Technologia zgazowania odpadów w ZZO Nowy Dwór Szansa na innowacyjność polskiej gospodarki odpadami Projekt a realizacja

Transkrypt

1 Technologia zgazowania odpadów w ZZO Nowy Dwór Szansa na innowacyjność polskiej gospodarki odpadami Projekt a realizacja Zakład Zagospodarowania Odpadów Nowy Dwór Sp. z o.o. Gdańsk, r.

2 Wymogi przetwarzania odpadów kalorycznych Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 16 lipca 2015 (Dz. U. z 2015 r., poz. 1277) w sprawie dopuszczenia odpadów do składowania na składowiskach. Od 1 stycznia 2016 r. odpady o kodach , , , oraz z grupy 20 spełniające poniższe kryteria nie mogą być już składowane na składowisku.

3 Sposoby zagospodarowania odpadów kalorycznych pow. 6 MJ/kg Zbycie odpadów w przetargu podmiotom produkującym rdf lub zagospodarowującym w całości odpad np. spalarnie odpadów koszty (od 150 zł/mg odpadu) Wytworzenie paliwa alternatywnego rdf, powiększenie rynku zbytu, sprzedaż do spalarni lub cementowni itp. koszty wybudowania instalacji, koszty produkcji, koszty zbycia/zysk + utrzymanie wymagań dla podmiotów odbierających rdf Zagospodarowanie odpadów we własnym zakładzie koszt budowy instalacji, koszt produkcji + zyski (ciepło/energia)

4 Rodzaje zagospodarowania odpadów kalorycznych Spalanie termiczne przekształcanie odpadów. Piroliza głównie endotermiczny proces przekształcania bogatych w węgiel substancji organicznych przebiegający w środowisku całkowicie pozbawionym tlenu lub w znikomej jego ilości. Zgazowanie transformacja odpadów w obecności czynnika utleniającego (czynnika zgazowującego powietrze, tlen, para wodna). Plazma rozkład zanieczyszczeń w strumieniu plazmowym (nawet o C) stworzonym przez pole elektryczne.

5 Metody termicznego unieszkodliwiania Spalanie jest najbardziej popularną metodą termicznego unieszkodliwiania odpadów komunalnych. Jednym z powodów popularności tej metody jest fakt, że została ona już dobrze zbadana i sprawdzona, również pod względem ekonomicznym (opłacalność). Pozostałe metody termicznego zagospodarowania odpadów nie są aż tak rozpowszechnione. Instalacje do pirolizy czy zgazowania cechują lepszą redukcją zanieczyszczeń do atmosfery, jednak posiadają mniejszą przepustowość instalacji, w porównaniu do tradycyjnej spalarni.

6 Zgazowanie Zgazowanie polega na przemianie stałych i ciekłych substancji takich jak wszelka biomasa, węgiel w gaz składający się głównie z monotlenku węgla i wodoru oraz w mniejszej ilości z ditlenku węgla oraz metanu. Proces ten prowadzony jest w bardzo wysokiej temperaturze (rzędu 1000 o C) w obecności powietrza albo pary wodnej, czyli czynnika zgazowującego. Nad technologią zgazowania trwają obecnie intensywne badania, wynikające z dążenia do zmiany paliw konwencjonalnych w gazowe, które w mniejszym stopniu są źródłem emisji szkodliwych substancji oraz pozwolą wykorzystać wszechobecne odpady jako paliwo.

7 Zgazowanie Procesy fizykochemiczne zachodzące w reaktorze zgazowarki: Suszenie - odparowanie wilgoci; Piroliza; Utlenianie części lotnych (reakcje homogeniczne); Reakcje powierzchniowe (reakcje heterogeniczne). Produktem końcowym zgazowania jest syngaz, a także popioły i żużle.

8 + i - zgazowania odpadów Plusy Minusy Utylizacja odpadów komunalnych, przy jednoczesnym odzysku energii (energia cieplna/energia elektryczna). Eliminacja czynników ryzyka zagrożenia stanu środowiska. Usunięcie źródeł zanieczyszczeń: powietrza, wód gruntowych, podziemnych oraz gleby. Eliminacja odorów składowiskowych. Oszczędność miejsca do składowania odpadów oraz możliwość zagospodarowania tych miejsc w inny sposób. Redukcja wytwarzania z kwater CO 2, metanu i innych szkodliwych związków uwalniających się z zalegających na składowisku odpadów. Wykorzystanie odpadów jako paliwa w instalacji. Wyeliminowanie niebezpieczeństwa awarii i przecieku systemów zbierania odcieków. Zmniejszenie potrzeby wydobycia węgla i wykorzystanie paliwa alternatywnego bez wymaganych nakładów na wydobycie. Możliwość stworzenia rozproszonej struktury sieci elektroenergetycznej, umożliwiającej zwiększenie niezawodności dostaw prądu. Powstanie nowych miejsc pracy. Długi cykl prawno-budowlany inwestycji. Wymagane duże nakłady (środki) inwestycyjne. Trudność w znalezieniu stałego, wydajnego odbiorcy na energię i ciepło wytworzone w instalacji, z uwagi na sezonowość ograniczenie zapotrzebowania na ciepło z procesu. Zmienność wsadu do reaktora. Opór społeczny strach przed nieznanym.

9 Zgazowarka w ZZO Autotermiczny reaktor grawitacyjny zgazowania odpadów komunalnych powstał dzięki współpracy trzech podmiotów: Instytutu Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego PAN w Gdańsku beneficjenta dofinansowania udzielonego przez Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Gdańsku ECO Construction sp. z o.o. w Gdańsku Zakładu Zagospodarowania Odpadów Nowy Dwór Sp. z o.o. Projekt rozpoczął się w 2015 r. uzyskując dofinansowanie z WFOŚiGW w Gdańsku przez IMP. Planowany okres realizacji: 18 miesięcy Kwiecień 2015 Wrzesień 2016

10 Ogólne informacje Pilotażowa instalacja ma na celu przetestowanie technologii umożliwiającej zagospodarowanie odpadów kalorycznych, które dotychczas były unieszkodliwiane poprzez składowanie lub zbywane w przetargu. Tym samym przez zgazowanie możliwe będzie na razie w niewielkiej mierze zmniejszenie ilości składowanych odpadów na kwaterze oraz zmniejszenie wielkość emisji gazów wysypiskowych proporcjonalnie do ilości przetworzonych odpadów w zgazowarce. W projekcie zastosowano technologie, która polega na rozkładzie w warunkach wysokiej temperatury odpadów składających się z plastików, papierów, tekstyliów, biomasy oraz substancji mineralnych w mieszaninę gazów (syngaz).

11 Ogólne informacje Instalacja badawcza posiada wydajności ~100 kg/h co przekłada się na produkcję syngazu na poziomie Nm 3 /h. Instalacja pilotażowa obecnie w niewielkiej mierze zaspokaja aktualne potrzeby zakładu, jednak daje możliwości udoskonalenia metody zgazowania, co w przyszłości może przyczynić się do utworzenia instalacji docelowej. Głównym celem prowadzonych badań jest efektywne zagospodarowanie odpadów o kaloryczności powyżej 6 MJ w reaktorze.

12 Zgazowarka w ZZO Przedsięwzięcie jest realizowane na terenie ZZO Nowy Dwór w wydzielonej części działki nr 217/6.

13 W skład instalacji wchodzi: Kontener (z komorą spalania i reaktorem zgazowującym oraz niezbędną aparaturą) Podajnik paliwa z zasobnikiem Odbiornik popiołu

14 Do zgazowarki kierowane są odpady o kodach: Inne niewymienione odpady Odpady materiałów złożonych (np. tkaniny impregnowane, elastomery, plastomery); Odpady z przetworzonych włókien tekstylnych; Tworzywa sztuczne; Inne odpady (w tym zmieszane substancje i przedmioty) z mechanicznej obróbki odpadów inne niż wymienione w ; Odpady wielkogabarytowe;

15 Wymienione odpady poddaje się rozdrobnieniu na rozdrabniaczu do średnicy 40 mm.

16 Rozdrobnione paliwo kierowane jest do zasobnika za pomocą ładowarki kołowej. Jednorazowy załadunek paliwa pozwala napełnić zasobnik wsadem o masie około 600 kg.

17 Przygotowany surowiec kierowany jest do autotermicznego reaktora zgazowania odpadów, w którym na skutek wysokiej temperatury następuje rozpad części lotnych. W dolnej części reaktora następuje dalsza zmiana wsadu w gaz na skutek reakcji heterogenicznych pomiędzy gazami pirolitycznymi. Zgazowarka wyposażona jest w komorę spalania, która zapewnia utrzymanie gazów spalinowych w temperaturze min. 850 C przez co najmniej 2 sekundy przy zawartości co najmniej 6% tlenu (Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 21 marca 2002 r. w sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów).

18 Etapy realizacji Lp. Etap projektu Termin realizacji 1 Badania zgazowania mieszanek paliwa wtórnego i biomasy w reaktorze Pomian 2 Projekt instalacji autotermicznego zgazowania paliwa odpadowego i oczyszczania syngazu Kwiecień lipiec 2015 Sierpień Budowa i montaż instalacji Wrzesień Październik Uruchomienie instalacji autotermicznego zgazowania 5 Wielowariantowe badania eksperymentalne zgazowania paliwa i oczyszczania syngazu 6 Badania i optymalizacja układu transportu smół i pyłów lotnych do reaktora Listopad grudzień 2015 Styczeń maj 2016 Czerwiec sierpień Podsumowanie projektu Wrzesień 2016

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30 Realizacja Etap 5 Obecnie realizowany jest Etap 5 projektu związany z wielowariantowymi badaniami zgazowania paliwa stałego, który powinien zakończyć się 31 maja. W pierwszej części realizacji etapu 5, prowadzono prace związane z wielowariantowym podawaniem powietrza do reaktora oraz zastosowaniem różnego rodzaju wsadu (odpady drzewne oraz komunalne) do reaktora oraz wyznaczenie pełnej charakterystyki pracy zgazowarki. W pierwszym etapie prac prowadzono próby na odpadach drzewnych. Jednak ze względu na pojawiające się problemy związane z obecnością elementów metalowych oraz nie do końca rozdrobnionych kawałków drewna, prace zostały przerwane i zastosowano rozdrobnione odpady komunalne. Obecnie trwają 12-godzinne testy zgazowarki przez pracowników IMP.

31 Realizacja Etap 5 Podczas zgazowania odpadów komunalnych rejestrowano prawidłową temperaturę w komorze spalania. Duże znaczenie dla stabilnej pracy instalacji zgazowania odegra układ podawania paliwa. Zasobnik na paliwo został zaprojektowany i dostosowany do możliwości związanych z załadunkiem za pomocą łyżki załadowczej. Podczas prowadzonych prac, na zrębkach drzewnych oraz odpadach komunalnych, zaobserwowano problem z kumulacją paliwa w rurze ślimaka za otworem wlotu paliwa do reaktora, który powodował nierównomierne podawanie paliwa do reaktora. Ze względu na pojawiające się problemy z transportem paliwa przeprowadzono modyfikację układu podawania paliwa. Wymieniono wlot paliwa do reaktora, co pozwoliło na stabilne opadanie odpadów komunalnych. Po dokonaniu w/w modyfikacji podczas prowadzonych prób: uzyskano wysoki i stabilny rozkład temperatur w reaktorze na poziomie 1100 C; temperatura w komorze spalania utrzymywała się na poziomie C, bez pracy palnika wspomagającego; układ ślimakowy działał ciągle i stabilnie dozował paliwo do reaktora.

32 Podsumowanie Podstawy technologii zgazowania były już znane w latach dziewięćdziesiątych i na początku dwudziestego wieku jako metoda uzysku gazu z węgla, jednak technologia ta została wyparta w momencie rozpowszechniania się gazu ziemnego. Do technologii zgazowania zaczęto powracać w ostatnich latach XXw., jako do alternatywnej metody uzysku gazu i produkcji energii z pominięciem tradycyjnych metod. W szczególności jest to spowodowane większą troską o ochronę środowiska naturalnego. Obecnie jako kraj w dobie dążenia Unii Europejskiej do wdrożenia zamkniętego systemu obiegu odpadów jesteśmy zobowiązani do szukania kompleksowych rozwiązań zagospodarowania odpadów i poszukiwania innowacyjnych metod wykorzystania olbrzymich zasobów energetycznych jakimi są odpady. Zgazowanie odpadów może pozwolić na powstanie efektywnego systemu gospodarki odpadami połączonego z produkcją energii cieplnej, jak i elektrycznej.

33 Poznanie i wykorzystanie technologii zgazowania odpadów niesie za sobą wiele korzyści dla środowiska i zakładu: Poprzez zgazowanie zmniejszy się ilość składowanych na kwaterze odpadów, powstałe w procesie (popioły, żużle) mogą wynieść około 5% pierwotnej ilości odpadów przeznaczonych do składowania; Emisja do atmosfery jest znikoma i nie przekroczy ona parametrów wynikających z przepisów UE dzięki zastosowaniu komory spalania; Wyeliminowanie odorów, które zostają unieszkodliwione podczas procesu; Możliwość zgazyfikowania dużej gamy odpadów; Uzyskanie korzyści ekonomicznych i ekologicznych; Możliwość wykorzystania energii elektrycznej i cieplnej powstałej podczas procesu dla celów własnych jak również sprzedaż nadwyżek do sieci;

34 Przetwarzanie odpadów za pomocą nowych technologii niesie za sobą wiele pozytywnych skutków. Technologia zgazowania odpadów pomimo mniejszej przepustowości w porównaniu do tradycyjnej spalarni może być procesem lokalnym, który będzie wspomagał mniejsze zakłady, a w konsekwencji cały system gospodarki odpadami (możliwość zagospodarowania odpadów na miejscu bez konieczności wysyłania odpadów np. do spalarni). Dużą zaletą instalacji do zgazowywania, może być wielkość instalacji. Obecna instalacja pilotażowa o wydajności do 100 kg/h zajmuje teren pod dwa kontenery dzięki czemu może zostać ustawiona w wielu lokalizacjach na terenie zakładu, co jest bardzo dobrym ergonomicznym i ekonomicznym rozwiązaniem. Zgazowanie odpadów może umożliwić rozwiązanie problemu składowania odpadów, oraz uregulowanie sytuacji prawnej związanej z odpadami kalorycznymi powyżej 6 MJ/kg. Zgazowanie odpadów komunalnych to proces obiecujący, rokujący pozytywnie na przyszłość, będący jednak cały czas w fazie badań i doświadczeń, przeprowadzanych w Zakładzie Zagospodarowania Odpadów Nowy Dwór sp. z o.o

35 Dziękuje za uwagę!