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

Wymagania jakościowe dla paliw z odpadów w kontekście ich wykorzystania Bogna Kochanek (Centralne Laboratorium) Magdalena Malara (Zakład Ochrony Środowiska) Zygmunt Gwóźdź (Zakład Ochrony Środowiska) III Konferencja: Paliwa Alternatywne - Waste to energy Energia z odpadów 9-10 czerwca 2016 r., Konin/Licheń

Odpady komunalne mogą różnić się w znaczący sposób pod względem składu oraz posiadać niestabilne właściwości fizykochemiczne, dlatego poddaje się je procesowi mechanicznej obróbki w celu otrzymania stałego paliwa wtórnego. Proces ten pozwala na stabilizację parametrów oraz umożliwia otrzymanie produktu o określonych właściwościach, który będzie można wykorzystać na rynku nośników energii. 3

Aby mogły zostać wykorzystane jako paliwo, muszą zostać poddane badaniom potwierdzającym wiarygodność uzyskania określonych właściwości. W ostatnich latach podjęto działania w celu ujednolicenia standardów jakościowych parametrów fizykochemicznych odnoszących się do stałych paliw wtórnych. 4

W wyniku tych działań Komitet Techniczny CEN/TC 343 opracował specyfikacje i raporty techniczne. Część z nich została opublikowana w formie norm. Od 2014 roku Zakłady Pomiarowo-Badawcze Energetyki ENERGOPOMIAR" Sp. z o.o. zostały oficjalnym członkiem Komitetu Technicznego nr 144 ds. Koksu i Przetworzonych Paliw Stałych. 5

PN-EN 15357 PN-EN 15358 PN-EN 15359 PN-EN 15400 PN-EN 15402 PN-EN 15403 PN-EN 15407 PN-EN 15408 PN-EN 15410 PN-EN 15411 PN-EN 15413 PN-EN 15414-3 PN-EN 15415-1 PN-EN 15415-2 PN-EN 15415-3 PN-EN 15440 PN-EN 15442 PN-EN 15443 PN-EN 15590 Terminologia, definicje i określenia. Systemy zarządzania jakością - Szczegółowe wymagania dla ich zastosowania do produkcji stałych paliw wtórnych. Wymagania techniczne i klasy. Oznaczanie wartości opałowej. Oznaczanie zawartości części lotnych. Oznaczanie zawartości popiołu. Metody oznaczania zawartości węgla (C), wodoru (H) i azotu (N). Metody oznaczania zawartości siarki (S), chloru (Cl), fluoru (F) i bromu (Br). Metody oznaczania pierwiastków głównych (Al, Ca, Fe, K, Mg, Na, P, Si, Ti). Metody oznaczania pierwiastków śladowych (As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mo, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Tl, V i Zn). Metody przygotowania próbki do badań z próbki laboratoryjnej. Oznaczanie zawartości wilgoci metodą suszarkową - Część 3: Wilgoć w ogólnej próbce analitycznej. Oznaczanie rozkładu wielkości ziaren - Część 1: Metoda przesiewania dla cząstek o małym rozmiarze. Oznaczanie rozkładu wielkości ziaren - Część 2: Metoda (ręczna) maksymalnej przewidywanej długości dla cząstek o dużych wymiarach. Oznaczanie rozkładu wielkości ziaren - Część 3: Metoda analizy obrazu dla cząstek o dużych wymiarach. Metody oznaczania zawartości biomasy. Metody pobierania próbek. Metody przygotowywania próbki laboratoryjnej. Oznaczanie potencjalnego stopnia mikrobiologicznego samoogrzewania z zastosowaniem wskaźnika rzeczywistej dynamicznej oddychalności. 6

Paliwo z odpadów, Paliwo alternatywne (odpad palny) - 19 12 10, Refuse Derived Fuel, RDF Stałe paliwo wtórne, (solid recovered fuels SRF) jest to stałe paliwo wyprodukowane z odpadów innych niż niebezpieczne, przetwarzane poprzez odzysk energii w odpowiedniej instalacji. PN-EN 15357:2011 - Terminologia, definicje i określenia. 7

Zawarty został schemat zarządzania jakością stałego paliwa wtórnego SRF, który powinien ułatwić porozumienie się pomiędzy producentem a odbiorcą stałego paliwa wtórnego. 8

System pięciu klas stałych paliw wtórnych SRF, które oceniają wartość użytkową paliwa pod kątem ekonomicznym, technologicznym oraz środowiskowym. PN-EN 15359:2012 - wymagania techniczne i klasy Parametr klasyfikacyjny Pomiar statystyczny Jednostka Klasa 1 2 3 4 5 Wartość opałowa średnia [MJ/kg] stan roboczy 25 20 15 10 3 Chlor (Cl) średnia [%] stan suchy 0.2 0.6 1.0 1.5 3 Rtęć (Hg) mediana 80-ty percentyl [mg/mj] stan roboczy 0.02 0.04 0.03 0.06 0.08 0.16 0.15 0.30 0.50 1.00 9

» Od 2011 roku posiadamy akredytację na badanie stałych paliw wtórnych, odpadów (w tym również pobieranie).» Rocznie badamy około 1000 prób tego rodzaju. 10

Pobieranie próbek odpadów» Istotą problemu jest uzyskanie sensu stricte próbki reprezentatywnej.» Dobrze pobrana próbka gwarantuje wiarygodność uzyskanych wyników.» Pobranie próbki odpadów powinno mieć na uwadze: technologię przygotowania SRF; wielkość badanej partii odpadów; lokalne warunki na instalacji (w tym m.in. możliwość pobrania próbek odpadów). 11

Pobieranie próbek odpadów Z doświadczeń ENERGOPOMIAR Sp. z o.o., który wykonuje pobranie próbek oraz badania odpadów dla różnych instalacji w całej Polsce, wynika, że największym problemem jest niejednorodność odpadów, różne miejsca ich pochodzenia, różne sposoby postępowania z pryzmami itp. 12

Klasyfikacja w kontekście wykorzystania 0-6 MJ/kg s.m. Składowanie TOC < 5% s.m. LOI < 8% s.m 6-18 MJ/kg s.m. Energetyka, Ciepłownictwo > 18 MJ/kg s.m. Cementownie * Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 16 lipca 2015 r. w sprawie dopuszczania odpadów do składowania na składowiskach ** Możliwości i uwarunkowania dla termicznego odzysku energii z RDF (odpady palne) i SRF (paliwa wtórne) w Polsce A. Sobolewski, M. Bałazińska 13

Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 16 lipca 2015 r. w sprawie dopuszczania odpadów do składowania na składowiskach Zakres badań oraz kryteria dopuszczania odpadów o kodach 19 08 05, 19 08 12, 19 08 14, 19 12 12 oraz z grupy 20 do składowania na składowisku odpadów innych niż niebezpieczne i obojętne Lp. Zakres badań Dopuszczalne graniczne wartości 1 Ogólny węgiel organiczny (TOC) 5% suchej masy 2 Strata przy prażeniu (LOI) 8% suchej masy* 3 Ciepło spalania 6 MJ/kg suchej masy * Dla odpadów o kodzie 19 08 14 pochodzących z produkcji chemii nieorganicznej dopuszczalne graniczne wartości straty przy prażeniu (LOI) uznaje się za spełnione, jeżeli nie przekraczają 30% suchej masy. 14

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 11 września 2012 r. w sprawie mechaniczno-biologicznego przetwarzania zmieszanych odpadów komunalnych nieobowiązujący 6.1. Proces biologicznego przetwarzania zmieszanych odpadów komunalnych, o którym mowa w 4 ust. 2 i 3, powinien być prowadzony w taki sposób, aby uzyskany stabilizat spełniał następujące wymagania: Lp. Zakres badań Dopuszczalne graniczne wartości 1 Strata prażenia 35% suchej masy 2 Węgiel organiczny 20% suchej masy 3 Aktywność oddychania AT 4 10 mgo 2 /g suchej masy 4 Wilgoć - 15

Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 11 września 2012 r. w sprawie mechaniczno-biologicznego przetwarzania zmieszanych odpadów komunalnych nieobowiązujący 6.2. Proces biologicznego suszenia zmieszanych odpadów komunalnych, o którym mowa w 4 ust. 4, powinien być prowadzony w taki sposób, aby uzyskany odpad o kodzie 19 12 10 spełniał wymagania określone przez odbiorcę paliwa. 16

Parametry paliwowe 17

Parametry techniczne Chlor decyduje, w jakiej temperaturze należy prowadzić proces termicznego spalania:» 1100 C dla odpadów niebezpiecznych zawierających powyżej 1% związków chlorowcoorganicznych przeliczonych na chlor» 850 C dla pozostałych odpadów; Parametr ten jest istotny również z powodu powodowania korozji instalacji. Negatywnie wpływa na jakość wypalanego klinkieru. Podobnie właściwości wykazują również fluor oraz siarka. Parametr Jednostka Paliwa z odpadów SRF, RDF Chlor % 0,11 0,51 0,55 0,87 1,01 2,50 3,25 Fluor % <0,002 0,01 0,00 0,01 <0,002 0,02 <0,002 Siarka % 0,12 0,27 0,19 0,19 0,25 0,15 0,32 18

Parametry techniczne Innymi ważnymi z punktu technologicznego parametrami są związki alkaliczne (sodu, potasu, wapnia i magnezu). Mogą one powodować przyrastanie osadów na elementach grzejnych kotła. Wpływają na stabilność pracy instalacji piecowej. Podobne właściwości może również wykazywać glin metaliczny. Parametr Jednostka Paliwa z odpadów SRF, RDF Sód % 0,42 0,47 0,49 0,25 0,52 0,29 0,57 Potas % 0,10 0,40 0,13 0,25 0,17 0,14 0,30 Glin metaliczny % 0,03 0,14 0,15 0,19 0,50 1,09 0,17 19

Parametry emisyjne» Stałe paliwa wtórne SRD, RDF mimo ustabilizowanych parametrów fizykochemicznych w sensie prawnym stanowią odpad.» Instalacje, w których następuje proces spalania lub współspalania paliw z odpadów, podlegają tym samym restrykcjom co instalacje i urządzenia spalania odpadów. 20

Instalacje i urządzenia współspalania odpadów Cementownie Nazwa substancji Standardy emisyjne w mg/m 3 przy zawartości w gazach odlotowych 11% tlenu 10% tlenu średnie dobowe średnie trzydziestominutowe średnie dobowe Pył 10 30 10 30 TOC * 10 20 10 10 Chlorowodór 10 60 10 10 Fluorowodór 1 4 2 1 Dwutlenek siarki 50 200 50 50 Tlenek węgla 50 100 150 2000 Tlenki azotu ** 200 400 200 500 Tlenki azotu *** 400 - - 500 A * substancje organiczne w postaci gazów i par wyrażone jako całkowity węgiel organiczny ** dla istniejących instalacji i urządzeń o zdolności przetwarzania większej niż 6 Mg odpadów spalanych w ciągu godziny lub dla nowych instalacji i urządzeń *** dla istniejących instalacji i urządzeń o zdolności przetwarzania do 6 Mg odpadów spalanych w ciągu godziny B 21

Parametr Standardy emisyjne przy zawartości O 2 11% * Paliwa z odpadów SRF, RDF [mg/kg] Kadm Cd 0,4 0,1 0,7 3,1 0,9 0,05 [mg/m 3 ] Tal Tl <0,25 <0,25 <0,25 0,3 <0,25 0,05[mg/m 3 ] Rtęć Hg 0,1 0 0,1 0,5 0,3 Antymon Sb 90,8 <0,50 2,1 30,9 10,1 Arsen As 1 5,8 1,3 1,7 0,6 Ołów Pb 21,6 3,2 20,6 197 69,9 Chrom Cr 17 20,4 28,9 786 36 0,50 [mg/m 3 ] Kobalt Co 1,8 1,6 5,2 4,8 3,2 Miedź Cu 40,4 6,7 31,2 9356 2326 Mangan Mn 25,1 112 88,6 164 81,6 Nikiel Ni 3,3 12,8 13,2 36,1 10,6 Wanad V 1,7 5,7 4 116 14 Dioksyny i furany** 0,1 [ng/m 3 ] * średnie z próby o czasie trwania od 30 minut do 8 godzin ** średnia z próby o czasie trwania od 6 do 8 godzin 22

Wykorzystanie paliw z odpadów» Nowe linie technologiczne do produkcji SRF, które mogą wyprodukować w sumie od 3,5 do 5 mln ton/rok tego paliwa.» Zakaz składowania odpadów komunalnych o cieple spalania powyżej 6 MJ/kg suchej masy.» Wymusza na instalacjach RIPOK szukania nowych rynków zbytu stałych paliw wtórnych. 23

Wykorzystanie paliw z odpadów Odpady komunalne według sposobu zagospodarowania w mln ton/rok w 2014 r. według GUS Prognoza masy wytwarzanych odpadów komunalnych w 2030 r. - hipoteza niska według KPGO 24

Wykorzystanie paliw z odpadów, zmieszanych odpadów komunalnych 25

Podsumowanie» Odbiorcy ci przyjęliby te odpady do swoich instalacji pod warunkiem jasnych przepisów prawnych, które obecnie zbyt często ulegają zmianom.» Uznanie części energii odzyskanej za energię z odnawialnego źródła energii.» Utrata statusu odpadu.» Gwarancja strumienia paliwa, w okresie co najmniej 10-15 lat. 26

Art. 159 Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach 1. Część energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów zawierających frakcje biodegradowalne może stanowić energię z odnawialnego źródła energii, jeżeli są spełnione warunki techniczne zakwalifikowania części energii odzyskanej z termicznego przekształcenia odpadów jako energii z odnawialnego źródła energii, o których mowa w przepisach wydanych na podstawie ust. 2. 2. Minister właściwy do spraw środowiska w porozumieniu z ministrem właściwym do spraw gospodarki określi, w drodze rozporządzenia, warunki techniczne kwalifikowania części energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów jako energii z odnawialnego źródła energii, kierując się możliwościami technicznymi, frakcjami biodegradowalnymi zawartymi w określonych rodzajach odpadów oraz ochroną środowiska. 28

Ustawa z dnia 20 lutego 2015 r. o odnawialnych źródłach energii Art. 2. Użyte w ustawie określenia oznaczają: 3) biomasa stałe lub ciekłe substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, które ulegają biodegradacji, pochodzące z produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej i leśnej oraz przemysłu przetwarzającego ich produkty,, a także ulegająca biodegradacji część odpadów przemysłowych i komunalnych, pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego, w tym odpadów z instalacji do przetwarzania odpadów oraz odpadów z uzdatniania wody i oczyszczania ścieków, w szczególności osadów ściekowych, zgodnie z przepisami o odpadach w zakresie kwalifikowania części energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów; 29

Podsumowanie Paliwo to nadal jest odpadem, któremu został przypisany odpowiedni kod. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 grudnia 2014 r. w sprawie katalogu odpadów. 19 12 10 odpady palne (paliwo alternatywne) 19 08 05 ustabilizowane komunalne osady ściekowe 31

Ustawa z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach Art. 14. 1. Określone rodzaje odpadów przestają być odpadami, jeżeli na skutek poddania ich odzyskowi, w tym recyklingowi, spełniają: 1) łącznie następujące warunki: a) przedmiot lub substancja są powszechnie stosowane do konkretnych celów, b) istnieje rynek takich przedmiotów lub substancji lub popyt na nie, c) dany przedmiot lub substancja spełniają wymagania techniczne dla zastosowania do konkretnych celów oraz wymagania określone w przepisach i w normach mających zastosowanie do produktu, d) zastosowanie przedmiotu lub substancji nie prowadzi do negatywnych skutków dla życia, zdrowia ludzi lub środowiska; 2) wymagania określone przez przepisy Unii Europejskiej. 2. Przedmiot lub substancja, które przestały spełniać warunki, o których mowa w ust. 1, są odpadami. 32