ZASTOSOWANE ROZWIĄZANIA TECHNICZNE BLOKU ENERGETYCZNEGO OPALANEGO PALIWEM ALTERNATYWNYM W KROŚNIE *** Bezpieczeństwo procesowe i ochrona środowiska Krosno, 28 wrzesień 2015r.
PLAN PREZENTACJI Termiczne przekształcanie odpadów dokumenty referencyjne BAT (BREF), konkluzje BAT, pozwolenia zintegrowane Zastosowanie najlepszych dostępnych technik BAT w rozwiązaniach technicznych Bloku Energetycznego opalanego RDF/preRDF
TERMICZNE PRZEKSZTAŁCANIE ODPADÓW Dokumenty referencyjne BAT (BREF), konkluzje BAT
USTAWA z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska Art. 3 pkt 10: NAJLEPSZE DOSTĘPNE TECHNIKI (ang. Best Available Techniques (BAT)) - rozumie się przez to najbardziej efektywny i zaawansowany poziom rozwoju technologii i metod prowadzenia danej działalności, który wskazuje możliwe wykorzystanie poszczególnych technik jako podstawy przy ustalaniu dopuszczalnych wielkości emisji i innych warunków pozwolenia mających na celu zapobieganie powstawaniu, a jeżeli nie jest to możliwe, ograniczenie emisji i oddziaływania na środowisko jako całość, z tym że: a) technika - oznacza zarówno stosowaną technologię, jak i sposób, w jaki dana instalacja jest projektowana, wykonywana, eksploatowana oraz likwidowana, b) dostępne techniki - oznaczają techniki o takim stopniu rozwoju, który umożliwia ich praktyczne zastosowanie w danej dziedzinie przemysłu, z uwzględnieniem warunków ekonomicznych i technicznych oraz rachunku kosztów i korzyści, a które to techniki prowadzący daną działalność może uzyskać, c) najlepsza technika - oznacza najbardziej efektywną technikę w osiąganiu wysokiego ogólnego poziomu ochrony środowiska jako całości;
USTAWA z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska Art. 3 pkt. 2b: DOKUMENT REFERENCYJNY BAT (BREF) - rozumie się przez to dokument, będący wynikiem wymiany informacji zorganizowanej przez Komisję Europejską zgodnie z przepisami dotyczącymi emisji przemysłowych, sporządzony dla określonego rodzaju działalności i opisujący w szczególności stosowane techniki, aktualne wielkości emisji i zużycia, techniki uwzględniane przy okazji ustalania najlepszych dostępnych technik, a także opisujący konkluzje BAT oraz wszelkie nowe techniki; BREF: Dokument Referencyjny dla najlepszych dostępnych technik dla spalania odpadów (IPPC, sierpień 2006); 578 str. Dokument referencyjny nt. najlepszych dostępnych technik - Przemysł Przetwarzania Odpadów (IPPC, sierpień 2006); 636 str.
USTAWA z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska Art. 3 pkt 8d: KONKLUZJE BAT - rozumie się przez to dokument sporządzony na podstawie dokumentu referencyjnego BAT, przyjmowany przez Komisję Europejską, w drodze decyzji, zgodnie z przepisami dotyczącymi emisji przemysłowych, formułujący wnioski dotyczące najlepszych dostępnych technik, ich opisu, informacji służącej ocenie ich przydatności, wielkości emisji powiązanych z najlepszymi dostępnymi technikami, powiązanego monitoringu, powiązanych poziomów zużycia oraz, w stosownych przypadkach, odpowiednich sposobów przeprowadzenia remediacji;
USTAWA z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska Art. 143: Technologia stosowana w nowo uruchamianych lub zmienianych w sposób istotny instalacjach i urządzeniach powinna spełniać wymagania, przy których określaniu uwzględnia się w szczególności: 1) stosowanie substancji o małym potencjale zagrożeń; 2) efektywne wytwarzanie oraz wykorzystanie energii; 3) zapewnienie racjonalnego zużycia wody i innych surowców oraz materiałów i paliw; 4) stosowanie technologii bezodpadowych i małoodpadowych oraz możliwość odzysku powstających odpadów; 5) rodzaj, zasięg oraz wielkość emisji; 6) wykorzystywanie porównywalnych procesów i metod, które zostały skutecznie zastosowane w skali przemysłowej; 7) (uchylony); 8) postęp naukowo-techniczny. Pozwolenia zintegrowane dla instalacji musza spełniać wymagania najlepszych dostępnych technik zdefiniowane w konkluzjach BAT lub dokumentach referencyjnych.
ITPO Analiza najlepszych dostępnych technik BAT Zgodnie z BREF obszar analizy obejmuje 68 szczegółowych technik dot. m.in.: Przyjęcia i magazynowania odpadów (odory, odcieki, ryzyka pożarów), Konstrukcji pieca i kotła (rozkład temperatur, czas przetrzymania oraz turbulencji), Optymalizacji i regulacji warunków spalania (kontrola dostarczanego powietrza (tlenu), jego dystrybucji i temperatury, łącznie z mieszaniem spalin i utleniacza (tlenu), kontroli poziomu i rozkładu temperatury spalania oraz kontroli czasu przebywania gazów surowych), optymalizacji efektywności energetycznej instalacji oraz odzysku energii, Zastosowania całościowego systemu obróbki spalin (FGT) (rodzaj odpadów, ich skład i zmienność, wielkość strumienia spalin, temperatura i spalin, skład spalin i jego zmienność, wymagane poziomy emisji, zużycie reagentów, itp.), Zastosowania odpowiedniego połączenia technik i zasad dla poprawy wypalenia odpadów do stopnia wymaganego, tak aby osiągnąć zawartość Całkowitego Węgla Organicznego (TOC) w popiołach poniżej 3% wagowych, Obróbka pozostałości poprocesowych (popioły lotne, pyły kotłowe oraz pozostałości z oczyszczania spalin) do stopnia wymaganego, aby spełnić kryteria przyjęcia dla wybranej opcji postępowania z nimi.
ZASTOSOWANIE NAJLEPSZYCH DOSTĘPNYCH TECHNIK BAT W ROZWIĄZANIACH TECHNICZNYCH BLOKU ENERGETYCZNEGO OPALANEGO RDF/PRERDF (elementy wybrane)
KONCEPCJA TECHNICZNA BUDOWY ITPO (1)
SCHEMAT TECHNOLOGICZNY ITPO Źródło: Opracowanie SAVONA na podstawie oferty firmy Envikraft.
PODSTAWOWE SKŁADOWE INSTALACJI W ramach budowy Bloku Energetycznego można wyodrębnić następujące główne węzły techniczno-technologiczne: Węzeł dostarczania i wyładunku wsadu; Węzeł magazynowania wsadu; Węzeł termicznego przekształcania; Węzeł odzysku i konwersji energii; Węzeł oczyszczania spalin; Węzeł automatyki i pomiarów; Węzeł zasilania w energię elektryczną; Węzeł wyprowadzenia energii; Węzeł zasilania wodą technologiczną.
KONCEPCJA TECHNICZNA BUDOWY ITPO
PODSTAWOWE PARAMETRY TECHNICZNE BLOKU (1) PODSTAWOWE PARAMETRY TECHNICZO RUCHOWE ITPOK Rodzaj przetwarzanego wsadu - RDF/pre-RDF Nominalna wydajność ITPO Mg/rok 35 200 Ilość linii termicznego przekształcania - 1 Nominalny czas pracy linii termicznego przekształcania h/rok 8 000 Nominalna wydajność ITPO Mg/h 4,4 Nominalna wartość opałowa wsadu MJ/kg 9,81 Zakres tolerowanej przez Blok wartości opałowej wsadu MJ/kg 9,1 10,4 Odzysk energii Układ bezciśnieniowy bar(g) 1 Olej termalny C 430 Moc cieplna Bloku MW ok. 7,9 Moc elektryczna Bloku MW ok. 1,8
PODSTAWOWE PARAMETRY PRACY BLOKU (2) Technologia termicznego przekształcania i odzysku energii Palenisko Rusztowe zintegrowane z kotłem Kocioł Odzyskowy, olejowy Odzysk energii Moduł ORC na olej termalny Technologia oczyszczania spalin Rodzaj oczyszczania Metoda Odczynnik Usuwanie gazów kwaśnych Redukcja dioksyn, furanów i metali ciężkich Usuwanie tlenków azotu Pół-sucha (alternatywnie sucha) Adsorpcja na węglu aktywnym SNCR Reagent na bazie wapnia (Ca(OH) 2 ) + woda (alternatywnie reagent na bazie sodu) Węgiel aktywny (aktywny koks) Woda amoniakalna (alternatywnie mocznik)
WĘZEŁ DOSTARCZANIA I WYŁADUNKU WSADU Paliwo alternatywne będzie dostarczane specjalistycznymi samochodami na teren instalacji poprzez bramę wjazdową wyposażoną w legalizowaną wagę samochodową. Po zważeniu i zarejestrowaniu podstawowych danych (ilości i kodu odpadu, nr rejestracyjnego samochodu, danych kierowcy pojazdu, wagi samochodu), samochód po stwierdzeniu przez detektory braku substancji promieniotwórczych kierowany będzie do zamkniętej hali wyładunkowej. Źródło: Archiwum SAVONA PROJECT - Magdeburg www.savonaproject.eu
WĘZEŁ MAGAZYNOWANIA WSADU (1) Wykorzystanie odpadów poddanych wstępnej obróbce mechanicznej eliminuje większość niedogodności, związanych z wykorzystaniem odpadów zmieszanych, takich jak: wystąpienie warunków sprzyjających samozapłonowi magazynowanych odpadów, powstawanie (lokalnie) warunków do beztlenowej fermentacji i tworzenia się metanu, obecność składników łatwopalnych w samych odpadach, wzrost temperatury w dolnych warstwach masy magazynowanych odpadów nawet do ok. 100 o C i tworzenie ognisk zapalnych, powstawanie odorów i odcieków.
WĘZEŁ MAGAZYNOWANIA WSADU (2) W planowanych obiektach, narażonych na pojawienie się emisji odorów (tj. Hala wyładunkowa, Hala magazynowa RDF z pomieszczeniem leja zasypowego), zainstalowany zostanie system zasysania powietrza kierujący powietrze do spalania.
WĘZEŁ MAGAZYNOWANIA WSADU (3) System automatycznego wykrywania i gaszenia ognia będzie tak zaprojektowany, by po jego uruchomieniu można było powierzchnię magazynowanych odpadów pokryć warstwą piany (gaszenie wodą jest niedostatecznie skuteczne, a ponadto przy gaszeniu pianą unika się dodatkowego zwiększania wilgotności odpadów przed ich wykorzystaniem w Instalacji).
WĘZEŁ TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA (1) Optymalizacja i regulacja warunków spalania realizowana będzie poprzez: modułową budowę rusztu, o zunifikowanych szeregach wymiarowych (długość i szerokość), zasilanie powietrzem pierwotnym, realizowane stycznie lub prostopadle do warstwy odpadów na ruszcie, pochylone ułożenie pokładu rusztu, indywidualną regulacją ilości powietrza doprowadzanego do poszczególnych sekcji rusztu, w zależności od chwilowych zmian przebiegu procesu spalania, indywidualną regulację prędkości przemieszczania się warstwy spalanego materiału w poszczególnych sekcjach, wzdłuż pokładu rusztu, regulację położenia strefy maksymalnego palenia się na ruszcie, celem jej optymalnego ułożenia względem pierwszego ciągu kotła odzysknicowego, rusztowiny zaprojektowane w sposób zapewniający ich wydajne chłodzenie, rozwiązanie konstrukcyjne rusztowin zapewniające możliwość ich samooczyszczenia. Proponowane rozwiązanie konstrukcyjne paleniska winno zapewnić doprowadzenie powietrza pierwotnego do warstwy odpadów i kontrolę przepływu powietrza do spalania, niezależnie do każdej części rusztu. Kształt rusztowin i dostarczanie powietrza pierwotnego zapewni zredukowanie do minimum ilości drobnej frakcji przesiewanej pod ruszt, tzw. przesiewów i zapewni nie tylko wymaganą prawnie jakość żużli i popiołów paleniskowych, ale także regularne rozprowadzanie powietrza pierwotnego na całej powierzchni rusztu.
WĘZEŁ TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA (2) Komora paleniskowa w linii technologicznej spalania wyposażona zostanie w co najmniej dwa palniki rozruchowo-wspomagające zasilane lekkim olejem opałowym. Będą one spełniały następujące funkcje: umożliwienie dokonania rozruchu instalacji i doprowadzenia temperatury spalin w komorze paleniskowej do min. 850 o C przed rozpoczęciem podawania paliwa na ruszt; pełnienie roli wspomagającej, co może mieć miejsce, gdy np. obniży się, na skutek wahań wartości opałowej paliwa, temperatura procesu; palniki wspomagające muszą wówczas zapewnić odpowiednio wysoką temperaturę w komorze paleniskowej, by w najbardziej niekorzystnych warunkach spaliny przebywały przez minimum 2 sekundy w temp. powyżej 850 o C. podtrzymywanie temperatury 850 o C w komorze dopalania do czasu całkowitego opróżnienia rusztu z odpadów w trakcie wygaszania instalacji.
WĘZEŁ TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA (3) System monitoringu procesowego i automatycznego sterowania procesem spalania będzie blokować możliwość dozowania paliwa w następujących sytuacjach: dopóki podczas rozruchu instalacji, temperatura w reprezentatywnych miejscach komory spalania nie osiągnie wymaganej temperatury minimalnej 850 o C; kiedy temperatura w reprezentatywnych miejscach komory spalania spadnie poniżej wymaganej temperatury minimalnej, tzn. 850 o C; jeżeli w systemie monitorowania poziomów emisji zanieczyszczeń do powietrza stwierdzone zostanie przekroczenie dopuszczalnego poziomu emisji przynajmniej jednego z monitorowanych składników zanieczyszczeń. Obsługa będzie miała dodatkowo możliwość wizualnej kontroli poprawności spalania na ruszcie poprzez system wzierników oraz analizę obrazu z kamer telewizji przemysłowej.
WĘZEŁ ODZYSKU I KONWERSJI ENERGII (1) Odzysk energii spalin będzie następował w kotle, w którym czynnikiem pośredniczącym będzie olej termalny. Następnie przewiduje się wykorzystanie jednostki kogeneracyjnej opartej na module ORC, w którym w skojarzeniu wytwarzana będzie energia elektryczna i ciepło. Instalacja ORC pozwala osiągnąć następujące cele: wytwarzanie energii elektrycznej do zasilania sieci publicznej lub zakładowej, możliwość wykorzystania powstającej w skraplaczu energii cieplnej do podgrzewu wody, wykorzystywanej do ogrzewania pomieszczeń lub do celów technologicznych.
WĘZEŁ ODZYSKU I KONWERSJI ENERGII (2) W porównaniu do innych konkurencyjnych technologii (tj. turbin parowych), główne korzyści uzyskane z technologii ORC są następujące: instalacja stosuje czynnik roboczy, pracujący w obiegu zamkniętym, który z ekologicznego punktu widzenia można traktować jako bezpieczny i nieszkodliwy, bardzo wysoka sprawność turbiny (do 85 %), bardzo długa żywotność urządzenia ze względu na właściwości płynu roboczego, który nie powoduje erozji i rdzewienia gniazd zaworów, rur i łopatek turbiny, cicha praca, minimalne wymogi konserwacyjne.
SYSTEM OCZYSZCZANIA SPALIN (1) W planowanej instalacji zostaną zastosowane pierwotne metody oczyszczania spalin realizowane poprzez następujące procesy: W komorze wtórnego spalania będzie zachodziło przetrzymanie gazów spalinowych przez minimum 2 sekundy przy 850 o C. Dzięki recyrkulacji spalin utrzymywana będzie temperatura około 1050 o C. Dodatkowo, w przypadku spalania odpadów o niższej kaloryczności będzie istniała możliwość utrzymywania minimalnej temperatury spalania (850 o C) poprzez zastosowanie palników wspomagających umieszczonych w ścianie komory.
SYSTEM OCZYSZCZANIA SPALIN (2) W planowanej instalacji proponowane są poniżej zestawione, obok metod pierwotnych, następujące metody oczyszczania spalin: w celu redukcji tlenków azotu, w połączeniu z metodami pierwotnymi, wykorzystanie niekatalitycznej metody redukcji tlenków azotu (SNCR), metoda suchego lub półsuchego systemu oczyszczania spalin, jako metoda usuwania zanieczyszczeń kwaśnych (HCl, HF, SO 2 ) i pyłu, redukcja metali ciężkich, furanów i dioksyn realizowana będzie poprzez dodanie do addytywu redukującego zanieczyszczenia gazowe węgla aktywnego lub poprzez zastosowanie odpowiednich mieszanek (np. SORBALIT).
WĘZEŁ OCZYSZCZANIA SPALIN (3) Redukcja NOx W przedmiotowej instalacji redukcja emisji tlenków azotu zostanie zapewniona w pierwszej kolejności z wykorzystaniem pierwotnych technik redukcji NOx, co najmniej przez następujące techniki: odpowiednią dystrybucję powietrza, mieszanie spalin i regulację temperatury, spalanie strefowe. Z uwagi na wymagania prawne dotyczące oczyszczenia spalin z tlenków azotu przyjęto, że dodatkowo zastosowana zostanie niekatalityczna metoda redukcji tlenków azotu. Czynnik redukujący wtryskiwany będzie do komory dopalania, w obszarze gdzie temperatura spalin znajduje się w przedziale pomiędzy 850 o C i 1000 o C, najkorzystniejszej dla prowadzenia reakcji reagentów z tlenkami azotu. Źródło: BREF
WĘZEŁ OCZYSZCZANIA SPALIN (4) Półsuchy system oczyszczania spalin W ramach półsuchego systemu oczyszczania spalin przewiduje się wtrysk mleczka wapiennego lub alternatywnie oddzielny wtrysk CaO (Ca(OH) 2 ) i wody (alternatywnie reagent na bazie sodu) w ilości gwarantującej jej całkowite odparowanie. Poza procesem redukcji zanieczyszczeń kwaśnych węzeł zapewnia również, że ze spalin usuwane będą związki organiczne oraz metale ciężkie. Proces adsorpcji metali ciężkich i związków organicznych prowadzony będzie na powierzchni węgla aktywnego. Alternatywnie przy zachowaniu takich samych parametrów spalin oczyszczonych stosować można metodę suchą opartą na kwaśnym węglanie wapnia z dodatkiem węgla aktywnego. Reagenty wówczas są dozowane w postaci suchego proszku. Źródło: Materiały Hitachi Zosen Inova
WĘZEŁ OCZYSZCZANIA SPALIN (5) Odbieranie i magazynowanie pozostałości Źródło: Savona Project instalacja MHKW Rothense, Niemcy
MONITORING PARAMETRÓW TECHNOLOGICZNYCH I EMISJI (1) Instalacja wyposażona zostanie w instalację monitoringu i kontroli poziomu stężeń substancji zanieczyszczających w spalinach oraz aparaturę służącą do pomiaru parametrów spalin, potrzebnych do bieżącego standaryzowania wyników pomiarów i ich porównywania z wartościami dopuszczalnymi. Podstawowe parametry procesowe: temperatury gazów spalinowych, mierzonej w pobliżu ściany wewnętrznej, w sposób eliminujący wpływ promieniowania cieplnego płomienia; zawartości tlenu w gazach spalinowych, ciśnienia gazów spalinowych. czasu przebywania gazów spalinowych w komorze spalania. Czas przebywania gazów spalinowych w wymaganej temperaturze, podlega weryfikacji podczas rozruchu i po każdej modernizacji instalacji.
MONITORING PARAMETRÓW TECHNOLOGICZNYCH I EMISJI (2) W ramach monitoringu emisji będą mierzone w sposób ciągły następujące substancje i parametry: Pył ogółem, So2, NOx (w przeliczeniu na N02), CO, HCl, HF, O2 Substancje organiczne w postaci gazów i par wyrażone jako całkowity węgiel organiczny Prędkość przepływu gazów odlotowych lub ciśnienie dynamiczne gazów odlotowych Temperatura gazów odlotowych w przekroju pomiarowym Ciśnienie statyczne lub bezwzględne gazów odlotowych Wilgotność bezwzględna gazów odlotowych lub stopień zawilżenia gazów odlotowych Substancje mierzone w sposób okresowy - wykonywanie co najmniej raz w roku: Metale ciężkie Dioksyny i furany
MONITORING PARAMETRÓW TECHNOLOGICZNYCH I EMISJI (2) Analiza emisji będzie tworzyła integralną część procesu kontrolnego całego systemu i będzie generowała następujące sygnały: możliwość podglądu on-line wartości emisji przez upoważnione instytucje, wypracowywanie sygnały zwrotnego dla instalacji oczyszczania spalin (możliwość sterowania ilością podawanych addytywów), wypracowanie pre-alarmów i sygnałów uruchamiających blokady (np. przekroczenie zawartości pyłu). Obsługa będzie miała dodatkowo możliwość wizualnej kontroli poprawności spalania na ruszcie poprzez system wzierników oraz analizę obrazu z kamer telewizji przemysłowej.
MONITORING PARAMETRÓW TECHNOLOGICZNYCH I EMISJI (3) Pomiary ciągłe przeprowadzane w palenisku muszą zawierać kontrolę następujących parametrów: temperatura spalin, podciśnienie, zawartość tlenu w spalinach. Monitoring w komorze dopalania obejmuje: temperaturę spalin, pomiar ilości czynników podawanych do układu spalania (powietrze pierwotne/wtórne, paliwo wspomagające).
MONITORING PARAMETRÓW TECHNOLOGICZNYCH I EMISJI (4) Zakres monitoringu w ramach I stopnia oczyszczania spalin (w przypadku metody SNCR): pomiar ciągły strumienia masy wtryskiwanego stałego mocznika, pomiar ciągły temperatury roztworu mocznika lub wody amoniakalnej, pomiar ciągły ciśnienia roztworu mocznika lub wody amoniakalnej. Zakres monitoringu w ramach II stopnia oczyszczania spalin: pomiar ciągły ilości wdmuchiwanego sorbentu, pomiar ciągły recyrkulatu z nieprzereagowanym sorbentem, pomiar ciągły stężenia SO 2 za filtrem workowym, pomiar ciągły ciśnienia przed i za filtrem workowym, pomiar ciągły temperatury spalin przed wejściem na filtry workowe.
WĘZEŁ AUTOMATYKI I POMIARÓW (1) Instalacja wyposażona zostanie we wszystkie urządzenia kontroli i sterowania konieczne do prowadzenia i nadzoru procesu oraz wyposażenie pomocnicze. Przewiduje się również wszelkie oprzyrządowanie konieczne do kontroli i sterowania całości zaproponowanych urządzeń: wskaźników lokalnych, czujników pomiarowych, analizatorów, detektorów, siłowników, zaworów regulacyjnych, elektrozaworów itp. Układ zabezpieczeń oraz sterowania będzie analizował sygnały pomiarowe z prowadzonego on-line monitoringu spalin, a proces sterujący oczyszczaniem spalin uwzględniał je będzie dostosowując ilość reagentów stosownie do potrzeb.
WĘZEŁ AUTOMATYKI I POMIARÓW (2) Źródło: Prezentacja ZUSOK mgr inż. Stanisław Sochan
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ SAVONA PROJECT Sp. z o.o. ul. Urszulańska 3 33-100 Tarnów tel. +48 14 636 10 21 tel. +48 14 656 45 40 do 43 fax +48 14 636 10 22 GSM +48 607 906 800 e-mail: biuro@savonaproject.pl www.savonaproject.pl