Forum czystej energii Targi POLEKO Poznań listopada 2009r. Józef Neterowicz

Transkrypt

1 Forum czystej energii Targi POLEKO Poznań listopada 2009r Odpady komunalne jako źródło energii, przykłady rozwiązań szwedzkich. Józef Neterowicz Ekspert ds. Ochrony Środowiska i Energii Odnawialnej Związku Powiatów Polskich Członek Rady Konsultacyjnej ds. Energii w Sejmie RP Prezes firmy Radscan Intervex Polska Sp.z o.o

2 Kilka stwierdzeń dotyczących odpadów komunalnych - Surowe, niesortowane odpady tak, jak surowa biomasa nie palą się - MoŜna wyprodukować więcej energii niŝ moc znamionowa kotła. - Odpady to najtańsze paliwo za które dostawca płaci temu który je utylizuje - Kominy spalarni odpadów komunalnych to najczystsze emitory spalin - 2 tony odpadów komunalnych energetycznie odpowiadają co najmniej 1 tonie węgla - Odpady komunalne warte są co najmniej tyle ile warta jest energia z nich wyprodukowana - Nie waŝne co jest paliwem, waŝne jest to co opuszcza komin ze spalinami - Im bardziej wilgotne odpady tym bardziej jest to opłacalne dla ciepłowni

3 Gospodarka odpadami komunalnymi w Szwecji po 2005 roku.

4 Efekty wydajnej gospodarki odpadami w Szwecji rok 2007 Kg na osobę Udział % Suma produkowanych odpadów rocznie Niebezpieczne, oddzielnie odbierane i przerabiane odpady Odzysk materiałów (segregacja u źródła, kaucje) jako surowiec i produkty Obróbka frakcji biologicznej w celu produkcji biogazu Spalanie z produkcją i odzyskiem energii Kierowane na składowisko odpadów 20 4

5 Czyli tylko tyle zostaje oddane roczniena składowisko przez przeciętnego Szweda z 515 kg odpadów komunalnych 20 kg

6 Roczne udziały różnych paliw w szwedzkim ciepłownictwie oraz emisja CO2/1 MWh przy produkcji ciepła (w Polsce ok. 420 kg CO2/MWh)

7 Rola miejskiejsieci cieplnej w przyjmowaniu i dystrybucji różnego rodzaju energii cieplnej Ciepło odpadowe z przemysłu Bioenergia Energia z odpadów Produkcja paliw do pojazdów Elektrociepłownia

8 Co to sąwilgotne paliwa? Paliwa w których zawartość wody stanowi więcej niŝ 20%. Zaliczamy do nich m.in. biomasę, odpady komunalne, gaz ziemny i węgiel brunatny

9 Powody dla których zaczęto palićw Szwecji mokrymi paliwami stałymi. Wysokie koszty przygotowania suchego biopaliwa powodujące wysoką jego cenę w porównaniu z mokrymi. Wynalezienie technologii skraplania spalin. Istniejący stały odbiorca odzyskanej energii ze spalin: sieć cieplna Względy praktyczne: - zbiórka - przechowywanie - łatwy transport

10 Skład biomasy drewnianej Woda, 50% Węgiel, 24,5% Wodór, 3,1% Tlen, 21,8% Popiół, 0,55% Chlorki, 0,03% Siarka, 0,02% Cipło spalania suchej biomasy wynosi 18 MJ/kg (węgla ok. 24 MJ/kg) Palne

11 Skład odpadów komunalnych Chlorki, 0,4% Woda, 45% Węgiel, 22% Wodór, 3,3% Tlen, 20,3% Popiół, 8,6% Siarka, 0,1% Ciepło spalania suchych odpadów komunalnych wynosi 16 MJ/kg (węgiel ok. 24 MJ/kg) Palne

12 Spalanie mokrego paliwa Sposób tradycyjny Odparowanie wilgoci Spalanie Odzysk energii Oczyszczanie i emisja spalin

13 Mokry ekonomizer Wymiennik ciepła rurowy

14 Spalanie paliwa mokrego Metoda nr 1 Odparowywanie wilgoci Spalanie Tradycyjny odzysk energii poprzez chłodzenie spalin (ekonomizer) Dodatkowy odzysk energii przez skraplanie pary wodnej w spalinach Oczyszczanie i emisja spalin

15 pierwotnego Wentylatory powietrza p wtórnego Schemat P&I skraplanie spalin w skraplaczu RECO-FLUE (metoda 1) a Paliwo Kocioł Cyklon Wentylator spalin Elektrofiltr Palenisko Komin Skraplacz aspalin RECO- FLUE Odmgławiacz

16 Skraplacz spalin wymiennik płaszczowo-rurowy Skraplacz spalin dla eon Mälarvärme AB, Örebro Szwecja

17 Skraplacz spalin - skruber

18 Skruber Bezpośrednie chłodzenie spalin Skraplająca Chłodnica Spalin Wysoko temperaturowy Ekonomizer

19 Zalety skraplania spalin. Odzyskuje energięcieplnąze spalin do temperatury punktu rosy oraz energięzmiany stanu skupienia pary wodnej znajdującej sięw nich. Zwiększa sprawnośćukładu o ok. 25% zależnie od zawilgocenia paliwa i temperatury wody powrotnej w sieci cieplnej. Sprawia ze sprawnośćsystemów kotłowych opalanych mokrym paliwem zbliża się do węglowych (80%). Ułatwia oczyszczanie spalin szczególnie trudnych paliw.

20 Spalanie paliwa mokrego Metoda nr 2 Odparowywanie wilgoci Spalanie Tradycyjny odzysk energii (ekonomizer) Dodatkowy 1stopień odzysku energii poprzez skraplanie pary wodnej w spalinach Dodatkowy 2 Oczyszczanie i stopień odzysku emisja spalin energii poprzez dalsze osuszanie spalin i przekazanie wilgoci do kotła przez powietrze spalania

21 Wentylator powietrza pierwotnego Schemat P&I skraplanie spalin w skraplaczu RECO-FLUE (metoda 2) Went.pow pierwotn. Wentylator powietrza wtórnego Elektrofiltr Paliwo Kocioł Cyklon K K Palenisko Wentyla -tor spalin Komin Skraplacz spalin K RECO- FLUE Ciepła woda wylot Ciepła woda wlot Dogrzewacz powietrza Odmgławiacz P NawilŜacz powietrza spalania ROTO-FLUE

22 RECO ROTO FLUE Visby Skraplacz spalin i nawilŝacz powietrza spalania w Visby Energi AB Gotlandia

23 Zalety nawilżania powietrza spalania. Odzyskuje energięcieplnąz ochłodzonych czystych spalin do temperatury ok. 40 C, przekazuje wilgoć powietrzu spalania. Podwyższa temperaturępunktu rosy, przez to odbiornik ciepła (sieć cieplna) może mieć temperaturę nawet pow. 65 C. Zwiększa dodatkowo sprawnośćo ok.10% zależnie od zawilgocenia paliwa i temperatury wody powrotnej w sieci. Sprawia ze sprawnośćsystemów kotłowych opalanych mokrym paliwem osiągająponad 95% czyli o wiele więcej niżkotły opalane węglem!!!

24 W którym miejscu odzyskuje się energię ze skraplania spalin w tradycyjnym ZTO? To tutaj odzyskuje się energię ze skraplania spalin.

25 Dodatkowy odzysk energii w kotle opalanym biomasądzięki skraplaniu spalin (+25%) i nawilżaniu powietrza spalania (+10%). Odzysk energii (MW) 35% !!! Kocioł 12 MW Temperatura spalin 150oC Paliwo zrębki o wilgotności wg.tabelki poniŝej Przykład dla paliwa o 50% wilgotności Temperatura powrotu wody w sieci cieplnej (oc)

26 Energy output from 1 kg/s wood 50% moisture Skąd bierze się ta dodatkowa energia? Odzysk energii z 1 kg/s drewna o wilgotności 50% Efficiency (%) Energy output (kw) Drewno o 50% wilgotnoci NiŜsza lub Efektywna wartość cieplna: 8123 kj/kg mokrego paliwa WyŜsza lub Kaloryczna wartość cieplna10691 kj/kg mokrego paliwa Energy output wet Energy output dry Effective efficiency Calorific efficiency Flue gas temperature ( C) Punkt rosy Temperatura spalin ( o C)

27

28

29 Układ technologiczny nowoczesnej spalarni odpadów komunalnych 0 emisyjnej do wody według najnowszej technologii. Uzdatniona woda kotłowa Woda,węgiel aktywny Ca(OH)2 Sieć cieplna (powrót) PALENISKO KOCIOŁ FW W Q SS Komin DODATKOWY ODZYSK ENERGII ZE SKROPLNYCH SPALIN ścieki MF UF CO 2 RO EDI woda, kondensat para wodna TRADYCYJNA CZĘŚĆ ENERGETYCZNA (TURBINA UPUSTOWA CHŁODZONA SIECIĄ CIEPLNĄ + GENERATOR FW filtr workowy W wentylator spalin Q Quench SS skraplacz MF mikrofiltr UF ultrafiltr CO2 membrana usuwająca CO2 RO odwrotna osmoza EDI - elektrodejonizator ścieki Dodatki Przed filtrem workowym -woda do obniŝenia temperatury spalin i podwyŝszenia wilgotniści -wegiel aktywny do usunięcia dioksyn -Ca(OH)2 do neutralizacji SO2, HCL, HF Membrany - energia elektryczna - NaOH do neutralizacji wody - spręŝone powietrze do redukcji CO2 - chemikalia do czyszczenia membran ścieki

30 Poziomy dopuszczalnych emisji do atmosfery w(mg/nm3)- stan obecny Odpady+ bio przemysł Opady +bio < 50MW Odpady + bio MW Odpady + bio >100MW Węgiel < 50 MW Węgiel > 500 MW Odpady + bio cement Odpady < 6 ton/h Odpady 6-25 ton/h Rzeczywiści e zmierzone ze spalarni odpadów Pyły lotne ,5 HCl ,1 HF NOx jako NO ,7 SO ,2 TOC Cd+Tl 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Hg 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+ 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Dioksyny i Furany 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 CO ,8 Dioksyny i furany w ng/nm3

31 Cena paliwa konieczna dowyprodukowania 1 MWh el.w Szwecji w przeliczeniu na PLN bez dotacji, podatków i opłat.

32 Kosztystałe i ruchome kosztów produkcji energii el. w (groszach/ kwh el.) z różnych paliw w Szwecji bez podatków, VAT i subwencji państwowych.

33 Struktura kosztów w spalarniach odpadów w Szwecji na przykładzie spalarni w Sztokholmie ( Mg/rok)

34 Struktura przychodów spalarni odpadów w Szwecji na przykładzie spalarni w Sztokholmie ( Mg/rok) Dzięki przyłączeniu do sieci cieplnej głównym nieporównywal - nie największym przychodem spalarni odpadów komunalnych jest sprzedaŝ energii cieplnej ze skojarzenia i skraplania spalin.

35 Przychody spalarni dla Krakowa Ilość odpadów Mg/rok Wilgotność 42% Opłata na bramie 100 PLN/Mg 26% Wybudowana przy sieci cieplnej Para wodna w kotle o parametrach 400 C i 40 bar, Moc 54,3 MW Przychody za sprzedaną energię elektryczną PLN/rok ( 13,2 MW) 31% Przychody za sprzedzną energię cieplną ze skojarzenia PLN/rok ( 41,1 MW ) 34% Przychody za sprzedaną energię cieplną ze skaplania spal PLN /rok ( 8,9 MW) 7,5% Zarobek z wykorzystania ciepłego kondensatu jako wody DEMI zamiast wody pitnej PLN/rok ( 9 m3 / h, temp.50oc) 1,5% Gdy zrezygnujemy ze skraplania i skojarzenia to by zachować tę samą rentowność instalacji musimy podnieść opłatę na bramie ze 100 PLN /Mg do 262 PLN/Mg!!!

36 Struktura przychodów dla przyszłej spalarni dla Krakowa

37 Struktura przychodów dla przyszłej spalarni jedynie opartej na sprzedaży energii elektrycznej dla Krakowa

38 Podstawowe parametry dla spalarni odpadów czyli co jest ważne przy planowaniu spalarni odpadów Ilość odpadów (tonach/rok) Wartośćkaloryczna(zależy od wilgotności, ilości części palnych Sprawność kotła Dane podstawowe Ilość godzin pracy kotła Koszt składowania 1 tony odpadów Kto jest właścicielem odpadów

39 Podstawowe parametry dla spalarni odpadów czyli co jest ważne przy planowaniu spalarni odpadów cd. Cena instalacji Wielkość grantu Cena

40 Podstawowe parametry dla spalarni odpadów czyli co jest ważne przy planowaniu spalarni odpadów cd. Koszty eksploatacji utrzymanie ruchu koszty mediów koszty obsługi koszty za składowanie popiołów Podatki za emisję Amortyzacja Koszty finansowe Koszty

41 Podstawowe parametry dla spalarni odpadów czyli co jest ważne przy planowaniu spalarni odpadów cd. Ilość godzin produkcji energii elektrycznej Ilośćgodzin sprzedaży energii cieplnej Cena sprzedaży energii elektycznej Cena sprzedaży energii cieplnej Opłata na bramie Sprzedaż złomu (Al +Fe) Przychody

42 Co robić? Minimalizować strumień odpadów Odzyskiwać o ile to bardziej opłacalne niŝ przychody ze sprzedaŝy energii Najlepiej wydzielać u źródła frakcję organiczną dla produkcji biometanu Spalarnie mają pracować w skojarzeniu z odzyskiem energii i wody ze spalin Wykorzystywać istniejące sieci cieplne do zagospodarowania ciepła Wykorzystać pieniądze unijne bo taka szansa juŝ się nie powtórzy Odpady i sieć cieplna własnością samorządów

43 Główna siedziba w Polsce Dziękuję za uwagę! Telefon: jozef.neterowicz@radscan.se, jn@zpp.pl