dr hab. inż. Grzegorz Wielgosiński Politechnika Łódzka

1. dr hab. inż. Grzegorz WielgosińskiPolitechnika Łódzka Współspalanie odpadów

2. Współspalanie Ustawa o odpadach (Art. 3, ust 3, poz. 21a): Współspalarnia odpadów– zakład lub jego część, których głównym celem jest wytwarzanie energii lub produktów, w których wraz z paliwami są przekształcane termicznie odpady w celu odzyskania zawartej w nich energii lub w celu ich unie-szkodliwiania, obejmujące instalacje i urządzenia służące do prowadzenia procesu termicznego przekształcania wraz z oczy-szczaniem gazów odlotowych i wprowadzaniem ich do atmo-sfery, kontrolą, sterowaniem i monitorowaniem procesów, instalacjami związanymi z przyjmowaniem, wstępnym prze-twarzaniem i magazynowaniem odpadów dostarczonych do termicznego przekształcania oraz instalacjami związanymi z magazynowaniem i przetwarzaniem substancji otrzymanych w wyniku spalania i oczyszczania gazów odlotowych.

3. Granice współspalania • moc cieplna pochodząca ze spalania odpadów niebezpiecznych nie przekracza 40 % nominalnej mocy cieplnej instalacji współspalającej,(§ 19. 1.) • … wraz z paliwami spalane są odpady inne niż niebezpieczne w ilości nie większej niż 1 % masy tych paliw …,(§ 16. 3.) Uwaga: niezgodne z dyrektywą 2000/76/EC !!!

4. Nie podlega przepisom o współspalaniu proces współspalania: • odpadów roślinnych z rolnictwa i leśnictwa, • odpadów roślinnych z przemysłu przetwórstwa spo-żywczego, jeżeli odzyskuje się wytwarzaną energię cieplną, • odpadów włóknistych, roślinnych z procesu produkcji pierwotnej masy celulozowej i z procesu produkcji papieru z masy, jeżeli odpady te są spalane w miejscu produkcji, a wytwarzana energia cieplna jest odzyski-wana,

5. Nie podlega przepisom o współspalaniu • odpadów drewna, za wyjątkiem drewna zanieczyszczo-nego impregnatami i powłokami ochronnymi, które mo-gą zawierać związki chlorowcoorganiczne lub metale ciężkie, oraz drewna pochodzącego z odpadów budo-wlanych lub z rozbiórki, • odpadów korka, • odpadów promieniotwórczych, • odpadów pochodzących z poszukiwań i eksploatacji zasobów ropy naftowej i gazu ziemnego na platformach wydobywczych które są spalane na tych platformach, • odpadów zwierzęcych.

6. Najważniejsze akty prawne • ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKAw standardów emisyjnych z instalacji; • ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKAw sprawie wymagań w zakresie prowadzenia pomiarów wielkościemisji; • ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKIw sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów;

7. Urządzenia do współspalania odpadów ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKIw sprawie rodzajów odpadów innych niż niebezpieczne oraz rodzajów instalacji i urządzeń w których dopuszcza się ich termicznie przekształcanie: (już nie obowiązuje) • Piece cementowe, • Piece wapiennicze, • Wielkie piece, piece konwertorowe, piece do utleniania rud, • Kotły energetyczne i przemysłowe, • Piece do wypalania cegły, • Baterie koksownicze

8. Piece cementowe

9. Współspalanie – piece cementowe

10. Cementownie w Polsce

11. Potencjał przemysłu cementowego

12. Energetyczne wykorzystanie odpadów przez cementownie w Polsce

13. Piec cementowy

14. Temperatura w piecu cementowym

15. Uzyskiwany stopień destrukcji odpadowych związków organicznych w piecach cementowych

16. Immobilizacja metali ciężkichw strukturze klinkieru podczas spalania odpadóww piecach cementowych

17. Wspólspalanie w piecach cementowych - emisja

18. Zalety współspalania w piecach cementowych • temperatura spalania w piecach cementowych przekracza 1450 °C osiągając niejednokrotnie nawet i 1800 °C, • czas przebywania gazów w piecu cementowym wynosi 4-10 sekund (w temperaturze powyżej 1450 °C), • proces spalania prowadzony jest w środowisku silnie alkalicznym dzięki czemu wiązaniu chemicznemu ulegają kwaśne składniki gazów spalinowych, powstałe podczas spalania odpadów (HCl, HF, SO2, Cl2 itp.), • bardzo duża bezwładność cieplna wyklucza awaryjną, niekontrolowaną emisję zanieczyszczeń np. na skutek chwilowego zaniku płomienia,

19. Zalety współspalania w piecach cementowych • niepalne części paliw odpadowych, w tym metale ciężkie ulegają wbudowaniu w strukturę wypalanego klinkieru, przez co ich emisja jest minimalna, • brak obserwowalnego wpływu dodatku odpadów na emisję zanieczyszczeń z pieca cementowego, • spaleniu mogą być poddawane zarówno odpady stałe jak i ciekłe; można wprowadzaćrównież (po odpowiedniej przeróbce konstrukcji pieca) odpady stałe w beczkach, • stopień destrukcji większości substancji organicznych jest wyższy od 99,9 %,

20. Współspalanie w piecach cementowych - wymagania Minimalne wymagania dla odpadów współspalanych w piecach cementowych wg Stowarzyszenia Producentów Cementu:

21. Paliwa alternatywne w przemyśle cementowym

22. Paliwa alternatywne w przemyśle cementowym max. 1,5 mln Mg

23. Paliwa alternatywne w przemyśle cementowym Aktualny stopień zastąpienia paliw kopalnych przez paliwa alternatywne w przemyśle cementowym: • Średnio w Polsce: - 40 % • Średnio w Niemczech: - 62 % • Średnio w Europie: - 15 % • Cementownia CHEŁM: - 80 % • Cementownia RUDNIKI: - 50 %

24. RDF w cementowniach • Cementownia CHEŁM w 2010 roku zużyła 276 624,8 Mg odpadów jako paliwa w tym ok. 89 % paliwa z odpadów (19 12 10) • Cementownia REJOWIEC w 2010 roku zużyła 21 483,5 Mg odpadów jako paliwa w tym ok. 83 % paliwa z odpadów (19 12 10) • Cementownia KUJAWY w 2010 roku zużyła 77 828,1 Mg odpadów jako paliwa w tym ok. 77 % paliwa z odpadów (19 12 10)

25. Problemy podczas współspalania odpadów • wartość opałowa paliwa odpadowego nie może być niższa od 11,5 MJ/kg (12-16 MJ/kg), • limitowana jest zawartość chloru, siarki, wilgoci oraz metali ciężkichw masie wprowadzanych odpadów, • wykluczony jest jakikolwiek dodatek metali alkalicznych takich jak np. sód i potas pogarszających zdecydowanie jakość produkowanego cementu • dodatek odpadów do paliwa nie może pogorszyć jakości cementu, • mogą wystąpić kłopoty z dotrzymaniem standardu emisyjnego dla NOx oraz czasami także dla pyłu.

26. Piece wapiennicze Piec wapienniczy opalany węglem, koksem lub gazem Temperatura procesu wypalania ponad 1100 oC

27. Piece wapiennicze • Odpady wprowadzane do pieców wapienniczych muszą spełniać następujące warunki: - mieć odpowiednią wartość opałową, - powodować emisję zanieczyszczeń nie większąniż przy tradycyjnym spalaniu węgla, • Piec powinien mieć techniczną możliwość zastąpie-nia odpadem paliwa - węgla lub koksu w procesie spalania np. przez zgazowanie odpadu w przedpale-nisku. Lista odpadów nadających się do współspala-nia jest bardzo ograniczona ze względu na brak urządzeń oczyszczających spaliny z pieców wapien-niczych.

28. Wielkie piece Temperatura w wielkim piecu wynosi zazwyczaj800-2000 oC.

29. Skład gazu wielkopiecowego: Gaz wielkopiecowy po oczyszczeniu (odpylanie, odsiarczanie, konwersja CO) wykorzystywany jest miedzy innymi do ogrze-wania powietrza wprowadzanego do pieca (spalanie w tzw. nagrzewnicach Cowpera). Dodatek odpadów (zwłaszcza za-wierających Cl i F) może spowodować uszkodzenia wymu-rówki wielkiego pieca i nagrzewnic. Wielkie piece

30. Wielkie piece • Możliwość współspalania odpadów w wielkim piecu zależy przede wszystkim od stopnia oczyszczania gazu wielkopiecowego, w którym znajdują się zanieczyszczenia emitowane ze współspalania odpadów. • Odpady mogą być wprowadzane przy załadunku wielkiego pieca, a także w formie gazowej z przedpaleniska. Aktualnie brak jest jednak przedpalenisk w istniejących piecach. • Dodatek odpadów nie może pogorszyć jakości produktu hutniczego.

31. Kotły energetyczne • Rusztowe(ruszt mechaniczny - np. WR-25)

32. Kotły energetyczne • Pyłowe(np. OP-140)

33. Kotły energetyczne • Fluidalne(np. OFz-75)

34. Kotły energetyczne • Kotły energetyczne najczęściej nadają się do współ-spalania odpadów, • Wszystkie kotły energetyczne (i również przemysło-we)współspalające odpady muszą być wyposażone w wydajne instalacje odpylania i odsiarczania spa-lin (również i odazotowania spalin), • Ze względu na wysoką zawartość rtęci w niektórych węglach może wystąpić problem z dotrzymaniem standardów emisyjnych Hg, • Problemem jest sposób wprowadzania odpadów do kotła oraz ich wstępne rozdrobnienie, • Dodatek odpadów obniża temperaturę topnienia żużla po spalaniu (uwaga - szlakowanie!).

35. Współspalanie odpadów w energetycznym kotle pyłowym

36. Zgazowanie i współspalanie odpadów w kotle energetycznym Zgazowanie odpadów i współspalanie gazu w elektrowni Kymijärvi w Lahti (Finlandia)

37. Przykład - współspalanie w kotłach energetycznych w Niemczech Współspalanie różnego typu odpadów w elektrowniach niemieckich (dane za rok 2001).

38. Wartości dopuszczalne i rzeczywiste emisje (Elektrownia Heilbronn, Niemcy) Współspalanie osadów ściekowych z węglem kamiennym

39. Baterie koksownicze

40. Baterie koksownicze Skład gazu koksowniczego : Temperatura w baterii koksowniczej wynosi ok. 1000 oC. Ogrzewanie wsadu odbywa się poprzez spalanie gazu koksowniczego. Dodatek odpadów może spowodować zwiększoną emisje zanieczyszczeń.

41. Baterie koksownicze • Odpad powinien byćtermicznie przekształ-cany wraz z węglem, • Rodzaj odpadu musi być tak dobrany, aby produkty jego rozkładu mogły być usuwane w procesie oczyszczania gazu koksownicze-go i aby składniki nie pogarszały jakości koksu, • Problemem może być dotrzymanie standar-dów emisyjnych (NOx, SO2, pył, CO, TOC, metale).

42. Piece do wypalania cegły

43. Piece do wypalania cegły • W związku z brakiem urządzeń do oczyszczania spalin z pieców do wypalania cegły, można w nich współspalać tylko takie odpady, z których emisja zanieczyszczeńdo powietrza będzie nie większa aniżeli przy spalaniu węgla.

44. Paliwa z odpadów, paliwo alternatywne • Paliwo alternatywne - kod 19 12 10 (wg katalogu odpadów) - w dalszym ciągu jest odpadem, • Paliwo alternatywne - to odpady palne, rozdrobnione, o jednorodnym stopniu wymieszania, powstałe w wy-niku zmieszania odpadów innych niż niebezpieczne, z udziałem lub bez udziału paliwa stałego, ciekłego lub biomasy, które w wyniku przekształcenia termicznego nie powodują przekroczenia poziomów emisji określo-nych w Rozporządzeniu Ministra Środowiska w sprawie standardów emisyjnych z instalacji odnoszących się do procesu współspalania odpadów.

45. Wytwarzanie Paliwo - węgiel, trociny 1 łopata ~ 10 kg Odpady niebezpieczne Wywrotka ~ 20 000 kg + PALIWO ALTERNATYWNE ? ? ? Prosta metoda na zmianę kodu odpadów!

46. Paliwo alternatywne • Paliwo alternatywne - jest to paliwo o unormowanych właściwościach jakościowych (np. wartość opałowa, zawartość chloru, zawartość rtęci) wytworzone z odpadów innych niż niebezpieczne, wykorzystywane jako źródło energii w procesach spalania lub współspalania odpadów. EN-15359:2005 – Solid recovered fuels. Specification and classes

47. Normalizacja RDF/SRF • Komisja Europejska udzieliła w dniu 26.08.2002 roku Europejskiemu Komitetowi Normalizacyj-nemu (CEN) mandatu (M/325) na opracowanie norm regulujących jakość i stosowanie paliw alternatywnych • Komitet techniczny CEN/TC 343 „Solid recovered fuels” opracował w latach 2004-2011 31 norm, z czego 18 norm jest już ustanowionych a kolejna norma zostanie opracowana do maja 2012 roku • Wśród opracowanych norm jest również norma na oznaczanie zawartości frakcji „bio”, która korzysta z oznaczeń węgla 14C

48. Wymagania wg EN-15359:2010

49. Paliwa z odpadów – podstawowa charakterystyka

50. Produkcja paliwa z odpadów