO PRZETWARZANIA ODPADÓW
2)WYKŁAD 3 ?F UNIESZKODLIWIANIA ODPADÓW
GO, notatek pl wyklad 2 cykl zycia unieszkodliwanie odpadow wyklad
przepisy prawne dotyczace unieszkodliwiania odpadow, BHP, Technik BHP Egzamin Zawodowy, Ochrona środ
sem III GO egz Termiczne przekształcanie odpadów
Raport oddzialywania zakladu unieszkodliwiania odpadow drobiarskich uwagi, PTOŚ, ocena oddziaływania
Wniosek o wydanie zezwolenia na odzysk lub (i) unieszkodliwianie odpadów, OCHRONA ŚRODOWISKA
Metody unieszkodliwiania odpadow word 2003, pytania dyplomowe
Termiczna utylizacja odpadów zwierzęcych
Techniki unieszkodliwiania odpadów, Ze studiów
Zakład Termicznego Przekształcania Odpadów, Budownictwo UTP, I rok, I semestr, Prezentacja
01 15 Wykaz zakładów termicznego przekształcania odpadów med
szpadt,gospodarka odpadami, Termiczne przekształcanie odpadów
Karta usług - wydanie zezwolenia na odzysk lub unieszkodliwianie odpadów, OCHRONA ŚRODOWISKA

więcej podobnych podstron