WSPÓŁSPALANIE ODPADÓW

Transkrypt

1 WSPÓŁSPALANIE ODPADÓW

2 MECHANIZMY SPALANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH

3 MECHANIZM SPALANIA ODPADÓW KOMUNALNYCH 1. Odpady komunalne w przewaŝającej mierze składają się z substancji organicznych 2. Ich mechanizm spalania jest zbliŝony do spalania biomasy 3. Dominuje rozkład termiczny spalanie znacznej ilości części lotnych, a następnie pozostałości koksowej 4. Tylko niektóre składniki odpadów mają zdecydowanie innych mechanizm spalania (np. tworzywa sztuczne)

4 ROZKŁAD TERMICZNY I SPALANIE LOTNYCH PRODUKTÓW ROZKŁADU 1. Istotną przeszkodą dla szybkiej pirolizy odpadów komunalnych jest: Zawilgocenie metali i innych ciał inertnych (kamienie, gruz, i inne), które akumulując ciepło obniŝają temperaturę pirolizy i ją spowolniają. 2. Obecność metali w odpadach modyfikuje proces pirolizy papieru i polietylenu.

5 SPALANIE PRODUKTÓW PIROLIZY ODPADÓW KOMUNALNYCH Spalanie części lotnych jest podobne, jak dla drewna WydłuŜonym płomieniem, Stosunkowo niską temperaturą, DuŜym udziałem CO w spalinach. Spalanie pozostałości koksowej jest podobne, jak koksu z biomasy: Koks z pirolizy jest reaktywny, Szybkość utleniania koksu jest kontrolowana przez dyfuzje tlenu do wnętrza porowatych cząstek.

6 MECHANIZMY SPALANIA OSADÓW ŚCIEKOWYCH

7 SUSZENIE OSADÓW ŚCIEKOWYCH Udział wody w osadach ściekowych: stan mokry: 85-90%, stan ciastowaty: 65%, stan granulowany: 10-25%. Postać osadu mokra ciastowata granulowana Czas

8 MECHANIZM SPALANIA OSADÓW ŚCIEKOWYCH RóŜny od mechanizmu spalania węgla z powodu: duŝego uwodnienia: 65-75% duŝego udziału substancji mineralnej: 50% m.s.) duŝego udziału części lotnych: (90% w substancji palnej).

9 ROZKŁAD TERMICZNY OSADÓW ŚCIEKOWYCH zaczyna się od 150 C, zachodzi prawie równocześnie z fazą suszenia, dynamika wydzielania części lotnych jest większa niŝ w przypadku węgla brunatnego,

10 SPALANIE POZOSTAŁOŚCI KOKSOWEJ Z ODGAZOWANIA OSADÓW ŚCIEKOWYCH Jest stosunkowo szybkie z powodu: duŝej reaktywności, duŝej porowatości, małej zawartości węgla(10% m.s.).

11 POWODY WSPÓŁSPALANIA ODPADÓW 1. Wielkie koszty spalarni odpadów 2. DuŜe strumienie odpadów do termicznego przekształcenia 3. Znaczna wartość energetyczna wielu typów odpadów 4. Opłaty za spalanie odpadów (zyskowność)

12 ZASTOSOWANIA WSPÓŁSPALANIA ODPADÓW CIEPŁOWNICTWO ENERGETYKA (KOTŁY PYŁOWE I FLUIDALNE) PRZEMYSŁ CEMENTOWY INNE

13 ODPADY NADAJĄCE SIĘ DO WSPÓŁSPALANIA W ENERGETYCE Odpady komunalne Osady ściekowe Muły ze wzbogacania węgla Odpady rafineryjne Odpady z przemysłu papierniczego Odpady zwierzęce Paliwa z odpadów (RDF)

14 ZAGROśENIA WYNIKAJĄCE ZE WSPÓŁSPALANIA ODPADÓW 1. Pogorszenie stabilności spalania 2. Zwiększenie emisji NO x, SO 2, CO i pyłu 3. Zwiększenie emisji WWA, PCDDs/PCDFs i PCBs 4. Psucie popiołu

15 PROBLEMY ZE WSPÓŁSPALANIEM ODPADÓW W ELEKTROWNIACH 1. Obawy zaostrzenia: limitów emisji zanieczyszczeń z kotłów, w których współspala się odpady. 2. ZagroŜenia dla obsługi kotłów w wyniku kontaktu z niektórymi z typów odpadów. 3. Złowonność niektórych typów odpadów. 4. Trudności z transportem

16 NIEKTÓRE PROBLEMY TECHNICZNE WSPÓŁSPALANIA ODPADÓW

17 NIEKTÓRE PROBLEMY TECHNICZNE SPALARNI ODPADÓW STAŁYCH 1. Korozja chlorowa powierzchni ogrzewalnych 2. Przepalanie się rusztów 3. Zanieczyszczanie się powierzchni ogrzewalnych 4. Spiekanie się popiołu i defluidyzacja złoŝa (w paleniskach fluidalnych)

18 SPALANIE ODPADÓW SPIEKANIE POPIOŁU Aglomeracja złoŝa fluidalnego w wyniku spalania osadów ściekowych Mineur M., The behaviour of a stationary fluidised bed upon the combustion of sewage sludge, VGB PowerTech, 12, 2002, pp

19 ZANIECZYSZCZENIE POWIERZCHNI OGRZEWALNYCH

20 KOROZJA POWIERZCHNI OGRZEWALNYCH

21 RACJONALNOŚĆ WSPÓŁSPALANIA ODPADÓW Współspalanie odpadów komunalnych z węglem: Mało racjonalne z powodu duŝych róŝnic właściwości obu typów paliw, Dopuszczalny udział w całkowitym strumieniu paliwa: 10%

22 RACJONALNOŚĆ WSPÓŁSPALANIA ODPADÓW Współspalanie PAKOM z węglem: Polecane z powodu zbliŝonych właściwości obu typów paliw, Nadaje się do palenisk rusztowych, pyłowych i fluidalnych

23 WSPÓŁSPALANIE PRZETWORZONYCH ODPADÓW W KOTŁACH ENERGETYCZNYCH

24 WSPÓŁSPALANIE ODPADÓW TYPU RDF: W KOTŁACH ENERGETYCZNYCH Kocioł pyłowy do bloku o mocy 400 MW el (U.S.A., rodzaj paliwa odpadowego: RDF udział w strumieniu paliwa: 2-5%, nieznaczne pogorszenie sprawności kotła, niewielkie zmiany emisji zanieczyszczeń do powietrza.

25 WSPÓŁSPALANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCH

26 PALENISKA DO WSPÓŁSPALANIA OSADÓW ŚCIEKOWYCH Z WĘGLEM osadów ściekowe: 65% wody Rusztowe (nie polecane), Pyłowe (w ograniczonym zakresie) Fluidalnych (polecane)

27 WSPÓŁSPALANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCH Z WĘGLEM W KOTŁACH RUSZTOWYCH Wymagania i efekty: Ograniczenie udziału osadu: < 30% (lepiej < 10%), Zwiększenie emisji zanieczyszczeń: SO 2, CO, NO x i pyłu, Zwiększenie udziału metali cięŝkich w ŜuŜlu.

28 EMISJA Z KOTŁA RUSZTOWEGO: WSPÓŁSPALANIE OSADU ŚCIEKOWEGO Z WĘGLEM Porównanie emisji zanieczyszczeń podczas współspalania osadu ściekowego z węglem kamiennym w kotle rusztowym OR-16 Składnik mg/m 3 CO SO 2 NO x Pył Spalanie węgla 83,2 1163,1 148,6 47,7 Spalanie węgla z osadem ściekowym 148,0 1591,8 240,6 184,9

29 WSPÓŁSPALANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCH Z WĘGLEM W KOTŁACH PYŁOWYCH Ze względu na stan osadu ściekowego rozróŝnia się spalanie osadu: suszonego < 10% wody (granulat lub postać pylista), o udziale wody do 65% wody.

30 WSPÓŁSPALANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCH Z WĘGLEM w PF Kocioł pyłowy

31 WSPÓŁSPALANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCH Z WĘGLEM W KOTŁACH FLUIDALNYCH Ze względu na mechanizm spalania paliw stałych w złoŝu fluidalnym: duŝa pojemność cieplna, duŝy czas przebywania, łatwość suszenia, fluidalne współspalanie osadów ściekowych z węglem jest najbardziej efektywne.

32 WSPÓŁSPALANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCH Z WĘGLEM BRUNATNYM W KOTLE FLUIDALNYM

33 WSPÓŁSPALANIE ODPADÓW SZPITALNYCH Współspalanie odpadów szpitalnych z węglem w małych kotłach ciepłowniczych jest to naganna praktyka, poniewaŝ: temperatura spalania jest niska, jest brak kontroli warunków spalania, zwykle brakuje węzła oczyszczania spalin.

34 PRZYKŁADY WSPÓŁSPALANIA ODPADÓW W DUśEJ SKALI

35 Przykotłowa instalacja paliwowa mączki mięsno-kostnej w Hafen (Niemcy)

36 Doprowadzanie mączki mięsno-kostnej do kotła (El. Riedersbach w Niemczech)

37 SPALANIE ODPADÓW W CEMENTOWNI

38 PRZYCZYNY DLA KTÓRYCH WARTO SPALAĆ ODPADY W CEMENTOWNI 1. Proces wypalania klinkieru i kalcynacja są procesami bardzo energochłonnymi: 3-4 GJ/Mg dla metody suchej 5-6,4 GJ/Mg dla metody mokrej 2. Warunki w cementowym piecu obrotowym sprzyjają całkowitemu wypaleniu paliwa temperatura: ok o C czas przebywania: > 3 s 3. Atmosfera alkaliczna w cementowym piecu obrotowym sprzyja wiązaniu zanieczyszczeń kwaśnych (SO 2, HCl) 4. Metale cięŝkie są efektywnie wiązane w klinkierze

39 Uzysk ciepła z paliw alternatywnych w przemyśle cementowym w Polsce w latach ,6 Uzysk ciepła, % ,9 18,4 13,9 9,9 6,5 4,0 1,3 1,4 2,1 1,2 2, WSPÓŁSPALANIE ODPADÓW W SUCHYM PIECU CEMENTOWYM A EMISJA DWUTLENKU SIARKI I CHLOROWODORU, Robert OLENIACZ

40 ZaleŜność pomiędzy emisją SO2 i całkowitą ilością siarki wprowadzanej w paliwach WSPÓŁSPALANIE ODPADÓW W SUCHYM PIECU CEMENTOWYM A EMISJA DWUTLENKU SIARKI I CHLOROWODORU, Robert OLENIACZ

41 ZaleŜność pomiędzy emisją HCl i ilością chloru wprowadzaną w paliwach alternatywnych WSPÓŁSPALANIE ODPADÓW W SUCHYM PIECU CEMENTOWYM A EMISJA DWUTLENKU SIARKI I CHLOROWODORU, Robert OLENIACZ

42 SPALANIE OPON W CEMENTOWNI

43 SPALANIE OPON W CEMENTOWNI