Heat generation from municipal waste in a steam boiler with a retort burner

Podobne dokumenty
Emissions for environment, that are gotten in result of producing energy on the basis of modern alternative fuels and hard coal

SEMINARIUM. Produkcja energii z odpadów w technologii zgazowania Uwarunkowania prawne i technologiczne

KONTROLA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ Z INSTALACJI SPALANIA ODPADÓW

Paliwa alternatywne jako odnawialne źródła energii w formie zmagazynowanej. Prezentacja na podstawie istniejącej implementacji

Spalarnia. odpadów? jak to działa? Jak działa a spalarnia

Współspalanie paliwa alternatywnego z węglem w kotle typu WR-25? Dr inż. Ryszard Wasielewski Centrum Badań Technologicznych IChPW

Kontrolowane spalanie odpadów komunalnych

Zakłady Pomiarowo-Badawcze Energetyki ENERGOPOMIAR Sp. z o.o.

Szkolenie techniczne Urządzenia grzewcze małej mocy na paliwa stałe wyzwania środowiskowe, technologiczne i konstrukcyjne Katowice

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 753

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 073

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 073

Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach

POLSKA IZBA EKOLOGII. Propozycja wymagań jakościowych dla węgla jako paliwa dla sektora komunalno-bytowego

Polskie technologie stosowane w instalacjach 1-50 MW

Dr Sebastian Werle, Prof. Ryszard K. Wilk Politechnika Śląska w Gliwicach Instytut Techniki Cieplnej

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (Pobieranie próbek) Metoda badawcza

Najlepsze dostępne technologie i wymagania środowiskowe w odniesieniu do procesów termicznych. Adam Grochowalski Politechnika Krakowska

Termiczne przekształcanie odpadów płyt drewnopochodnych, wymogi i technologie

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 950

RESEARCH REPORTS MINING AND ENVIRONMENT. Kwartalnik Quarterly 1/2010

1. W źródłach ciepła:

STRABAG Sp. z o.o. Ul. Parzniewska Pruszków

Bezpieczeństwo ekologiczne współspalania odpadów w piecach cementowych. Dyrektor ds. Produkcji Paweł Zajd

Część I. Obliczenie emisji sezonowego ogrzewania pomieszczeń (E S ) :

Paliwa z odpadów - właściwości

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (Pobieranie próbek) Metoda badawcza

Rodzaj nadawanych uprawnień: obsługa, konserwacja, remont, montaż, kontrolnopomiarowe.

PALIWA ALTERNATYWNE W CEMENTOWNI NOWINY

Wpływ Zakładu Unieszkodliwiania Stałych Odpadów Komunalnych w Warszawie na jakość powietrza

Niska emisja sprawa wysokiej wagi

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 797

EKOZUB Sp. z o.o Żerdziny, ul. Powstańców Śl. 47 Tel ; Prelegent: mgr inż.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1134

do przetargu na Wykonanie pomiarów gwarancyjnych instalacji katalitycznego odazotowania spalin na bloku nr 5 5 (dalej Ogłoszenie Ogłoszenie )

Katowicki Węgiel Sp. z o.o. CHARAKTERYSTYKA PALIW KWALIFIKOWANYCH PRODUKOWANYCH PRZEZ KATOWICKI WĘGIEL SP. Z O.O.

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (emisja, imisja)

Od uwęglania wysegregowanych odpadów komunalnych w wytwórniach BIOwęgla do wytwarzania zielonej energii elektrycznej

Elektrofiltry dla małych kotłów na paliwa stałe. A. Krupa A. Jaworek, A. Sobczyk, A. Marchewicz, D. Kardaś

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1357

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1008

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1028

Emisja pyłu z instalacji spalania paliw stałych, małej mocy

Nie taki węgiel straszny jak go malują Omówienie właściwości ogrzewania paliwami stałymi (nie tylko węglem). Wady i zalety każdego z paliw

Paliwa z odpadów możliwości i uwarunkowania wdrożenia systemu w Polsce

Doświadczenia ENEGRA Elektrownie Ostrołęka SA w produkcji energii ze źródeł odnawialnych

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 799

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 975

Zagadnienia bezpieczeństwa współspalania paliw alternatywnych w cementowniach

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (emisja, imisja)

LABORATORIUM ENERGETYCZNE

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (emisja, imisja)

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 797

Co można nazwać paliwem alternatywnym?

Agencja Rynku Energii S.A. G Warszawa 1, skr. poczt. 143

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 161

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1267

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1111

Wtórne odpady ze spalania odpadów komunalnych. Bariery i perspektywy ich wykorzystania

Kontrola procesu spalania

LABORATORIUM ENERGETYCZNE

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 769

Paliwo alternatywne na bazie sortowanych odpadów komunalnych dla przemysłu cementowego

Proces Innowacji. Emilia den Boer Ryszard Szpadt Politechnika Wrocławska. Urząd Marszałkowski Dolnego Śląska. Wrocław, 23 listopad 2011

DECYZJA Nr PZ 43.3/2015

PEC S.A. w Wałbrzychu

Dyrektywa IPPC wyzwania dla ZA "Puławy" S.A. do 2016 roku

klasyfikacja kotłów wg kryterium technologia spalania: - rusztowe, - pyłowe, - fluidalne, - paleniska specjalne cyklonowe

Konsekwencje termodynamiczne podsuszania paliwa w siłowni cieplnej.

Lista badań prowadzonych w ramach zakresu elastycznego nr AB 550

Wprowadzanie do obrotu nowych produktów powstałych z odpadów. Doświadczenia, wdrożenia dla gospodarki

Redukcja NOx w kotłach OP-650 na blokach nr 1, 2 i 3 zainstalowanych w ENERGA Elektrownie Ostrołęka SA

SBB Bogdan Chobel. Sprawozdanie nr 316/SE/16 LABORATORIUM BADAŃ I EKSPERTYZ

Wybrane aspekty odzysku energii z odpadów. Dr inż. Ryszard Wasielewski Centrum Badań Technologicznych IChPW

NISKA EMISJA. -uwarunkowania techniczne, technologiczne i społeczne- rozwiązania problemu w realiach Polski

Dostosowanie Elektrowni Skawina S.A. do produkcji energii odnawialnej z biomasy jako główny element opłacalności wytwarzania energii elektrycznej

Budowa układu wysokosprawnej kogeneracji w Opolu kontynuacją rozwoju kogeneracji w Grupie Kapitałowej ECO S.A. Poznań

NOWOCZESNE TECHNOLOGIE WYTWARZANIA CIEPŁA Z WYKORZYSTANIEM ODPADÓW KOMUNALNYCH I PALIW ALTERNATYWNYCH - PRZYKŁADY TECHNOLOGII ORAZ WDROŻEŃ INSTALACJI

Grupa Azoty Zakłady Chemiczne Police S.A. Centrum Analiz Laboratoryjnych Dział Analiz Środowiskowych i Energetycznych LABORATORIUM ENERGETYCZNE

Zał.3B. Wytyczne w zakresie określenia ilości ograniczenia lub uniknięcia emisji zanieczyszczeń do powietrza

Uwarunkowania dla wykorzystania paliw z odpadów w energetyce i ciepłownictwie

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1593

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: RBM SE-s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Eliminacja smogu przez zastosowanie kotłów i pieców bezpyłowych zintegrowanych z elektrofiltrem

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1078

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1267

Sprawozdanie z pomiarów emisji nr 135a/10 (zbiornik na olej opałowy lekki o pojemności 60 m 3 )

POTENCJAŁ WYKORZYSTANIA ODPADÓW BIODEGRADOWALNYCH NA CELE ENERGETYCZNE W WOJEWÓDZTWIE POMORSKIM

Współspalanie odpadów komunalnych i osadów ściekowych w elektrociepłowniach - czy jest taka możliwość? Dr inż. Ryszard WASIELEWSKI

WSTĘPNE BADANIA NAD MOŻLIWOŚCIĄ WYKORZYSTANIA PRZEPRACOWANYCH OLEJÓW JAKO KOMPONENTÓW DO PRODUKCJI PALIWA. 1. Wstęp

ELEKTROWNIA SKAWINA S.A.:

LABORATORIUM SPALANIA I PALIW

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 933

Odpowiedzi na niektóre pytania zadane podczas posiedzenia Komisji Gospodarki Komunalnej i Ochrony Środowiska Budowa ZTPOK dla BTOM

PL B1. Zakłady Budowy Urządzeń Spalających ZBUS COMBUSTION Sp. z o.o.,głowno,pl BUP 04/06

Energetyczne wykorzystanie stałych paliw wtórnych z odpadów (SRF) na przykładzie instalacji współspalania paliw w Cementowni Chełm

SBB Bogdan Chobel. Sprawozdanie nr 704/SE/15 LABORATORIUM BADAŃ I EKSPERTYZ. z pomiarów emisji zanieczyszczeń pyłowych do powietrza wykonanych dla

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1069

regard to ecodesign requirements for solid fuel boilers, Brussels, XXX [ ](2013) XXX draft, Tabela 1a, Załącznik 1.

Transkrypt:

Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska ISSN 1733-4381, vol. 17, issue 2 (2015), p. 93-104 http://awmep.org Heat generation from municipal waste in a steam boiler with a retort burner Eugeniusz ORSZULIK 1 1 Główny Instytut Górnictwa, 40 116 Katowice, pl. Gwarków 1, Polska tel., fax: +48322592267, e-mail:e.orszulik@gig.eu Abstract The paper presents a concept of producing energy on the basis of modern alternative fuels to be burnt in low- and mediumpower stoker-fired boilers. The thermal energy contained in water vapour and hot water will be utilized in producing, in association, of electrical energy, and for heating of cubature objects. Modern alternative fuels in the form of pellets will be produced from hard coals and municipal waste other than hazardous. There have been presented the properties of alternative fuels obtained, and the concept of their utilization in the process of energy production in co-generation. Keywords: waste, fuel, boiler, combustion, emission Streszczenie Wytwarzanie ciepła z odpadów komunalnych w kotle parowym z palnikiem retortowym W artykule przedstawiono koncepcję wytwarzania ciepła na bazie nowoczesnych paliw alternatywnych spalanych w kotle parowym z palnikiem retortowym małej i średniej mocy. Wytwarzana energia cieplna w parze wodnej wykorzystana może być do produkcji energii elektrycznej w skojarzeniu oraz do celów grzewczych obiektów kubaturowych. Nowoczesne paliwa alternatywne wytwarzane są w postaci peletów z węgli kamiennych i odpadów komunalnych. Przedstawiono własności otrzymanych paliw alternatywnych oraz koncepcję ich zastosowania w procesie wytwarzania ciepła w kogeneracji. Słowa kluczowe: odpad, paliwo, kocioł, spalanie, emisja 1. Wstęp Ze względu na ciągły wzrost zapotrzebowania ciepła i energii elektrycznej należy sięgać po nowe źródła paliw alternatywnych [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11]. Opracowano technologię produkcji nowoczesnych alternatywnych paliw [5,12] z mieszanki węgla kamiennego typu MII i odpadów komunalnych innych niż niebezpieczne. Wytworzone paliwa zastosowane są w procesie wytwarzania ciepła i energii elektrycznej w skojarzeniu w proces spalania w kotle parowym z palnikiem retortowym, [12,13,14,15]. W technologii wytwarzania peletów zastosowano odpady: kod 19 12 10 odpady palne (paliwo alternatywne) wytworzone w instalacji do segregowania (zmieszanych) odpadów komunalnych kod 20 03 01, kod 19 08 05 ustabilizowane komunalne osady ściekowe. Założeniem zastosowania nowoczesnych alternatywnych paliw [16,17,18,19,20,21,22] było : zmniejszenie kosztów pozyskania energii, częściowe zastąpienie paliwa pierwotnego jakim jest węgiel kamienny paliwem alternatywnym wytworzonym z odpadów komunalnych innych niż niebezpieczne, nie nadających się do dalszego odzysku, dostarczanych z instalacji do segregowania odpadów komunalnych i komunalnych oczyszczalni ścieków,

94 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 17 issue 2 (2015) efekt ekologiczny polegający na: - zmniejszeniu emisji substancji gazowych i pyłowych do powietrza atmosferycznego w stosunku do powszechnie stosowanego węgla kamiennego, - wytwarzaniu nowoczesnych alternatywnych paliw, których jakość będzie porównywalna do powszechnie stosowanego węgla kamiennego oraz umożliwieniu zastosowania ich w kotłach wyposażonych w palniki retortowe. 2. Metodyka badań Przeprowadzono badania [23,24,25] polegające na przetworzeniu wytypowanych odpadów - kod 19 12 10 odpady palne (paliwo alternatywne) oraz kod 19 08 05 ustabilizowane komunalne osady ściekowe przez termiczne unieszkodliwianie w procesie R1 wykorzystanych głównie jako paliwo [17] przy współspalaniu z węglem kamiennym. Badania ukierunkowano na możliwość zastosowania kompozytu paliw alternatywnych zawierających odpady komunalne jako paliwa do kotłów energetycznych wyposażonych w palniki retortowe. Wdrożenie produkcji peletów z mieszanki węgla kamiennego typu MII i odpadu - kod 19 12 10 odpady palne (paliwo alternatywne) lub kod 19 08 05 ustabilizowane komunalne osady ściekowe ma na celu wytworzenie produktu handlowego jako paliwa stałego zastosowanego do spalania w kotłach wodnych i parowych wyposażonych w palnik retortowy. Użyty pelet do zasilania palnika retortowego musi się charakteryzować niską zawartością chloru, siarki, popiołu, a wysoką wartością opałową. Do badań wybrano : węgiel kamienny typu MII, odpad - kod 19 12 10 odpady palne (paliwo alternatywne) z instalacji do segregowania odpadów komunalnych, (o składzie: do 20 wag. odpady z papieru tektury : kody 15 01 01, 19 12 01, 20 01 01, do 25 wag. odpady z tworzyw sztucznych : kody 15 01 02, 16 01 19, 19 12 04, do 55 wag. odpady z drewna : kody 03 01 05, 15 01 03, 19 12 07, 20 01 38), odpad - kod 19 08 05 ustabilizowane komunalne osady ściekowe po osuszeniu i stabilizacji, odpad - kod 03 03 02 osady i szlamy z produkcji celulozy metodą siarczynową (w tym osady ługu zielonego), jako lepiszcza użytego do produkcji peletów. Pomiary i badania wykonane były zgodnie z obowiązującymi przepisami [22,23,24,25,26,27]. Zakres badań obejmował wykonanie pomiarów i analiz: własności fizycznych i chemicznych zastosowanych w czasie prób paliw, tj. węgla kamiennego, odpadu - kod 19 12 10 odpady palne (paliwo alternatywne) oraz odpadu - kod 19 08 05 ustabilizowane komunalne osady ściekowe po osuszeniu i stabilizacji, emisji substancji pyłowych i gazowych emitowanych do powietrza atmosferycznego w czasie procesu spalania mieszanek palnych, stężeń pyłów i gazów w gazach odlotowych, pomiarów cieplnych, tj. ilość wytworzonego ciepła, obliczenie obciążenia cieplnego kotła oraz określenie sprawności energetycznej kotła w czasie procesu spalania peletów z mieszanek palnych, badania żużla i popiołu na określenie zawartości części palnych i pierwiastków śladowych otrzymanych po procesie spalania peletów z mieszanek palnych. Badania i pomiary przeprowadzono na stanowisku badawczym, które wyposażone było w kocioł parowy typu EKPw 1200 o mocy 800 kw, przystosowany do spalania peletów. Kocioł wyposażony był w mechaniczny podajnik paliwa, który bezpośrednio połączono z palnikiem retortowym. Stanowisko badawcze wyposażone było w aparaturę kontrolno - pomiarową do ciągłego i okresowego pomiaru: temperatury kondensatu powrotnego do kotła, temperatury pary wodnej wyprowadzonej z kotła, ciśnienia pary wodnej w kotle,

Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 17 issue 2 (2015) 95 ilości wytworzonej pary wodnej przez kocioł, analizy składu spalin, tj. stężeń O 2, CO 2, CO, NO 2, SO 2, analizy zawartości węgla organicznego związanego w popiele/żużlu, analizy zawartości fluorowodoru i chlorowodoru w spalinach, stężenia pyłu w spalinach, substancji zanieczyszczających emitowanych do powierzchni ziemi w celu określenia możliwości zagospodarowania produktów spalania w postaci żużla i popiołu, które mogłyby być zagospodarowane jako kruszywa budowlanego do niwelacji lub utwardzania terenu. Widok stanowiska badawczego przedstawiono na rysunku 2.1. pompa obiegowa kondensatu TI 31 PI 21 zawór bezpieczeństwa LEC 31a FIR 31 TI 32 Kocioł parowy EKPw 1200 S 1 do emitora wentylator powietrza OZNACZENIA kondensat powietrze do spalania spaliny Para wodna Rys. 2.1. Stanowisko do badań spalania mieszanek palnych Pomiar natężenia przepływu pary wodnej oraz ilość wytworzonego ciepła wykonano za pomocą licznika przepływu pary FIR31 oraz licznika ciepła LEC31a. Pomiar ciśnienia pary w komorze grzewczej kotła PI21 przeprowadzono jako pomiar miejscowy, zabudowany w króćcu pomiarowym kotła. Pomiary temperatur były przeprowadzone: na rurociągu kondensatu zasilającego kocioł TI31, na rurociągu pary wodnej TI32. 3. Zastosowane mieszanki palne do badań Skład mieszanek palnych określono na podstawie uzyskanych badań własności energetycznych: węgla kamiennego sortyment miał MII, odpadu kod 19 12 10 odpady palne (paliwo alternatywne), odpadu kod 19 08 05 ustabilizowane komunalne osady ściekowe po osuszeniu i stabilizacji. Własności użytych do badań cieplnych i środowiskowych paliwa i odpadów zamieszczono w tablicy 3.1.

96 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 17 issue 2 (2015) Tabela 3.1. Własności użytych do badań cieplnych i środowiskowych paliwa i odpadów Specyfikacja j.m. paliwo węgiel kamienny wartość opałowa zaw. siarki, zaw. popiołu, zaw. wilgoci zaw. chloru kj/kg 22033 1,02 12,21 20,22 0,095 odpad kod 19 12 10 odpady palne (paliwo alternatywne) 19173 0,38 17,91 19,07 1,16 odpad kod 19 08 05 ustabilizowane komunalne osady ściekowe 12846 0,93 28,48 14,04 0,075 Odpady: kod 19 08 05 ustabilizowane komunalne osady ściekowe oraz kod 19 12 10 odpady palne (paliwo alternatywne) charakteryzowały się ciepłem spalania wyższym od wartości dopuszczalnej zawartej w Rozporządzeniu MG [28]. Z tego względu odpady te, nie spełniają kryterii dopuszczających możliwości ich składowania na składowisku odpadów innych niż niebezpieczne. W tabeli 3.2 przedstawiono skład, a w tabeli 3.3 zamieszczono własności mieszanek palnych węgla kamiennego sortyment miał MII i odpadów kod 19 12 10 odpady palne (paliwo alternatywne), kod 19 08 05 ustabilizowane komunalne osady ściekowe oraz lepiszcza (odpad - kod 03 03 02 osady i szlamy z produkcji celulozy metodą siarczynową (w tym osady ługu zielonego), które użyto do badań cieplnych i środowiskowych. Tabela 3.2. Skład mieszanek palnych użytych do badań cieplnych i środowiskowych mieszanka paliwo odpad Lepiszcze :odpad Pelet M1 węgiel kamienny kod 19 12 10 kod 03 03 02 72 wag. - 25 wag. 3 wag. Pelet M2 węgiel kamienny kod 19 12 10 - kod 03 03 02 85 wag. 12 wag. 3 wag. Tabela 3.3. Własności użytych mieszanek palnych do badań cieplnych i środowiskowych specyfikacja j.m. mieszanka palna M1 mieszanka palna M2 wartość opałowa zaw. siarki, zaw. popiołu, zaw. wilgoci zaw. chloru kj/kg 20600 0,85 13,89 19,80 0,37 20255 0,98 14,21 18,87 0,09 Mieszanki palne M1 i M2 użyte do badań charakteryzowały się wartością opałową dobrego węgla energetycznego (powyżej 20 MJ/kg), podwyższoną zawartością siarki wyższą od zalecanych dla węgli energetycznych (S = 0,6) oraz niską zawartość popiołu (pon. 15). Niska zawartość chloru w mieszankach palnych (pon. 1), wymagać będzie utrzymania procesu spalania zapewniającego temperaturę gazów spalinowych (spalin) powyżej 850 o C przez co najmniej 2 sekundy [22]. Z mieszanek palnych M1 i M2 wytworzono pelety w postaci poduszki o wymiarach Ø 20 x 25 mm, które stanowiły paliwo do zasilania palnika retortowego kotła parowego typu EKPw 1200 o mocy 800 kw. 4. Parametry pracy kotła w procesie spalania peletów wytworzonych z mieszanek palnych M1 i M2 W czasie prowadzonych badań kontrola procesu spalania i wytwarzania ciepła polegała przede wszystkim na utrzymywaniu parametrów termodynamicznych pracy kotła parowego typu EKPw 1200 o mocy 800 kw poprzez odpowiednie doprowadzanie powietrza oraz paliwa do spalania dla zadanego obciążenia kotła. Obciążenie i parametry pracy kotła w czasie spalania peletów wytworzonych z mieszanek palnych M1 i M2 zamieszczono w tablicy 4.1.

Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 17 issue 2 (2015) 97 Tabela 4.1. Parametry pracy kotła parowego w czasie spalania peletów specyfikacja j.m. Pelet M1 Pelet M2 temp. pary wodnej temp. kondensatu natężenie przepływu kondensatu ciśnienie pary obciążenie kotła ilość spalanego peletu 0 C C Mg/h MPa kg/godz. 250,0 110,0 1,1 0,5 88 150 250,0 110,0 1,1 0,5 88 154 5. Metodyka i pomiary emisji substancji gazowych i pyłowych w procesie spalania peletów wytworzonych z mieszanek palnych M1 i M2 Pomiary emisji substancji pyłowych i gazowych z procesu spalania peletów wykonano zgodnie z obowiązującymi przepisami i normami [23,24,27] dotyczącymi pomiarów emisji zanieczyszczeń. Pomiaru ciśnienia, aspiracji pyłu i poboru próbek substancji gazowych dokonano w przekrojach pomiarowych kanału spalinowego emitora kotła. Zastosowaną aparaturę pomiarową przedstawiono na rysunku 5.1. 1 2 3 5 6 10 4 7 8 9 Rys. 5.1. Schemat pomiarowy do określenia stężenia pyłu, prędkości przepływu gazu i zawartości wilgoci w gazie w przewodzie 1 - sonda prędkościowa, 2 - filtr mierniczy, 3 - psychrometr, 4 - separator wilgoci, 5 - zawór regulacyjny, 6 jednostka centralna CJP 10, 7 - analiza substancji gazowych, 8 - miernik ciśnienia barometrycznego, 9 - cyfrowy wskaźnik temperatury i wilgotności CTH-02, 10 - ssawa W tabeli 5.1 przedstawiono wyniki pomiarów gazów spalinowych, jakie uzyskano w czasie spalania peletów wytworzonych z mieszanek palnych M1 i M2 przy założonych parametrach pracy kotła parowego typu EKPw 1200, a wartości emisji substancji gazowych i pyłowych do powietrza atmosferycznego przedstawiono w tabeli 5.2. Kocioł w czasie badań wyposażony był w urządzenie do odpylania spalin odpylacz mechaniczny o sprawności odpylania 70. Ponadto do komory kotła dodawane było wapno palone w ilości do 5 wag. masy podawanego węgla z odpadem w celu odsiarczenia z ditlenku siarki oraz odchlorowania z chlorowodoru spalin: SO 2 + CaO = CaS + 3/2O 2 2HCl + CaO = CaCl 2 + H 2

98 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 17 issue 2 (2015) Tabela 5.1. Pomiary gazów spalinowych w czasie procesu spalania peletów parametr j.m. Pelet M1 Pelet M2 temperatura na wylocie natężenie przepływu spalin prędkość spalin o C Nm 3 /h m 3 /h m/s 120 2275 3275 3,10 124 2390 3445 3,56 Tabela 5.2. Wartości emisji substancji gazowych i pyłowych w czasie procesu spalania peletów parametr j.m. Pelet M1 Pelet M2 Pył 1/ Substancja organiczna w postaci gazów i par wyrażona jako całkowity węgiel organiczny Chlorowodór Fluorowodór Ditlenek siarki 2/ Tlenek węgla Ditlenek azotu metale ciężkie i ich związki wyrażone jako metal : - Cd + Tl - Hg Sb + As + Pb + Cr + Co + Cu + Mn + Ni + V + Sn. dioksyny i furany 3 mg/m u 3 ng/m u 38 5 5 0,4 52 28 215 0,02 0,02 0,05 0,06 43 6 6 0,6 78 32 227 0,02 0,02 0,50 0,05 1/ - zastosowano odpylacz mechaniczny o skuteczności odpylania 70 2/ - zastosowano suche odsiarczanie spalin poprzez wtrysk wapna palonego o skuteczności odsiarczania 35 3/ - wg. Rozporządzenia MŚ z dnia 07 listopada 2014r. w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów Dz.U.14.1546 Zawarte w tabeli 5.2 wyniki badań spalania mieszanek palnych M1 i M2 przekraczały dopuszczalne wartości standardów emisji do powietrza dla pyłu i ditlenku siarki [20]. Uzyskanie dopuszczalnych wartości standardów emisji wymagać będzie zastosowanie urządzeń odpylających i odsiarczających gazy odlotowe o wysokiej skuteczności eliminacji zanieczyszczeń. 6. Badania żużli i popiołów wytworzonych w procesie spalania peletów Badania produktów stałych popiołów i żużli uzyskanych z procesu spalania peletów wytworzonych z mieszanek palnych M1 i M2 w czasie założonych parametrów pracy kotła parowego typu EKPw 1200, miały na celu wyznaczenie składników kwalifikujących ich wybór do zastosowania jako surowca przydatnego w przemyśle budowlanym oraz strumieni wytworzonego pyłu i żużla. W tabeli 6.1 zamieszczono ilości wytworzonych żużli i popiołów w czasie procesu spalania peletów z mieszanek palnych M1 i M2, a wyniki analiz popiołów i żużli w porównaniu do standardów jakości gleby lub ziemi wg. Rozporządzenia MŚ [26] zamieszczono w tabeli 6.2. Tabela 6.1. Ilość wytworzonych żużli i popiołów w czasie spalania peletów parametr j.m. Pelet M1 Pelet M2 emitowany pył do powietrza wytworzony żużel wychwycony pył w odpylaczu zawartość części palnych w żużlu i popiele kg/godz. kg/godz. kg/godz. 0,09 24,01 0,21 10,33 0,10 24,82 0,23 12,52

Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 17 issue 2 (2015) 99 Tabela 6.2. Analiza popiołów i żużli uzyskanych z procesu spalania peletów Grunty* Grupa A Grupa B Grupa C Pierwiastek Głębokość w m ppt Pelet M1 Pelet M2 0-0,3 0 2,0 mg/kg s.m. arsen 20 20 60 < 2 < 2 bar Ba 200 200 1000 692 5 kadm 1 4 15 229 194 kobalt 20 20 200 6 < 2 chrom 50 150 500 35 11 miedź 30 150 600 26 53 molibden 10 10 250 < 2 19 nikiel 35 100 300 24 85 ołów 50 100 600 29 < 2 cyna 20 20 350 2 37 cynk 100 300 1000 92 29 /* wg Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi Dz.U.02.165.1358 [22]; W badaniach w czasie procesu spalania peletów z mieszanek palnych M1 i M2 przedstawionych w tabeli 7 największy strumień masy stanowiły żużle. W wynikach badań zawartych w tabeli 6.2 dla próbek żużla i popiołu uzyskanego po procesie spalania peletów wytworzonych z mieszanek palnych M1 i M2, stwierdzono wartości wyższe od wartości dopuszczalnych dla standardów jakości gleby oraz ziemi w odniesieniu do gruntów powierzchniowych zaliczonych do grupy A i B (tereny rolnicze). Badane próbki żużli i pyłów spełniają wymagania do zagospodarowania na gruntach terenów należących do grupy C - terenów przemysłowych, użytkach kopalnianych oraz terenach komunikacyjnych zagospodarowywanych na głębokości 0,3 15 m ppt. 7. Badania cieplne. Określenie sprawności energetycznej kotła w czasie spalania peletów Badania cieplne miały na celu wyznaczenie sprawności energetycznej [24] kotła parowego typu EKPw 1200 czasie procesu spalania peletów z mieszanek palnych M1 i M2. Sprawność energetyczną kotła określono z definicji w odniesieniu do badanej mieszanki palnej z uwzględnieniem strumienia energii doprowadzonej jako energia chemiczna zawarta w paliwie : Q Q gdzie : Q N - strumień energii wyprowadzonej, kw Q Z - strumień energii doprowadzonej, kw N [7.1] Z Sprawność kotła określona równaniem [7.1] odnosi się do określonego punktu obciążenia cieplnego kotła (w danej chwili pomiaru). Strumień energii wyprowadzonej z kotła określono jako : gdzie : Q N - ustalona moc cieplna użyteczna, kw 0 m - strumień masy pary, kg/s 0 mh h Q N 2 1 h 2 - entalpia pary przy średniej temperaturze wypływu, t 2, kj/kg

100 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 17 issue 2 (2015) h 1 - entalpia kondensatu przy średniej temperaturze na dopływie, t 1, kj/kg Strumień energii doprowadzonej do kotła : Q 0 m H gdzie : Q z - strumień energii doprowadzonej, kw h 1 Z ( N ) F u ( N ) A l / J m 0 - strumień masy paliwa, kg/s H ( N ) hf - wartość opałowa paliwa w temperaturze odniesienia, t r, kj/kg - entalpia paliwa h c t t F F F r, kj/kg c F - właściwa pojemność cieplna paliwa, kj/kgk t F - temperatura paliwa, 0 C t r - temperatura odniesienia, 0 C l u - stosunek strumienia masy niedopalonego paliwa do strumienia masy paliwa doprowadzonego l m / m u J (N ) A Fu Fo - entalpia powietrza do spalania J C t t C pa - właściwa pojemność cieplna powietrza, kj/(kgk) A - stosunek masy powietrza do masy paliwa ( N ) A A pa A r, kj/kg t A - temperatura powietrza na granicy osłony bilansowej, 0 C Na rysunku 7.1. przedstawiono układ przepływu masy i energii w czasie procesu spalania peletów z mieszanek palnych M1 i M2. para wodna powietrze do spalania 5 2 1 Mieszanka w.k.+d+p.a Kocioł 4 spaliny 3. popiół i Żużel Rys. 7.1. Układ przepływu masy i energii w czasie procesu spalania peletów

Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 17 issue 2 (2015) 101 Strumieniami energii była entalpia chemiczna paliwa (peletów) użytych w procesie spalania oraz ilość energii wytworzonej w parze wodnej. Produktami ubocznymi były strumienie spalin oraz żużla i popiołu. Wyniki badań cieplnych przedstawiono w tablicy 7.1. Tabela 7.1. Wyniki badań cieplnych uzyskanych z procesu spalania peletów paliwo temperatura, o C kondensatu pary strumień pary, Mg/godz. ilość wytworzonej energii, kw ciśnienie pary w kotle, bar ilość zużytego paliwa, kg/godz. obciążenie kotła, sprawność kotła Pelet M1 Pelet M2 110,0 250,0 1,1 763 5,0 170 89 83,4 110,0 241,0 1,1 757 5,0 174 87 80,2 8. Podsumowanie Zastosowanie odpadów : kod 19 12 10 odpady palne (paliwo alternatywne) oraz kod 19 08 05 ustabilizowane komunalne osady ściekowe jako kompozytu paliw alternatywnych pozwolina: - oszczędność paliw pierwotnych - węgli kamiennych i brunatnych, - dotrzymanie dopuszczalnych standardów emisji substancji pyłowych i gazowych do powietrza atmosferycznego, - zagospodarowanie otrzymanych z procesu spalania żużli i popiołów w gruntach terenów grupy C. Popioły i żużle uzyskane z procesu spalania peletów z mieszanek palnych M1 i M2 uzyskały kwalifikacje do zagospodarowania w gruntach terenów na głębokości 0,3 15 m ppt. - Grupy C: tereny przemysłowe, użytki kopalniane, tereny komunikacyjne. Wyniki badań uzyskane w czasie spalania węgla kamiennego sortyment miał MII i odpadów: kod 19 12 10 odpady palne (paliwo alternatywne) oraz kod 19 08 05 ustabilizowane komunalne osady ściekowe uzyskały wartości dopuszczalne dla standardów emisyjnych dla urządzeń współspalania odpadów, spełniają zatem wymagania Rozporządzenia MŚ. Standardy emisyjne nie były spełnione jedynie dla pyłu oraz ditlenku siarki. Spełnienie wymagań standardów wymagać będzie zastosowania skuteczniejszych urządzeń odpylania i odsiarczania spalin. Zastosowanie w energetyce kompozytów paliw alternatywnych zawierających odpady: kod 19 12 10 odpady palne (paliwo alternatywne) oraz kod 19 08 05 ustabilizowane komunalne osady ściekowe będzie wymagać zmian konstrukcyjnych kotłów oraz zapewnienia spełnienia warunków dla termicznego przekształcania odpadów zgodnie z wymogami podanymi w Rozporządzeniach MŚ i MG. Literatura 1. Czop M., Kajda Szcześniak M., Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 15, 2 (2013), p. 83-92 2. Eduljee G.H. - Organic micropollutants emissions from waste incineration in : Hester R.E., Harrison R.M. (ed.) Waste incineration and the environment, Royal Society of Chemistry, London 1994 3. Goldemberga J., Coelhob S.T. Renewable energy traditional biomass ws. Modern biomass. Energy Policy, volume 32, Issue 6, April 2004, p. 711 714 4. Demirbas A., Potential applications of renewable energy sources, biomass combustion problems in boiler power systems and combustion related environmental issues. Progress in Energy and Combustion Science, Volume 31, Issue 2, 2005, s. 171 192 5. E. Orszulik, J. Jachyra, A. Wasylewicz : Koncepcja wytwarzania energii oraz występujące emisje do środowiska z instalacji wytwarzania paliwa alternatywnego i energii z odpadów, Paliwa z odpadów.

102 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 17 issue 2 (2015) Wyzwania XXI wieku, Praca zbiorowa pod redakcją Jolanty Biegańskiej i Marcina Landrata, Paliwa z odpadów Wyzwanie XXI wieku, Politechnika Śląska Katedra Technologii i Urządzeń Zagospodarowania Odpadów, s. 131-142 6. Fieducik J., Gawroński A., Suszenie i spalanie osadów ściekowych jako metoda ich utylizacji na przykładzie spalarni w Olsztynie, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska, z. 57, 271, 2010, s. 147 154 7. Girczys J., Rećko K., Możliwości wspólnego zagospodarowania osadów ściekowych z odpadowymi mułami węglowymi. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 1, tom 4, 2001, s. 107 116 8. Pająk T., Spalanie i współspalanie osadów ściekowych podstawowe uwarunkowania. Przegląd Komunalny, 1, 2003, s. 35 38 9. Pająk T., Wielgosiński G., Współczesne technologie suszenia i spalania osadów ściekowych kryteria i uwarunkowania wyboru technologii. II Międzynarodowa i XIII Krajowa Konferencja Naukowo Techniczna n.t. Nowe spojrzenia na osady ściekowe. Odnawialne źródła energii, 3 5 luty, Częstochowa 2003, s. 491 500 10. Wandrasz J.W., Kozioł M., Landrat M., Ścierski W., Wandrasz A.J., Możliwości współspalania osadów z oczyszczalni ścieków z węglem w kotłach rusztowych. Gospodarka Paliwami i Energią, 8, 2000, s. 10 15 11. Wielgosiński G., Spalanie, współspalanie i suszenie osadów ściekowych. Przegląd komunalny, 1, 2002, s. 10 15 12. E. Orszulik, Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 15, 2 (2013), p. 23-32 13. Środa K., Kijo Kleczkowska A., Otwinowski H. : Methods of disposal of sewage sludge, Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 15, 2 (2013), p. 33-50 14. Środa K., Kijo Kleczkowska A., Otwinowski H. : Termiczne unieszkodliwianie osadów ściekowych. Inżynieria Ekologiczna, 28, 2012, s. 67 81 15. E. Orszulik, J. Jachyra, A. Wasylewicz, Archives of thermodynamics, vol. 34 (2013), No 1, p. 19-39 16. Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001r. Prawo Ochrony Środowiska, Dz.U.01.62,627, (j.t. Dz.U. 08.25.150 z dnia 23.01.2008r.) 17. Ustawa z dnia 14.12.2012r. o odpadach, Dz.U.13.21 18. Rozporządzenie MŚ z dnia 24.08.2012r. w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu, Dz.U.12.1031 19. Rozporządzenia MŚ z dnia 26.01.2010r. w sprawie wartości odniesienia dla niektórych substancji w powietrzu, Dz. U.10.16.87 20. Rozporządzenia MŚ z dnia 07 listopada 2014r. w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów Dz.U.14.1546 21. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 29 stycznia 2002r. w sprawie rodzajów odpadów innych niż niebezpieczne oraz rodzajów instalacji i urządzeń, w których dopuszcza się ich termiczne przekształcenie, Dz.U.02.18.176 22. Rozporządzenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 22.12.2003r. zmieniające rozporządzenie w sprawie wymagań dotyczących procesu termicznego przekształcenia odpadów, Dz.U.03.1.2 23. Polska Norma PN-Z-04030-7:1994 Pomiar stężenia i strumienia masy pyłu w gazach odlotowych metodą grawimetryczną - pomiary przepływu, parametrów fizycznych gazu, emisji pyłu 24. Norma PN EN 303 5 : 2002, (Część 5 : Kotły grzewcze na paliwa stałe z ręcznym i automatycznym zasypem paliwa o mocy nominalnej do 500 kw - Terminologia, wymagania, badania i oznakowanie.) 25. Polska Norma PN ISO 10396 : 2001 Emisja ze źródeł stacjonarnych. Pobieranie próbek do automatycznego pomiaru stężenia składników gazowych. Do pomiarów wykorzystano analizator gazów w podczerwieni (NDIR) MGA 5 firmy MRU, oraz Testo 350, Niemcy. Zastosowana technika pomiarów jest

Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 17 issue 2 (2015) 103 zgodna z metodyką referencyjną podaną w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 04.11.2008r., w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji oraz pomiarów ilości pobranej wody, Dz.U.08.206.1291 26. Rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 09 września 2002 r. w sprawie standardów jakości gleby oraz standardów jakości ziemi, Dz.U.02.165.1358 27. Rozporządzenie MŚ z dnia 04.11.2008r., w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji oraz pomiarów ilości pobranej wody, Dz.U.08.206.1291 28. Rozporządzenia Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 08 stycznia 2013r. w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczenia odpadów do składowania na składowisku odpadów danego typu, Dz.U.13.2013

104 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 17 issue 2 (2015)