Spalarnia odpadów czy jest się czego bać?

Transkrypt

1 Spalarnia odpadów czy jest się czego bać? prof. dr hab. inż. Grzegorz WIELGOSIŃSKI Politechnika Łódzka Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska

2 Z czym się nam kojarzy spalarnia odpadów? Czarny dym z komina, Uciążliwy zapach fermentujących odpadów, Gryzonie, muchy, robactwo, Wzmożony ruch śmieciarek, Hałas, Zagrożenia dla zdrowia, Spadek cen nieruchomości, Dioksyny, metale ciężkie 2

3 Nowe polskie spalarnie (XII 2015?) Białystok Mg/rok Kraków Mg/rok Bydgoszcz Mg/rok Poznań Mg/rok Konin Mg/rok Szczecin Mg/rok 3

4 Jak działa spalarnia odpadów? 4

5 Spalarnia odpadów komunalnych Przyjęcie odpadów, Magazynowanie odpadów, Załadunek odpadów, Ruszt, Komora spalania, Odzysk ciepła, Oczyszczanie spalin, Wtórne odpady ze spalarni, Kontrola procesu, Kontrola emisji zanieczyszczeń 5

6 Przyjęcie odpadów 6

7 Przyjęcie odpadów 7

8 Magazyn na odpady tzw. fosa, bunkier 8

9 Załadunek odpadów do spalania 9

10 Załadunek odpadów do spalania MVA Pfaffenau 10

11 Komora spalania 11

12 Konstrukcja rusztów Ruch materiału spalanego na ruszcie 12

13 Temperatura na ruszcie 13

14 Doprowadzenie powietrza wtórnego do komory spalania 2 powietrze wtórne 1 powietrze pierwotne (pod ruszt) 14

15 Ruszt i komora spalania w spalarni odpadów 15

16 Ruszt i komora spalania w spalarni odpadów 16

17 Zanieczyszczenia powstające podczas procesu spalania: Tlenek i dwutlenek węgla (CO i CO 2 ) Pył (z zawartością metali ciężkich szczególnie Hg, Cd, Tl, As, Cu, Cr, Mn, Ni, Pb, Sb, Zn) Związki siarki (SO 2, SO 3, H 2 S, COS) Tlenki azotu (NO, NO 2, N 2 O) Chlorowodór bromowodór i fluorowodór (HCl, HBr i HF) Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), Polichlorowane dibenzo-p-dioksyny i polichlorowane dibenzofurany (PCDD/Fs), Związki organiczne będące produktami częściowego rozkładu termicznego substancji 17

18 Ograniczanie emisji zanieczyszczeń podczas spalania odpadów Metody pierwotne Ingerencja w proces technologiczny termicznego przekształcania odpadów (spalania) i stworzenie takich warunków jego przebiegu, by ilość powstających zanieczyszczeń była możliwie najmniejsza. Metody wtórne Usuwanie zanieczyszczeń metodami fizycznymi, chemicznymi i fizykochemicznymi z gazów odlotowych. 18

19 Ograniczanie emisji zanieczyszczeń metody pierwotne Dobre warunki procesu spalania (niskie stężenie tlenku węgla), Właściwa temperatura w procesie spalania, jej wartość i rozkład temperatur w instalacji spalania, Duże szybkości przepływu spalin, wysoka turbulencja przepływu, Recyrkulacja spalin, Odpowiedni poziom natlenienia strefy spalania. 19

20 Tlenek węgla podczas spalania Wielkie elektrownie (np. Elektrownia Bełchatów), elektrociepłownie (Veolia Łódź), nowoczesne spalarnie odpadów komunalnych stężenie tlenku węgla 1-5 mg/m 3, Kotłownie osiedlowe i blokowe stężenie tlenku węgla mg/m 3, Nowoczesne piece domowe stężenie tlenku węgla mg/m 3, Stare piece domowe stężenie tlenku węgla mg/m 3, 20

21 Oczyszczanie gazów odlotowych metody wtórne Odpylanie: - usuwanie pyłu, - usuwanie metali ciężkich, - usuwanie zaadsorbowanych substancji organicznych, Usuwanie gazów kwaśnych: - związków siarki, - chlorowodoru, bromowodoru i fluorowodoru, Usuwanie tlenków azotu, Usuwanie zanieczyszczeń organicznych i lotnych metali ciężkich. 21

22 Oczyszczanie gazów odlotowych metody wtórne Odpylanie: - Elektrofiltr, - Filtr tkaninowy. Usuwanie gazów kwaśnych: - Metoda mokra, - Metoda półsucha, - Metoda sucha. Usuwanie tlenków azotu: - SCR (katalityczna redukcja), - SNCR (niekatalityczna redukcja). Usuwanie zanieczyszczeń organicznych i lotnych metali ciężkich: - adsorpcja na węglu aktywnym. 22

23 Stężenia zanieczyszczeń w gazie surowym i oczyszczonym [mg/m 3 ] Zanieczyszczenie Gaz nieoczyszczony Gaz oczyszczony Stopień oczyszczenia [%] Wymagania Pył ,94 10 Dwutlenek siarki (SO 2 ) ,67 50 Tlenki azotu (jako NO 2 ) , Chlorowodór (HCl) ,86 10 Fluorowodór (HF) ,96 1 Substancje organiczne (jako TOC) ,00 20 Rtęć (Hg) , Kadm + Tal (Cd + Tl) , Pozostałe metale ciężkie , PCDD/PCDF [ng TEQ/m 3 ] ,

24 Oczyszczanie gazów odlotowych odpylanie Elektrofiltr Znajduje zastosowanie przede wszystkim w dużych spalarniach odpadów komunalnych. Skuteczność odpylania powyżej 99,5 %. Obecnie coraz rzadziej stosowany. 24

25 Oczyszczanie gazów odlotowych odpylanie Filtr tkaninowy Coraz częściej stosowany w ostatnich latach. Skuteczność odpylania powyżej 99 % Dzięki nowoczesnym tkaninom filtracyjnym (teflon) odporny na temperaturę do 250 o C oraz agresywne środowisko. 25

26 Kolumny absorpcyjne w układach oczyszczania spalin 26

27 Instalacje oczyszczania spalin 27

28 Instalacje oczyszczania gazów Adsorpcja zanieczyszczeń organicznych, w tym dioksyn i furanów oraz lotnych metali cięzkich (rtęci, kadmu, arsenu) na węglu aktywnym 28

29 Instalacje oczyszczania gazów Różne rozwiązania techniczne systemów SCR (DeNOx) 29

30 Emisja 30

31 Schemat spalarni Spittelau 31

32 Spittelau po modernizacji Modernizacja wydajność bez zmian - nowe kotły - nowy, większy ruszt - wyższe parametry pary - nowy system oczysz-czania spalin - suchy! 32

33 Kontrola procesu i emisji zanieczyszczeń Liberec Republika Czeska Brugia - Belgia 33

34 Kontrola procesu i emisji zanieczyszczeń 34

35 Monitoring w spalarni odpadów 35

36 Przykład monitoringu 36

37 Monitoring przykład urządzeń pomiarowych 37

38 Pomiar emisji PCDD/Fs (wg PN-EN , -2, -3) 38

39 Społeczna kontrola emisji zanieczyszczeń Spalarnia Spittelau Wiedeń (Austria) 39

40 Społeczna kontrola emisji zanieczyszczeń Tablica wyników ciągłego monitoringu emisji zanieczyszczeń w warszawskiej spalarni odpadów komunalnych ZUSOK Widok od ul. Zabranieckiej 40

41 Bilans masy spalarni odpadów komunalnych 41

42 Odpady wtórne Rodzaj odpadu Żużel i popiół paleniskowy - Przeznaczenie - budowa dróg i elementów budowlanych Popioły lotne Pył z odpylania Placek filtracyjny - odpad niebezpieczny - składowisko odpadów niebezpiecznych Zużyty węgiel aktywny Odzyskany złom - spalenie w spalarni odpadów - odzysk w hucie 42

43 MVA Pfaffenau Wiedeń Mg/rok 43

44 MVA Pfaffenau Wiedeń Mg/rok 44

45 Spalarnie odpadów komunalnych w Europie rok 2010 L.p. Kraj Liczba Piec Piec obrotowy Piec Nowe technologie instalacji rusztowy lub oscylacyjny fluidalny - piroliza lub zgazowanie 1 Austria Belgia Dania Finlandia Francja Holandia Hiszpania Irlandia Luksemburg Niemcy Norwegia Polska Portugalia Republika Czeska Słowacja Szwajcaria Szwecja Węgry Wielka Brytania Włochy Suma

46 Odzysk energii podczas spalania odpadów 46

47 Spalarnia vs. elektrownie - emisja pyłu 47

48 Spalarnia vs. elektrownie - emisja NO x 48

49 Spalarnia vs. elektrownie - emisja SO 2 49

50 Spalarnia vs. elektrownie - emisja rtęci 50

51 Spalarnia vs. elektrownie - emisja kadmu 51

52 Spalarnia vs. elektrownie - emisja dioksyn i furanów 52

53 Emisja dioksyn Polska ,13% 4,57% 0,11% 6,28% 0,04% 0,30% 0,00% Procesy spalania w sektorze produkcji i transformacji energii Procesy spalania poza przemysłem Procesy spalania w przemyśle. Procesy produkcyjne. Zastosowanie rozpuszczalników Transport drogowy. Inne pojazdy i urządzenia 6,69% 15,72% 50,15% Zagospodarowanie odpadów Rolnictwo Inne źródła emisji. 53

54 Warunki spalania (węgla) a emisja dioksyn Stężenie PCDD/Fs w spalinach ng TEQ/m 3 u Masa spalanego węgla Mg/h Strumień gazów spalinowych m 3 /h Współczynnik emisji PCDD/Fs μg TEQ/Mg węgla Kotły energetyczne ze złożem fluidalnym 0, ,025 Kotły energetyczne z paleniskiem pyłowym 0, ,020 Kotły energetyczne z paleniskiem rusztowym 0, ,070 0, ,100 Małe piece do indywidualnego ogrzewania 9,2 0, ,1 0, Grochowalski A., Konieczyński J. - Chemosphere, 2008, 73,

55 Porównanie stężeń dioksyn podczas spalania Niekontrolowane spalanie w pojemniku na śmieci c PCDD ng TEQ/m 3 Fot.: prof. A. Grochowalski Nowoczesna spalarnia odpadów komunalnych c PCDD < 0,1 ng TEQ/m 3 55

56 Znaczące źródła emisji dioksyn wokół nas Niekontrolowane spalanie odpadów, wypalanie traw itp. Fot.: prof. A. Grochowalski Pożary lasów, łąk, pól itp. 56

57 Toksyczność dioksyn Jest całkowicie jasne, że klasyfikacja TCDD dokonana przez IARC jako kancerogen I klasy nie znajduje potwierdzenia. W rzeczywistości wyniki badań wskazują, że TCDD nie jest związkiem kancerogennym dla człowieka w małych dawkach i prawdopodobnie nie jest również kancerogenem w dawkach dużych Cole P., Trchopoulos D., Pastides H., Starr T., Mandel J. S. Dioxin and cancers: a critical review Regulatory Toxicology and Pharmacology, 2003, 38,

58 Kilka faktów naukowych Wszelkie potencjalne zagrożenia rakiem wynikające z zamieszkania w pobliżu komunalnych spalarni odpadów stałych są niezwykle niskie i prawdopodobnie niemierzalne przy pomocy nawet najnowocześniejszych technik epidemiologicznych UK Medicines and Healthcare Products Regulatory Agency - Komisja ds. Rakotwórczości Występowania raka w pobliżu komunalnych spalarni odpadów stałych w Wielkiej Brytanii - protokół COC/00/S1 - marzec

59 Kilka faktów naukowych Ryzyko zachorowania na choroby nowotworowe oraz inne poważne choroby w wyniku zamieszkiwania w pobliżu składowiska odpadów jest ponad 5 razy wyższe niż w przypadku zamieszkiwania w pobliżu spalarni odpadów Moy P., Krishnan N., Ulloa P., Cohen S., Brandt-Raul P. W. Options form management of municipal solid waste in New York City: a preliminary comparison of health risk and policy implications Journal of Environmental Management, 2008, 87,

60 Kilka faktów naukowych Spalanie odpadów stałych nie wywiera wpływu na zawartości dioksyn w krwi populacji mieszkającej w pobliżu spalarni odpadów stałych" M. Fátima-Reis, J. Pereira-Miguel, C. Sampaio, P. Aguiar, J. Maurício-Melim, O. Päpke Determinants of dioxins and furans in blood of non-occupationally exposed populations living near Portuguese solid waste incinerators. - Chemosphere, 2007, 67 (9), S224-S230; M. Fátima-Reis, C. Sampaio, P. Aguiar, J. Maurício-Melim, J. Pereira-Miguel, O. Päpke Biomonitoring of PCDD/Fs in populations living near Portuguese solid waste incinerators: Levels in human milk. - Chemosphere, 2007, 67 (9), S231-S237; N. Ferre-Huguet, M. Nadal, M. Schumacher, J. L. Domingo Environmental impact and human health risk of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans in the vicinity of a new hazardous waste incinerator: a case study. Environmental Science and Technology, 2006, 40 (1), 61-66; 60

61 Kilka faktów naukowych Analiza oddziaływania na środowisko wskazuje, że spalarnia odpadów komunalnych nie jest głównym źródłem dioksyn w swoim otoczeniu i inne stacjonarne źródła emisji maja znacznie większe znaczenie Wang J. B., Wang M. S., Wu E. M. Y., Chang-Chien G. P., Lai Y. C. Approaches adopted to assess environmental impacts of PCDD/F emission from a municipal solid waste incinerator. Journal of Hazardous Materials, 2008, 152,

62 Spalarnia Maishima w Osace 62

63 Nowa spalarnia w Kopenhadze 63

64 Nowa spalarnia w Kopenhadze - trasy zjazdowe 64

65 Nowa spalarnia w Kopenhadze - puszcza kółka dymu 65

66 Dziękuję za uwagę! 66