ALEKSANDER SOBOLEWSKI*, RYSZARD WASIELEWSKI, KRZYSZTOF DRESZER, SŁAWOMIR STELMACH Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze Technologie otrzymywania i kierunki zastosowań paliw alternatywnych otrzymywanych z odpadów Processes for production of alternative fuels from wastes and their uses Przedstawiono wybrane aspekty energetycznego wykorzystania odpadów przetworzonych w paliwa alternatywne oraz zgodności ich jakości z wymaganiami obowiązujących w kraju norm. Paliwa alternatywne są traktowane jako odpad pod względem wymagań formalno-prawnych związanych zarówno z ich produkcją, jak i energetycznym wykorzystywaniem. Przedstawiono działania związane z opracowaniem standardów jakościowych dla paliw alternatywnych w krajach UE. Omówiono zagadnienia technologiczne związane z wytwarzaniem paliw alternatywnych. Scharakteryzowano najważniejsze kierunki zastosowań paliw alternatywnych w przemyśle cementowym oraz energetyce zawodowej. Methods for processing wastes to alternative fuels are presented as well as assessment of alternative fuel were reviewed. The fuel properties were presented and compared with respective legal requirements both in Poland and in UE countries. Important uses of alternative fuels in cement industry and power engineering were discussed in particular. Znacząca część odpadów wytwarzanych przez człowieka zawiera palne substancje organiczne, co powoduje, że energia w nich zawarta może być wykorzystana bądź to do celów utylitarnych, bądź to przynajmniej do ich unieszkodliwiania. Szczególnie interesujące pod tym względem są te substancje odpadowe, które można spalać w sposób autotermiczny, lub z efektywnym odzyskiem energii. Termiczna utylizacja niektórych odpadów jest warunkowo dopuszczalna nie tylko w spalarniach odpadów, ale także poza nimi, w instalacjach przemysłowych wykorzystujących odpady jako paliwo. Na dużą skalę prowadzi się tego typu działania w przemyśle cementowym a także w energetyce, gdzie wprowadza się biomasę jako paliwo dodatkowe. Jedną z podstawowych wad odpadów, utrudniających ich stosowanie jako paliwa jest niejednorodność ich składu oraz brak stabilności właściwości fizykochemicznych, m.in. ze względu na różnorodność źródeł pochodzenia. Powoduje to możliwość wystąpienia zagrożeń emisyjnych podczas współspalania odpadów. Wprowadzenie ostrych standardów emisyjnych dla instalacji realizujących ten proces jest uzasadnione i pozwala te zagrożenia ograniczyć, jednak stawia też bariery dla szerszego wykorzystania energii zawartej w odpadach. Jednym z rozwiązań tego problemu może być produkcja tzw. paliw alternatywnych z odpadów, które obligatoryjnie musiałyby spełniać określone wymagania jakościowe 1 3). Przedstawione poniżej dane uzyskano podczas realizacji ekspertyzy na temat problematyki paliw alternatywnych w warunkach polskich 4). Sytuacja prawna paliw alternatywnych w kraju Obecnie obowiązujące regulacje prawne traktują paliwa alternatywne wytworzone z odpadów w dalszym ciągu jako odpady. Określenie paliwo alternatywne funkcjonuje w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001 r. w sprawie katalogu odpadów (Dz.U. Nr 112, poz. 1206). Wyróżnia ono kategorię odpadów palnych, w nawiasie określając je jako paliwa alternatywne (kod 19 12 10). Należy zauważyć, że są to odpady inne niż niebezpieczne. Aby dokonywać odzysku energii z odpadów wykorzystywanych jako paliwo, konieczne jest uzyskanie odpowiednich zezwoleń, przede wszystkim przewidzianych ustawą o odpadach (Dz.U. z 2001 r, Nr 62, poz. 628 z późniejszymi zmianami). Dotyczy to zwłaszcza zezwolenia na prowadzenie działalności w zakresie odzysku (art. 26 ustawy o odpadach). Szczegóły regulują akty wykonawcze, takie zwłaszcza jak rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 marca 2002 r. w sprawie Dr inż. Aleksander SOBOLEWSKI w roku 1986 ukończył studia na Wydziale Technologii i Inżynierii Chemicznej Politechniki Śląskiej w Gliwicach, gdzie uzyskał również stopień doktora nauk technicznych. Obecnie jest Zastępcą Dyrektora Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla do spraw Badań i Rozwoju. Specjalność technologia przeróbki węgla, ochrona środowiska w koksownictwie, hydrodynamika złoża fluidalnego a także procesy adsorpcyjnych i termiczne metody przeróbki odpadów. * Autor do korespondencji: Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, ul. Zamkowa 1, 41-803 Zabrze, tel: (0-32) 271-00-41, fax: (0-32) 271-08-09, e-mail: asob@ichpw.zabrze.pl Mgr inż. Ryszard WASIELEWSKI w roku 1980 ukończył studia na Wydziale Technologii i Inżynierii Chemicznej Politechniki Śląskiej w Gliwicach, a także studia podyplomowe na Wydziale Inżynierii Środowiska i Energetyki tej uczelni. Uzyskał I stopień specjalizacji inżyniera w zakresie Ochrony Środowiska. Jest starszym specjalistą badawczo-technicznym w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu. Specjalność termiczne metody przeróbki węgla i odpadów. 2 85/8-9(2006)
wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów (Dz.U. Nr 37, poz. 339, z późniejszymi zmianami), rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 20 grudnia 2005 r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji (Dz.U. Nr 260, poz. 2181), oraz rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 23 grudnia 2004 r. w sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkości emisji (Dz.U. Nr 283, poz. 2842). Odzysk (w myśl art. 3 ust. 3 pkt 9 ustawy o odpadach) zdefiniowano jako wszelkie działania, niestwarzające zagrożenia dla życia, zdrowia ludzi lub dla środowiska, polegające na wykorzystaniu odpadów w całości lub w części, lub prowadzące do odzyskania z odpadów substancji, materiałów lub energii i ich wykorzystania, określone w załączniku nr 5 do ustawy. Szczególnym rodzajem odzysku jest odzysk energii zdefiniowany jako termiczne przekształcenie odpadów w celu odzysku energii. Przekształcenie termiczne jest przy tym rozumiane jako spalanie odpadów przez ich utlenianie, lub inne procesy termicznego przekształcania odpadów, w tym pirolizę, zgazowanie i proces plazmowy, o ile substancje powstające podczas tych procesów termicznego przekształcania odpadów są następnie spalane (art. 3 ust. 3 pkt 20 ustawy o odpadach). W myśl obowiązującej ustawy o odpadach, wytwarzanie paliw alternatywnych jest działalnością w zakresie odzysku odpadów w procesie R 15 (przetwarzanie odpadów w celu ich przygotowania do odzysku, w tym do recyklingu wg zał. nr 5 do ustawy), natomiast wykorzystanie paliw alternatywnych stanowi proces odzysku R1 (wykorzystanie jako paliwo lub inny środek wytwarzania energii wg zał. nr 5 do ustawy). Obowiązujące do 27 grudnia 2005 r. rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 29 stycznia 2002 r. w sprawie rodzajów odpadów innych niż niebezpieczne oraz rodzajów instalacji i urządzeń, w których dopuszcza się ich termiczne przekształcanie (Dz.U. Nr 18, poz. 176, z późniejszymi zmianami) definiowało paliwa alternatywne jako odpady palne, rozdrobnione, o jednorodnym stopniu wymieszania, powstałe w wyniku zmieszania odpadów innych niż niebezpieczne, z udziałem lub bez udziału paliwa stałego, ciekłego lub biomasy, które w wyniku przekształcenia termicznego nie powodują przekroczenia standardów emisyjnych z instalacji współspalania odpadów, określonych w rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 4 sierpnia 2003 r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji (Dz.U. Nr 163, poz. 1584). Obecnie (styczeń 2006 r) brak jest obowiązującej prawnie definicji paliw alternatywnych wytwarzanych z odpadów. Standardy jakościowe dla paliw alternatywnych Jednym z podstawowych warunków, umożliwiających szersze wykorzystanie paliw alternatywnych, jest standaryzacja ich jakości. Kryteria jakościowe dla paliw alternatywnych winny gwarantować bezpieczeństwo technologiczne i ekologiczne przy ich stosowaniu. W związku z tym przy ich opracowywaniu uwzględniać należy zarówno parametry charakteryzujące właściwości energetyczne paliwa i czynniki znacząco wpływające na emisję zanieczyszczeń. W wielu krajach UE o długoletnich doświadczeniach w produkcji paliw alternatywnych (Niemcy, Włochy, Holandia, Finlandia) doprowadzono do ustanowienia krajowych norm jakościowych dla produktów, określanych różnymi nazwami, np. RDF (refuse derived fuel), BRAM (Brennstoff aus Mill) czy też CDR (combustibili derivato di rifiutti) 2, 5, 6). W niemieckim systemie jakości RAL GZ 724 zdefiniowano 2 klasy stałych paliw alternatywnych, w zależności od ich pochodzenia. Są to paliwa z odpadów produkcyjnych i komunalnych 5). Żadna z tych klas nie uwzględnia kierunku wykorzystania paliwa. Paliwo powinno spełniać kryteria podane w aneksach 1 i 2, załączonych do opisu systemu zapewnienia jakości. Aneks 1 zawiera listę wybranych odpadów, które mogą być wykorzystane jako baza surowcowa. Natomiast w aneksie 2 podano wartości parametrów paliwa, Tabela 1. Dopuszczalne zawartości metali ciężkich w stałym paliwie alternatywnym wytworzonym z odpadów wg RAL (Niemcy) 5) Table 1. Allowable heavy metals contents in solid alternative fuel made of waste (according to RAL, Germany) 5) Pierwiastek Wartoœ æ, mg/kg s.m. Œrednia 80% Kadm Cd d 4 9 Rtêæ Hg d 0,6 1,2 Tal Tl d 1 2 Arsen As d 5 13 Kobalt Co d 6 12 Nikiel Ni d 25 a) 80 b) 50 a) 160 b) Selen Se d 3 5 Tellur Te d 3 5 Antymon Sb d 25 60 O³ów Pb d 70 a) 190 b) 200 a) - b) Chrom Cr d 40 a) 125 b) 120 a) 250 b) MiedŸ Cu d 120 a) 350 b) - - Mangan Mn d 50 a) 250 b) 100 a) 500 b) Wanad V d 10 25 Cyna Sn d 30 70 Beryl Be d 0,5 2 a) Dla stałego paliwa alternatywnego uzyskanego z wybranych odpadów (Aneks I) b) Dla stałego paliwa alternatywnego uzyskanego z wysokokalorycznych frakcji odpadów komunalnych c) Wyżej wymienione zawartości metali ciężkich są adekwatne dla paliw wytwarzanych z odpadów komunalnych o wartości opałowej nie mniejszej niż 16 oraz dla paliw wytworzonych z wybranych odpadów (wymienionych w Aneksie I) o wartości opałowej co najmniej 20. Dla niższych wartości opałowych, podane wartości winny być odpowiednio obniżone, natomiast ich wzrost jest niedopuszczalny. Tabela 2. Dopuszczalne zawartości zanieczyszczeń w paliwach z odpadów wg SFS 5875 (Finlandia) 2) Table 2. Allowable concentrations of pollutants in fuels made of wastes (according to SFS 5875, Finland) 2) Pierwiastek Jednostka Klasa jakoœ ci I II III Chlor Cl d % wag. < 0,15 < 0,5 < 1,5 c Siarka ca³kowita S t % wag. <0,2 < 0,3 < 0,5 Azot N d % wag. < 1,0 < 1,5 < 2,5 Potas i sód Na + K % wag. < 0,2 < 0,4 < 0,5 Metaliczny glin Al d % wag. - a) - b) - c) Rtêæ Hg d mg/kg s.m. < 0,1 < 0,2 < 0,5 Kadm Cd d mg/kg s.m. < 1,0 < 4,0 < 5,0 a) Obecność metalicznego glinu jest niepożądana, lecz w ograniczonym zakresie akceptowana. b) Obecność metalicznego glinu jest minimalizowana przez separację u źródła i procesy wykorzystywane podczas produkcji paliwa. c) Zawartość metalicznego glinu jest uzgadniana osobno dla stałego paliwa alternatywnego uzyskanego z wybranych odpadów które powinny być uzyskane w wyniku przerobu odpadów. Wartości te podano w tabeli 1. W systemie RAL wprowadzono dwuetapową inspekcję potwierdzającą jakość paliwa. Ponadto regulacje systemowe zawierają szczegółowe wytyczne dotyczące poboru próbek, sposobu kalkulacji najważniejszych wielkości oraz realizacji procedur kontrolnych. Dr inż. Krzysztof DRESZER w roku 1971 ukończył studia na Wydziale Technologii i Inżynierii Chemicznej Politechniki Śląskiej w Gliwicach, gdzie uzyskał również stopień doktora nauk technicznych. Uzyskał także I stopień specjalizacji zawodowej inżyniera w zakresie karbochemii. Obecnie jest Dyrektorem Biura Strategii Rozwoju Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla. Specjalność technologia przeróbki węgla, ochrona środowiska, oddziaływanie procesów przemysłowych na środowisko. Dr inż. Sławomir STELMACH w roku 1994 ukończył studia na Wydziale Chemicznym Politechniki Śląskiej w Gliwicach. Stopień doktora nauk technicznych uzyskał na Wydziale Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej. Obecnie jest Zastępcą Dyrektora Centrum Badań Akredytowanych w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgla. Specjalność termiczna utylizacja odpadów, konwersja gazów procesowych. 85/8-9(2006) 3
Tabela 3. Charakterystyka podstawowych właściwości wybranych grup odpadów stanowiących surowce do produkcji paliw alternatywnych Table 3. Basic properties of chosen waste groups as row materials for alternative fuels manufacturing Odpad Zawartoœ æ popio³u, % wag. Regulacje fińskie SFS 5875 dotyczą całego łańcucha gospodarki odpadami, od zbiórki po unieszkodliwianie odpadów 2). Dla każdego elementu tego łańcucha określono wymagane standardy oraz opłaty za ich monitoring. Przepisy regulują również przebieg poboru próbek i ich analiz. Fińskie standardy, w odróżnieniu od niemieckich, definiują 3 klasy jakości paliwa z odpadów. Przy klasyfikacji paliw uwzględnia się siedem parametrów, pomijając właściwości energetyczne, co pokazano w tabeli 2. Sugerowane kierunki zmian regulacji europejskich Ze względu na dużą różnorodność paliw alternatywnych, występujących na rynku oraz ich zmienną jakość, powszechnie dostrzega się potrzebę ujednolicenia standardów jakościowych dla paliw produkowanych z odpadów i stosowanych na terenie krajów Unii Europejskiej. Prace te prowadzone są przez Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN). Został on upoważniony przez kraje członkowskie do opracowania zestawu Specyfikacji Technicznych wykorzystania stałych paliw wytwarzanych z odpadów dla odzysku energii w spalarniach odpadów lub instalacjach prowadzących proces współspalania. Upoważniono także CEN do przekształcenia w drugim etapie Specyfikacji Technicznych w Standardy Europejskie. Dokumentacja CEN/TC 343 Solid Recovered Fuels znajduje się obecnie w końcowym stadium opracowywania 6). W myśl zawartej w niej definicji, paliwo alternatywne może być wytwarzane wyłącznie z odpadów innych niż niebezpieczne. Europejski model klasyfikacji będzie określał 5 klas paliw w oparciu o trzy kluczowe parametry: wartość opałową, oraz zawartość chloru i rtęci. Wybór tych parametrów uwzględnia trzy aspekty oceny paliwa: ekonomiczny, technologiczny i emisyjny, związane z jego wykorzystaniem. Paliwo spełniające określone standardy będzie posiadało dokumentację, zawierającą m.in. szczegółowe charakterystyki surowców wykorzystywanych do jego wytwarzania, procesu produkcji oraz produktu końcowego. Wytwarzanie paliw alternatywnych Zawartoœ æ wilgoci % wag. Wartoœ æ opa³owa, Papier, makulatura 7 9 5 8 15 18 Odpady drewna 0,5 1 7 10 17 19 Odpady opon samochodowych 5 10 1 3 30 33 Odpady tworzyw sztucznych 0,7 2 0,5 2 od 18 (PCV) do 45 (PE) M¹czka zwierzê co-kostna 35 40 3 5 15 Tabela 4. Wartości opałowe paliw alternatywnych otrzymywanych z odpadów komunalnych przy różnym zestawieniu linii technologicznych Table 4. Lower heating values of alternative fuels made from municipal waste according to various sets of unit processes Zestawienie urz¹dzeñ* Wartoœ æ opa³owa RDF, R PB SM M SM KPC PB W 12,15 M MS PT MS 12,57 M PB M KPC G 13,20 PB MS KPC PB MS KPC 16,76 M PT KPC M S G 16,78 PT SR SM R SB SM M PB 16,80 R PB SM SM M SM PB 18,24 * KPC - klasyfikator powietrzny z cyklonem, S suszarka, W - wytłaczarka, SR - separacja ręczna, M młyn, MS - separator elektromagnetyczny, G granulator, R rozdrabniacz, PB - przesiewacz bębnowy. Produkcja paliw alternatywnych z odpadów w krajach Unii Europejskiej osiągnęła poziom 3 Tg/r w 2001 r. 2). Do produkcji tych paliw wykorzystuje się głównie odpady inne niż niebezpieczne, jak- Rys. 1. Uproszczony schemat technologiczny procesu wytwarzania paliwa alternatywnego z odpadów Fig. 1. Simplified flow sheet of manufacturing alternative fuel from wastes kolwiek istnieje wiele przykładów wykorzystania energetycznego odpadów niebezpiecznych, bezpośrednio lub po wstępnym przerobie, szczególnie w przemyśle cementowym. Źródła surowców do wytwarzania paliw alternatywnych to przede wszystkim pozostałości z procesów produkcyjnych, poużytkowe odpady przemysłowe, odpady ze selektywnej zbiórki z handlu i gospodarstw domowych, stałe odpady komunalne oraz odpady konstrukcyjno-remontowe. Najbardziej popularne grupy odpadów, wykorzystywanych jako paliwa lub komponenty do ich produkcji to papier, zużyte opony, odpady tworzyw sztucznych, drewno oraz mączka zwierzęco-kostna (tabela 3). Surowcem do produkcji paliwa alternatywnego może być zarówno jednorodny odpad przemysłowy, jak i odpad mieszany (im więcej składników odpadów tym bardziej złożony jest proces produkcyjny). Skład i poziom zanieczyszczeń w produkcie zależy od wielu czynników, ale jednym z najważniejszych jest źródło pozyskania odpadów do przerobu. Można wyróżnić paliwa rozdrobnione lub pyłopodobne oraz paliwa formowane (pelety, kostki, brykiety). Paliwo alternatywne może mieć wartość opałową do 30 MJ/ kg, zależnie od składu. Dotrzymanie postawionych przez odbiorcę wymagań jakościowych wymaga nieraz bardzo rozbudowanych systemów technologicznych, obejmujących wiele operacji rozdrabniania, separacji, mieszania i kompaktowania odpadów, przy czym ich liczba i kolejność musi być z reguły dostosowywana do rodzaju surowca odpadowego 6, 7). Przeróbka odpadów (rys.1) na paliwa alternatywne ma na celu przede wszystkim wytworzenie paliwa z możliwie dużym uzyskiem, waloryzację parametrów energetycznych odpadów, oraz redukcję stężeń substancji niebezpiecznych w produkcie poprzez ich zatężanie w wyprowadzanych z instalacji strumieniach ubocznych. Cele te często nie mogą być realizowane równocześnie (równolegle). Projektowanie i dostosowanie instalacji wytwarzających paliwa alternatywne do wymagań jakościowych odbiorcy oraz minimalizacja kosztów przerobu odpadów, stanowią przedmiot wielu prac badawczo-rozwojowych oraz projektowo-wdrożeniowych. Do tego celu wykorzystuje się m.in. elementy analizy strumieniowo-materiałowej MFA (material flow analysis), której metodologię opracowano na początku lat dwutysięcznych 7, 9, 10). Zestawienie urządzeń w linii technologicznej do sortowania odpadów ma wyraźny wpływ na jakość uzyskiwanej frakcji paliwowej. W tabeli 4 przedstawiono dane literaturowe dotyczące analizy kilku włoskich linii technologicznych o różnych sekwencjach urządzeń przeznaczonych do sortowania odpadów komunalnych 11). Jako przykład rozbudowanej linii technologicznej do wytwarzania paliwa alternatywnego o wysokiej jakości, przedstawiono schemat instalacji holenderskiej firmy VISNO/Icopower pracującej w okolicy Amsterdamu 12) (rys. 2). Instalacja ta przetwarza rocznie 150 Gg suchych odpadów komunalnych, handlowych, przemysłowych i konstrukcyjno-remontowych. Paliwo wytwarzane jest w postaci suchych cylindrycznych granul i posiada wartość opałową powyżej 18 s.m., zawartość popiołu do 15% wag. zawartość chloru poniżej 0,5% wag. oraz rtęci poniżej 0,5 mg/kg s.m. Urządzenia do stosowania paliw alternatywnych Największym odbiorcą paliw alternatywnych z odpadów jest przemysł cementowo-wapienniczy i energetyka, chociaż paliwa te wykorzystuje się również w przemyśle celulozowo-papierniczym, hutnictwie oraz w instalacjach zgazowania paliw stałych, jak ma to miejsce w Niemczech. Piece cementowe, zasadniczo obrotowe (gdyż te dominują w nowoczesnym przemyśle cementowym) składają się z korpusu (rura 4 85/8-9(2006)
Rys.2. Schemat technologiczny instalacji do produkcji paliwa alternatywnego wg technologii VISNO/Icopower (Holandia) Fig.2. Flow sheet of alternative fuel plant according to the VISNO/Icopower (Holland) process Tabela 5. Wykorzystanie energetyczne ważniejszych grup odpadów przemysłowych w przemyśle cementowym UE (2001 2, 13) r.) Table 5. Use of more important groups of industrial wastes in the UE cement 2, 13) industry (2001) Rodzaj odpadu Wartoœ æ opa³owa, Przerób, Gg/rok Zu yte opony 28,5 35 550 Oleje odpadowe i rozpuszczalniki 38 40 1 000 Wysuszone osady œ ciekowe 10 17 50 Odpady tworzyw sztucznych/papieru 29 40/12,5 22 350 M¹czka zwierzê ca i t³uszcze zwierzê ce 16 19 350 Drewno odpadowe 15 17 100 Inne (np. tekstylia, odpady ze strzê pienia samochodów) 200 Razem 2 600 o długości do 180 m i średnicy do 6 m), który za pośrednictwem pierścieni i rolek obraca się wokół osi podłużnej. Wewnątrz niego zachodzą procesy fizykochemiczne (kalcynacja, spiekanie, granulacja, spalanie) w temp. do 1600 C. Korpus pieca wyłożony jest wykładziną ogniotrwałą. Zastępowalność paliwa podstawowego przez paliwa alternatywne w cementowniach europejskich waha się w granicach od 1% do 40% (Belgia) 13). Czas przebywania w piecu cementowym jest na tyle duży, że ulegają degradacji praktycznie wszystkie szkodliwe substancje organiczne (co zostało stwierdzone doświadczalnie). Zawartość zanieczyszczeń spalin z pieców cementowych może być zatem utrzymana poniżej wartości granicznej, regulowanej przepisami o wymaganej czystości powietrza. Przemysł cementowy jest największym odbiorcą zarówno paliw alternatywnych, jak i niektórych grup odpadów wykorzystywanych energetycznie praktycznie bez większego wstępnego przerobu (w tym odpadów niebezpiecznych). W tabeli 5 przedstawiono dane dotyczące zużycia w europejskim przemyśle cementowym niektórych grup odpadów w charakterze paliwa alternatywnego. Piece wapiennicze szybowe to klasyczny typ pieca hutniczego do termicznego przetwarzania minerałów. Posiada kształt szybu, zaopatrzonego od góry w urządzenia zasypowe i odprowadzające gazy, a od dołu w system doprowadzania powietrza technologicznego (dmuch) i wyprowadzania skondensowanych produktów. Proces polega na reakcjach zachodzących w przeciwprądzie pomiędzy zstępującym w dół wsadem, a przepływającymi od dołu w górę gazami, zwykle będącymi produktem kontrolowanego spalania koksu w dolnej części pieca. W piecach wapienniczych wykorzystuje się dodatek do 1% paliw alternatywnych, głównie ze względu na niebezpieczeństwo pogorszenia jakości produktu przy zbyt dużym ich dodatku. Kotły energetyczne z paleniskiem rusztowym są używane w mniejszych elektrowniach i elektrociepłowniach przemysłowych. Dobre spalanie, z minimalnym nadmiarem powietrza, uzyskuje się przez doprowadzenie powietrza pierwotnego do kilku oddzielnych stref rusztu. Temperatura spalania w paleniskach rusztowych mieści się w zakresie 900 1400 o C, a prędkość przepływu powietrza wynosi od 0,3 do 1,2 m/s Kotły energetyczne pyłowe mają wydajności powyżej 20 kg/s. W kotłach tych spalany jest węgiel, po osuszeniu i rozdrobnieniu do pyłu. Czas przebywania cząstek pyłu w strefie spalania wynosi kilka sekund. Niepalne części paliwa zostają uniesione ze spalinami (popiół lotny), lub opadają w dół komory paleniskowej (żużel). Temperatura spalania w kotłach pyłowych granulacyjnych zawiera się w przedziale od 1200 do 1400 o C, zaś prędkość przepływu powietrza jest większa od 9,1 m/s. W kotłach energetycznych fluidalnych paliwo jest unoszone przez strumień powietrza fluidyzującego, co zapewnia dobre utlenienie i spalenie paliwa. W trakcie spalania do złoża fluidalnego, wytworzonego z cząstek niepalnych, dostarcza się ziarna paliwa, które mieszają się z powietrzem. Pozwala to na uzyskanie dobrych warunków spalania i umożliwia wykorzystanie paliw o małej wartości opałowej i dużym zapopieleniu. Niska temperatura spalania (800 950 o C) wpływa na ograniczenie emisji tlenków azotu. Wprowadzone do złoża sorbenty, przeważnie w postaci odpowiednio zmielonego kamienia wapiennego, wiążą związki siarki, a skuteczność odsiarczania może osiągnąć nawet 97%. 85/8-9(2006) 5
Kotły energetyczne regeneracyjne (sodowe) opalane są zagęszczonym ługiem powarzelnym, zawierającym miazgę drzewną nasyconą siarczynem sodu i wodorotlenkiem sodu. W kotłach energetycznych współspalane są głównie paliwa alternatywne wyprodukowane z odpadów innych niż niebezpieczne. Ilość dodatku do paliwa podstawowego waha się w granicach od 1 do 50% w zależności od typu kotła, układu oczyszczania spalin i wymagań jakościowych odnośnie komercyjnego wykorzystania produktów ubocznych (popiołów i gipsu). Lista potencjalnych odbiorców paliw alternatywnych jest szersza, jednak ich udział w całkowitej wielkości odbioru jest nieznaczny. Użytkownicy ci stawiają często wykorzystywanym przez siebie paliwom alternatywnym dodatkowe specyficzne wymagania jakościowe. Jako podstawową zasadę należy przyjąć wyłączenie z grupy odbiorców paliw alternatywnych drobnych użytkowników komunalnych, ze względu na możliwość wystąpienia ewentualnych zagrożeń, np. niekontrolowanej emisji zanieczyszczeń 14). Podsumowanie Produkcja paliw alternatywnych jest szansą na wykorzystanie energii zawartej w odpadach nie tylko w instalacjach specjalnie do tego celu przeznaczonych, ale także w takich gałęziach przemysłu, jak produkcja cementu i energetyka. Jako surowce do ich wytwarzania powinny być stosowane wyłącznie odpady inne niż niebezpieczne, co znacznie poprawia bezpieczeństwo ekologiczne zarówno na etapie produkcji paliw, jak i ich wykorzystania. Przyjęcie wysokich standardów jakościowych dla paliw alternatywnych może pozwolić w przyszłości na traktowanie tych paliw jako pełnowartościowych produktów. Otrzymano: 00-00-2006 LITERATURA 1. R. Kronberger, Waste to recovered fuel. Cost-benefit analysis, GUA GmbH, Wien 2001. 2. Refuse derived fuel, current practice and perspectives. Final Report, European Commission Directorate General Environment, 2003. 3. Praca zbiorowa, Paliwa z odpadów (red. J. Wandrasz i K. Pikoń), t. 5, Wyd. HELION, Gliwice 2005. 4. Określenie wymagań dla paliw alternatywnych wytwarzanych z odpadów. Opracowanie IChPW nr. 5.01. dla NFOŚiGW. Zabrze, czerwiec 2005. 5. Solid recovered fuels, Quality Assurance RAL GZ 724, 2001. 6. J. van Tubergen, Th. Glorius, E. Waeyenbergh, Classification of solid recovered fuels, ORFA, 2005. 7. V. Rotter, T.Kost, J. Winkler, B. Bilitewski, Waste Management 2004, 24, 1005. 8. Th. Glorius i in., BREF waste treatment. Solid recovered fuels, IAR and ERFO, Aachen 2003. 9. H. Rechberger, Waste Management and Research 2001, 19 (2), 186. 10. P.H. Brunner, H. Rechberger, Practical handbook of material flow analysis, CRC Press LLC, 2004. 11. Caputo, P. Pelaggae, Applied Thermal Engineering 2002, 22, 423. 12. ICOVA BV, Amsterdam, prospekt firmowy. 13. U. Kaantee, R. Zevenhoven, R. Backman, M. Hupa, Fuel Process. Technol. 2004, 85, 293. 14. A. Sobolewski, R. Wasielewski, Czysta Energia, 2006, 1, 26. 6 85/8-9(2006)