Energia z odpadów. Przygotowanie paliwa z odpadów. · Energia z odpadów. Przygotowanie paliwa z odpadów. TECHNICAL UNIVERSITY OF CZĘSTOCHOWA ENERGY ENGINEERING LABORATORY Odpady

ROZDZIAŁ XIROZDZIAŁ XITECHNICAL UNIVERSITY

OF CZĘSTOCHOWA

ENERGY ENGINEERINGLABORATORY

Energia z odpadów.Przygotowanie

paliwa z odpadów.

ROZDZIAŁ XIEnergia z odpadów. Przygotowanie paliwa z odpadów.

TECHNICAL UNIVERSITYOF CZĘSTOCHOWA


Odpady mogą stanowić znaczące źródło energii wykorzystywanej zarówno w ciepłownictwie jak i w energetyce zawodowej. Dotyczy to zarówno odpadów komunalnych, biomasy jak i odpadów specjalnych i przemysłowych. Przydatność odpadów do energetycznego wykorzystania zależy od ich rodzaju, jednorodności i właściwości cieplnych. Wartość energetyczna odpadów zależy od ich pochodzenia, składu i w znacznej mierze od zawartości wilgoci.

Utylizacja odpadów komunalnych stanowi wielki, skomplikowany i trudno rozwiązywalny problem. Splatają się tu trudności z wyborem rodzaju utylizacji (tylko wysypisko, czy kombinacja z sortowaniem i termiczną przeróbką: spalarnią, pirolizą, zgazowaniem), ich lokalizacją (która nie wywołałaby protestów społecznych), możliwością odzysku surowców wtórnych, doborem transportu i wreszcie dylematem sposobu finansowania inwestycji i eksploatacji.

Problematyka energetyczna w tak zakreślonych ramach problemu zajmuje znaczące miejsce. Jakkolwiek, w skali gospodarki energetycznej miasta, ilości ciepła i energii elektrycznej możliwe do uzyskania z termicznej przeróbki odpadów nie są decydujące, ale są bardzo cenne.

Przetwarzanie odpadów w paliwa winno być obwarowane ogólnymi przepisami co do precyzyjnego określenia szczegółowych ich właściwości i źródeł wykorzystania. Zaproponowane polskie nazwy PAKOM (paliwo komunalne) czy UPAK dla uzdatnionej wersji paliwa komunalnego winny odpowiadać określonym rodzajom substancji, uzyskiwanym w określonych warunkach przetwarzania odpadów, a jako produkt technologii przetwarzania nie mogą być nadal utożsamiane z surowcem wyjściowym – odpadami.

„PALIWA Z ODPADÓW” TOM II Praca zbiorowa pod redakcją Janusza W. Wandrasza i Jana Nadziakiewicza 1999r.


TECHNICAL UNIVERSITYOF CZĘSTOCHOW A


W Norwegii PAKOM produkowany jest w zakładach Sondre Vestfald Avfallsselskap (SVA) w Larvik, gdzie wytwarza się rocznie 7600 Mg PAKOM przetwarzając 21000 Mg odpadów domowych. Paliwo to jest sprzedawane jako paliwo alternatywne dla lokalnego przemysłu papierniczo – celulozowego. Odpady komunalne sąwstępnie rozdrabniane – mielone do wymiarów ~10 cm, a następnie transportowane taśmowo do separatorów balistycznych, gdzie rozdzielane są na trzy frakcje: odpady palne, mokrą frakcję organiczną i tzw. „frakcję ciężką”. W skład frakcji palnej wchodzi głównie papier, tworzywa sztuczne, odpady tekstylne i drewno. Z doprowadzonej masy odpadów 36% przetwarzane jest w PAKOM, 43% stanowi wilgotną masę organiczną przetwarzaną w kompost, a 21% pozostałości to metale i ciężkie tworzywa sztuczne. Wytworzone paliwo ma stabilną wartość ciepła spalania w granicach 16-18 MJ/kg. Zawartość wilgoci i popiołu wynoszą około 10%. Wytworzony PAKOM jest spalany w kotłach fluidalnych o mocy cieplnej 26 MW i rocznej produkcji 200 GWh/rok.

W Narviku Halogaland Rassursselskap (HRS) produkuje się kompost oraz PAKOM przerabiając 15000 Mg/rok odpadów komunalnych. Do zespołu urządzeń przerabiających odpady na PAKOM wchodzi młyn, separator magnetyczny, sito bębnowe, prasa brykietów i bęben mieszający. Odpady po rozdrobnieniu i oddzieleniu metali sąseparowane na sicie bębnowym na frakcje powyżej i poniżej 40 mm. Frakcja 40 mm, zawiera odpady żywności i materiał wilgotny, używana jest do kompostowania przechodząc uprzednio przez bęben mieszający. 61% materiału niekompostowanego zagęszczane jest w prasie bębnowej i odtransportowywana na składowisko lub przerabiana na PAKOM o wartości opałowej 11,3 MJ/kg i zawartości wilgoci ok. 31% oraz popiołu 13,3%.

PRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWOPRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWO

„Analiza możliwości przetwarzania odpadów komunalnych w paliwo energetyczne” Andrzej J. Wandrasz - maszynopis

Instalacje norweskie




UWAS (Umwelttechnik GmbH) – technologia ta bazuje na gruntownej obróbce odpadów,oddzieleniu substancji niepalnych i wilgotnych. Podstawowe procesy tj. odsiewanie, rozdrabnianie, odseparowanie metali i nadających się do przetworzenia produktów oraz frakcji lekkich pozwalają wykorzystać znaczną część odpadów jako nośnika energii przy równoczesnym ograniczeniu substancji toksycznych. W procesie przetwarzania odpadów możliwe jest uzyskanie z 1 Mg odpadów komunalnych 0,5 Mg PAKOM-u (BRAM). Aspekt ekologiczny takiego procesu obejmuje podwyższenie wartości opałowej odpadów poprzez obniżenie ich wilgotności oraz odseparowanie popiołu. Stosowanie paliwa z odpadów przynosi efekty ekologiczne takie jak:• w stosunku do spalania całej masy odpadów komunalnych zastosowanie PAKOM-u podnosi sprawność procesu,• wzrost wartości opałowej obniża koszty inwestycyjne instalacji spalania,• obniżenie zawartości Cl w PAKOM-ie powoduje zmniejszenie korozyjności instalacji i przedłużenie jej żywotności,• PAKOM, nadaje się do magazynowania i zastosowania w energetyce zawodowej i ciepłownictwie.

Produktami tego procesu są kompost jako produkt przewidziany do sprzedaży lub do wykorzystania komunalnego, frakcja „ciężka” z odsiewania w separatorze powietrznym, zawierająca szkło kruszone, kamienie i inne składniki mineralne oraz brykiety lub wytłoczki z pleciarki PAKOM (BRAM). Brykiety posiadają specyficzną gęstość700-800 kg.m3. Otrzymany produkt zawiera 12-14% wilgoci, a wartość opałowa wynosi 16-17 MJ/kg.


Technologie niemieckie




PRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWOPRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWOTechnologie niemieckie

Instalacja przetwarzania odpadów w paliwo wg technologii UWAS Umwelttechnik




W zakładach odzysku surowców i produkcji humusu (WHW) Dußlingen (Niemcy) technologia przetwarzania odpadów opiera się na następujących procesach: rozdrabnianiu, przesiewaniu, oddzielaniu metali i niemetali, separacji powietrznej, dodatku substancji obcych, rozdrabnianiu wtórnym, suszeniu, paletowaniu i brykietowaniu, schładzaniu, składowaniu (magazynowaniu). Frakcja lekka z obrotowego separatora pneumatycznego i po separacji w separatorze typu „Zyg-Zak” jest składowana w zbiorniku skąd poddawana jest wstępnemu rozdrobnieniu i zagęszczeniu. Poprzez rynnę wibracyjną i przenośnik kubełkowy materiał dostaje się do kolejnego zasobnika pełniącego rolę buforu, skąd poprzez przenośniki ślimakowe wpływa do suszarki bębnowej, a następnie podajnikiem zgrzebłowym i łańcuchowym transportowany jest do końcowego zagęszczania (pras II). Gotowy produkt przez ochładzacz taśmowy i sito separujące odprowadzany jest do wykorzystania. PAKOM (BRAM) składa się w 65-85% (masowo) z papieru i tektury, 10-13 % to tworzywa sztuczne i 4-13 % materiał inertny. Wartość opałowa uzyskiwanego materiału leży w zakresie 12-19 MJ/kg. Zawartość wilgoci w wytworzonym paliwie odpowiada zawartościom wilgoci innych paliw powietrzno suchych i zawiera się w przedziale 25-30 %.


Technologie niemieckie




PRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWOPRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWOInstalacja przerobu odpadów w paliwo w Dußlingen




Zainstalowane na terenie Austrii instalacje termicznego przetwarzania odpadów, funkcjonują wyłącznie jako ogniwa zintegrowanego systemu zagospodarowania odpadów. System ten to jeden z najlepiej zorganizowanych procesów wśród miast europejskich.Decydują o tym dobrze funkcjonujące podstawowe elementy składowe systemu, takie jak:• szeroko rozbudowany system selektywnej zbiórki odpadów u źródła,• oddzielnie prowadzony proces segregowania i kompostowania odpadów organicznych,• termiczna utylizacja odpadów komunalnych, niebezpiecznych i osadów ściekowych,• kontrolowane składowisko z energetycznym wykorzystaniem biogazu.

Całość systemu zamyka bardzo dobrze funkcjonujący rynek surowców użytecznych i energii pozyskiwanej w termicznych procesach przetwarzania odpadów.


Technologie austriackie

„Termiczna utylizacja odpadów na przykładzie Austrii” Tadeusz Pająk Termiczne unieszkodliwianie odpadów. IV Międzynarodowa Konferencja Naukowo – Techniczna. Poznań – Kiekrz 96.




Spalanie odpadów odbywa się w trzech liniach o łącznej, nominalnej wydajności około 180 000 Mg/a, przy czym:• każda linia wyposażona jest w poziomy przeciwzwrotny ruszt jednotorowy, o powierzchni 29,3 m2, ze zdolnościąspalania 8,5 Mg/h,• kocioł każdej linii nominalnie produkuje 27 Mg/h pary o ciśnieniu 1,5 MPa i temperaturze 320oC, sprawność kotła wynosi około 83 %, temperatura spalania w przybliżeniu 1100oC, sumaryczna moc cieplna 50 MWth.Pozyskiwane ze spalania ciepło – 310 GWh (1994r.) wykorzystywane jest całorocznie i służy do zaopatrzenia w ciepło dwóch pobliskich szpitali, centralnej pralni wiedeńskich szpitali oraz sieci związkowego systemu ogrzewania miasta.

PRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWOPRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWOTechnologie austriackie – spalarnie odpadów

MVA Flötzersteig

MVA Spittelau

Spalarnia Spittelau swoją lokalizację zawdzięcza pobliskiemu usytuowaniu szpitala powszechnego AKH, któremu dostarcza bezpośrednio ciepło. Jest częścią zespołu elektrociepłowni, w skład której wchodzą szczytowe kotły wodne, opalane gazem naturalnym, o łącznej mocy 480 MW th. Spalarnia Spittelau to nie tylko swojego rodzaju architektoniczny ewenement wśród spalarni światowych, ale także wśród innych obiektów przemysłowych. Jej nowy kształt architektoniczny, a także najwyższy stopień zaawansowania rozwiązań technicznych spowodował, że obiekt został powszechnie zaakceptowany, także przez przeciwników.

Spalanie odpadów następuje w dwóch liniach, z których każda wyposażona jest w dwutorowy ruszt kaskadowy firmy Martin, o przepustowości 17-18 Mg/h, co pozwala rocznie spalać około 250 000 Mg odpadów. Energia spalania odpadów komunalnych, o średniej wartości opałowej rzędu 9200 kJ/kg, odzyskiwana jest w dwóch kotłach, w których w sumie wytwarzane jest 90 Mg/h pary nasyconej o ciśnieniu 3,2 MPa, kierowanej dalej do turbogeneratora i ostatecznie do grupy wymienników ciepła. Zainstalowana moc elektryczna pokrywa potrzeby własne, a nadwyżka odprowadzana jest do sieci publicznej. Moc cieplna instalacji (2x30 MWth) pozwala rocznie wyprodukować około 450 GWh ciepła, dzięki któremu zasilany jest szpital AKH oraz inni odbiorcy.

„Termiczna utylizacja odpadów na przykładzie Austrii” Tadeusz Pająk Termiczne unieszkodliwianie odpadów. IV Międzynarodowa Konferencja Naukowo – Techniczna. Poznań – Kiekrz 96.




MVA Flötzersteig

AUSTRIAN ENERGY & ENVIRONMENT SGP / WAAGNER – BIRO GMBH

Świeża woda

elektrofiltrkocioł

rusztDENOX - urządzenie

oddzielanie drobnegopyłu

drugi stopieńoczyszczania spalin

oczyszczanie ścieków

kocioł ifiltr popiołużużel

ścieki

zobojętnienie osadu

Zasadowy proces wodny

Kwasowy proces wodnyPopiół i żużel



MVA Spittelau

„Przedsiębiorstwo Spittelau/Cerha/erstellt 11.94

woda

filtr popiołu

powietrze

spalanie

elektrostatycznyosadnik

odpady

woda odpadowa

oczyszczaniewody

odpadowej

przewódczyszczący

gaz

gips

filtracyjne ciasto

żużel

złom

oczyszczonygaz


T E C H N I C A L U N I V E R S I T YO F C Z Ę S T O C H O W A

E N E R G Y E N G I N E E R I N GL A B O R A T O R Y

MARTIN – KONCEPCJA REGULACJI 96 (Alternatywna z IR – Kamera)

obciążenieparowe

kotła

O2 –dodawanie

para - ilość

temp zapłonu złoża

(IR-Kamera)

zawartośćO2 (sucha)

temp gazu(IR-Pyrometer)

całe początkowe powietrze


T E C H N I C A L U N I V E R S I T YO F C Z Ę S T O C H O W A

E N E R G Y E N G I N E E R I N GL A B O R A T O R Y

Uruchomiona w 1995 roku w Wels, w górnej Austrii spalarnia odpadów komunalnych, funkcjonująca jako integralny element kompleksowego systemu zagospodarowania odpadów. Instalacja posiada zdolność wytwarzania 32 Mg/h pary o ciśnieniu 4 MPa i temperaturze 400oC. Wyposażona jest we własny turbogenerator o mocy 7 Mwe oraz w nowocześnie ukształtowany węzeł oczyszczania spalin.

AVA Wels – schemat termicznego wykorzystania odpadów domowych

AUSTRIAN ENERGY & ENVIRONMENT SGP / WAAGNER – BIRO GMBH

wsyp odpadów

oczyszczanie ścieków

czyszczalnia ścieków

turbina

DENOX

kominA - koksofilter

drugi stopieńoczyszczania spalin

odprowadzanie osadu

osad

odprowadzanie popiołu

popiół

A – filtr węglowy

odprowadzanie żużla

żużel

elektrofiltrod gorącego kotła




W Hiszpanii i Szwajcarii opracowano technologię, w której oprócz separacji i paletowania, wprowadzono do PAKOM-u związki chemiczne stabilizujące biologicznie produkt i równocześnie zmniejszające efekty zanieczyszczenia środowiska produktami spalania. Produkt palny (hiszpańsko-szwajcarski) o nazwie SIBERCOM posiada wyższą od norweskich produktów wartość opałową i jest obojętny biologicznie. Cechuje go jednolity kształt o regularnych wymiarach bez frakcji drobnej, niska emisja HCl i SO2 w procesie spalania, niska wilgotność oraz brak materiałów obojętnych (metale, szkło). Otrzymany popiół posiada skład zbliżony do klinkieru z cementu portlandzkiego. W wyniku procesu przetwarzania uzyskuje się średnio 0,48 kg SIBERCOM-u wilgotnego o wartości opałowej 12,6-16,7 MJ/kg masy wilgotnych odpadów.

PRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWOPRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWOTechnologia Szwajcarsko – Hiszpańska SIBERSA

„Analiza możliwości przetwarzania odpadów komunalnych w paliwo energetyczne” Andrzej J. Wandrasz - maszynopis



ENERGY ENGINEERINGLABORATORY PRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWOPRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWO

Technologia Szwajcarsko – Hiszpańska SIBERSA

„Technologie i możliwości przetwarzania odpadów komunalnych w paliwo” W. Nowak, A.J. Wandrasz – materiały konferencyjne Ogrodzieniec, październik 1996 r.

Odpady dowożone są samochodami dostawczymi i po zważeniu wsypywane na taśmę zasobnika taśmowego, gdzie przy pomocy przenośnika 1 oddzielane są elementy duże, a następnie poddawane oddzielnej obróbce (np. pralki, lodówki...) Reszta materiału trafia do układu rozdrabniającego 2, 3 gdzie odpady rozdrabniane są do wielkości kilku centymetrów i separowane wstępnie z metali żelaznych, separatorem magnetycznym 4 typu bębnowego. Tak przygotowany materiał trafia do kolejnego zasobnika taśmowego horyzontalnego 5, skąd przez separator magnetyczny 6 typu „overband” (taśmowy górny” i kolejny 7 trafiają do zasobnika 8, a następnie do kolejnej rozdrabniarki 9, współpracującej z systemem separacji bębnowej 12. Materiał o odpowiedniej granulacji podawany jest transportem 14 na sita denzymetryczne 15, gdzie oddzielone zostają niemetale, szkła i tworzywa sztuczne. Otrzymany rozdrobniony produkt wraz z częścią tworzyw sztucznych mieszany jest w mieszalniku 19 wraz z dodawanym tlenkiem wapnia, wprowadzonym do układu ze zbiornika 22 przez układ wibracyjny podajnika 23, transporter taśmowy 24 i transporter kubełkowy 25 oraz zbiornik wyrównawczy – dozujący 26. Tak przygotowany półprodukt zagęszczany jest wstępnie w młynie zagęszczaczu 20, aby przez transporter 21 i podajnik kubełkowy 27 zostać wprowadzony do suszarki bębnowej 31. Suszarka zasilana jest mieszaniną powietrza ze spalinami o temperaturze 280oC uzyskaną ze spalania paliwa ciekłego i recyrkulowanego gazu. Za komorą suszenia gazy odciągane są wentylatorem przez układ separatorów cyklonowych 32, a następnie płyną częściowo do obiegu recyrkulacji i oczyszczania końcowego 33. Wysuszony do wilgotności ~4-8% materiał, systemem kolejnych transporterów przez zbiornik wyrównawczy 36, młyn wstępny 37, wpływają do paleciarki 38. Gotowy produkt podajnikiem kubełkowym transportuje się do zasobników 47, skąd sprzedawany jest energetyce i ciepłownictwu.




Odpady, dowożone samochodami, są ważone i tymczasowo składowane w wentylowanej hali przyjęcia odpadów. Ładowanie odpadów na przenośnik jest realizowane przez ładowarki albo dźwigi chwytakowe. Odpady wielkogabarytowe są sortowane do kontenerów i poddawane oddzielnej obróbce (np. telewizory, lodówki....). Poprzez zasobniki dozujące, odpady są ładowane na przenośnik 1. Pionowy przenośnik jest umieszczony ponad strumieniem odpadów przed rozdrabniarką. Odpady przechodzą bezpośrednio do urządzenia wstępnie rozdrabniającego 2 i sąrozdrabniane do uziarnienia około 80 mm. Napowietrzne elektromagnesy 3 i 4 usuwają metale żelazne i przekazują je do kontenera 5. Materiał uwolniony od metali żelaznych jest przekazywany do zespołu dozowników i dalej do urządzenia przesiewającego 6. Wstępnie rozdrobniony i wolny od metali żelaznych materiał jest ładowany do urządzenia przesiewającego ze zintegrowanym systemem separacji powietrznej dla frakcji lotnej.

W młynie młotkowym ciężkie frakcje powyżej 10 mm otrzymywane w poprzednim procesie separacji 6/40 są przetwarzane w granulat o wymiarach ok. 10 mm. Lotne frakcje są separowane ze strumienia powietrznego w sąsiednim separatorze cyklonowym 7 i przekazywane do młyna nożowego. Młyn ten rozdrabnia lekką frakcję na ziarna o wymiarach 10x10 mm. W urządzeniu suszącym 14 przygotowany materiał jest suszony do suchej masy o wartości 95%. Urządzenie suszące 14 składa się z wytwornicy gorącego powietrza 13, wymiennika ciepła typu powietrze/ powietrze potrzebnego do separowania dwóch prądów powietrza, suszarki bębnowej. Energia termiczna do suszenia jest wytwarzana przez generator gorącego powietrza z paliw kopalnych lub z produkowanego na miejscu wysokiej jakości paliwa przemysłowego (INBRE) - UPAK. Pozostałe metale żelazne są ponownie usuwane z wysuszonego materiału poprzez magnes 18. W maszynie przesiewającej 19 materiał wolny od tworzyw sztucznych jest dzielony na cztery, różne pod względem uziarnienia frakcje. Otrzymane frakcje kierowane są do przyległego separatora powietrznego 20-22, gdzie są dzielone na ciężką i lekką frakcję poprzez różne strumienie powietrza.

W dalszym stopniu metale nieżelazne są separowane z ciężkiej frakcji 23-25. Pozostałe ciężkie frakcje sąprzekazywane do sortera 36, który separuje pozostały materiał na frakcję mineralną (szkło, kamienie, ceramika) i na frakcję mieszaną składającą się z tworzyw sztucznych, gumy, drewna, tektury, skóry i kości.

Surowce wtórne otrzymane podczas procesu separacji są przekazywane do silosów 26-34 celem tymczasowego składowania. Metale żelazne są zbierane w kontenerze 5 i również składowane. Pył pochodzący z separatora cyklonowego i spalin jest oddzielany przed wejściem do filtra biologicznego i składowany w silosie 35.

Podstawowymi składnikami paliwa PAKOM są: papier tekstylia, odpady organiczne, tworzywa sztuczne oraz tlenek wapnia.

PRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWOPRZEGLĄD TECHNOLOGII PRZETWARZANIA ODPADÓW W PALIWOTechnologia firmy ORFA



T E C H N IC A L U N IV E R SIT YO F C ZĘST O C H O W A

E N E R G Y E N G IN E E R IN GL A B O R A T O R Y

Schemat organizacyjny procesu przetwarzania odpadów w paliwo firmy ORFA





ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCHENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCH

Spalanie osadów w piecach fluidalnych

Jedną z możliwości utylizacji osadów ściekowych jest ich spalenie, co wymaga zastosowania specjalnych technologii i urządzeń – wstępne podsuszanie, piece fluidalne i inne. W niektórych przypadkach możliwe jest wykorzystanie osadów ściekowych jako źródła ciepła, co jest korzystne z ekonomicznego jak i ekologicznego punktu widzenia. Inną drogą jest przetworzenie osadów ściekowych w inne rodzaje nośników energii takich jak biogaz czy modyfikowane paliwa z odpadów. Istnieje kilkanaście metod termicznej utylizacji osadów z oczyszczalni ścieków. Do najważniejszych można zaliczyć:!)

Wiele ośrodków badawczych prowadzi prace nad optymalizacją procesu spalania osadów. Znaczna liczba tego typu instalacji w pełnej skali przemysłowej pracuje już w różnych zakątkach świata. Np. w Japonii w ostatnich latach skonstruowano do spalania osadów i odpadów komunalnych 7 różnych konstrukcji pieców, z których najszybszy rozwój można zaobserwować wśród instalacji z warstwą fluidalną.

W związku z zaostrzającymi się przepisami odnośnie emisji spalin, w wielu laboratoriach prowadzi siębadania nad ograniczeniem emisji tlenków azotu, siarki i CO. Dobre rezultaty uzyskuje się dzięki podawaniu wtórnego powietrza w strefę powyżej warstwy fluidalnej. Natomiast redukcję tlenków siarki z dobrym skutkiem uzyskuje siędzięki dodawaniu do paliwa w odpowiednich proporcjach sorbentu.2)

Technologia ta jest jedną z najczęściej wykorzystywanych w przypadku utylizacji osadów ściekowych. Według tej technologii funkcjonuje np. pierwsza polska instalacja utylizacji osadów ściekowych w GOŚ Dębogórze. Szereg wdrożonych rozwiązań posiadają tutaj czołowe koncerny europejskie np. Tyssen czy Lurgi. Do podstawowych zalet tej metody zalicza się:• spalanie w warstwie fluidalnej umożliwia utylizację wielu odpadów różniących się konsystencją i wartością opałową,• istnieje możliwość prowadzenia procesu w temp umożliwiających rozkład dioksyn i furanów przy równoczesnym ograniczeniu tworzenia się Nox,• umożliwia wiązanie zawartej w odpadzie siarki w popiele np. poprzez dodanie kamienia wapiennego,• brak ruchomych części instalacji w obszarze spalania (wiąże się z tym mniejsza awaryjność).1)

1) „PALIWA Z ODPADÓW” TOM II Praca zbiorowa pod redakcją Janusza W. Wandrasza i Jana Nadziakiewicza 1999r 2) EKOPROBLEMY 3’95




ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCHENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCHSpalanie osadu w warstwie fluidalnej ze wstępnym osuszaniem




ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCHENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCHProjekt kotła fluidalnego do spalania osadu




ENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCHENERGETYCZNE WYKORZYSTANIE OSADÓW ŚCIEKOWYCHSpalanie osadów w piecach obrotowych

Piece obrotowe są przydatne do spalania substancji o zmiennych parametrach m.in. dzięki stosunkowo dużej pojemności cieplnej. W piecach tych następuje dobra wymiana ciepła pomiędzy spalinami a wsadem. Wynika to z faktu, że przepływające spaliny nagrzewają zarówno wymurówkę pieca jak i przekazują część ciepła bezpośrednio do utylizowanej substancji. Wskutek obrotów pieca podgrzana wymurówka wchodzi pod warstwę materiału i oddaje jej zakumulowane ciepło.

Spalanie osadów w piecach półkowych

Główną zaletą tej metody jest możliwość podawania do pieca osadów o stosunkowo dużej zawartości wilgoci w porównaniu z pozostałymi z opisywanych procesów – suszenie osadów i ich spalenie odbywa się w jednej instalacji.

Współspalanie osadów z odpadami komunalnymi i współ spalanie osadów z węglem

Współspalanie osadów z innymi substancjami pozwala na wspólne wykorzystanie infrastruktury instalacji spalania, a szczególnie w przypadku odpadów komunalnych węzła oczyszczania spalin i zagospodarowania popiołów. Pozwala na stabilizację procesu spalania osadów (szczególnie w przypadku współspalania z węglem) np. o zmiennej zawartości wilgoci.






Piec półkowy





Spalanie osadów w piecach cementowych

Do zalet tej metody można zaliczyć:• wysoką temperaturę oraz długi czas spalania (od 5-10 s) – umożliwia to całkowity rozkład części palnych oraz zapobiega emisji dioksyn i furanów,• brak pozostałości po odpadach (ponieważ zostają one całkowicie związane w klinkierze),• znaczną absorpcję kwaśnych gazów i metali ciężkich przez zawiesinę reaktywnej mąki surowcowej w strumieniu spalin,• stosunkowo niskie nakłady inwestycyjne.

Ciekawym rozwiązaniem produkcji paliwa z nie segregowanych odpadów komunalnych z ok. 15% dodatkiem osadów stanowi technologia ORFA. W wyniku przerobu odpadów komunalnych w tej technologii uzyskuje się z ich palnej frakcji, nie znajdujących zbytu na rynku, oraz wysuszonych osadów wartościowe paliwo. Paliwo to (pod nazwą INBRE) może być magazynowane i transportowane. Zalecane jest jego spalenie w elektrowniach i elektrociepłowniach gdzie stanowi kilkunastoprocentowy dodatek do spalanych węgli.

Technologia ORFA






Używanym w cementowni piecu obrotowym ze względu na proces technologiczny wypalania klinkieru można stosować różne odpady palne. Do najczęściej stosowanych paliw wtórnych należą:• zużyte opony samochodowe (osobowe i ciężarowe),• odpady gumowe,• odpady tworzyw sztucznych,• odpady komunalne (śmieci domowe, szlamy z oczyszczalni ścieków),• przepracowane oleje,• farby, rozpuszczalniki i szlamy lakiernicze,• odpady z przemysłu tekstylnego i papierniczego,• odpady powęglowe (łupki, mułki),• odpady po strzępieniu samochodów.

PALIWA Z ODPADÓW W PRZEMYŚLE CEMENTOWYM

Odpady płynne

Odpady przemysłu chemicznego, farb i lakierów, emulsje chłodnicze, czy przepracowane oleje sąodpadami stwarzającymi duże problemy zakładom produkcyjnym. Stwarzają one również duże trudności przy spalaniu w tradycyjnej spalarni. Natomiast idealnym rozwiązaniem jest cementowy piec obrotowy. Pracujące w przemyśle cementowym tzw. niskoemisyjne wielokanałowe palniki, pozwalają dozować jednocześnie trzy rodzaje paliw: pyłwęglowy, olej i gaz. Zastąpienie jednego paliwa tradycyjnego paliwem zastępczym nie stwarza w tych palnikach większych trudności. Innym sposobem wykorzystania płynnych odpadów palnych jest produkcja na ich bazie paliwa zastępczego. Do tego celu wykorzystuje się inne odpady np. trociny, które miesza się z odpadem płynnym w wyniku czego uzyskujemy paliwo stałe, które może być dozowane do pieca wspólnie z pyłem węglowym.






Stały wzrost odpadów komunalnych oraz występujący brak składowisk spowodował rozwój nowych technologii przetwarzania odpadów – recykling. Istnieje na świecie wiele technologii produkcji paliwa z odpadów komunalnych. Od stosunkowo prostych (BRAM, RDF, PAKOM), które ograniczają się tylko do mechanicznego sortowania – odzyskania części palnych, natomiast pozostała część jest składowana na składowisku, do technologii (ORFA), która przetwarza prawie 90% odpadów. W technologii tej oprócz paliwa tzw. INBRE, odzyskuje się wiele surowców i półproduktów. INBRE w stosunku do innych paliw z odpadów komunalnych charakteryzuje się stałą i stosunkowo wysoką wartością opałową 18-19 MJ/kg. Technologia produkcji INBRE przewiduje możliwość dodania do niego wysuszonego osadu z oczyszczalni ścieków. Wysuszone osady ściekowe w zależności od składu chemicznego posiadają wartość opałową ok. 8-12 MJ/kg sm. Zasadniczy problem sprowadza się do przygotowania paliwa z osadów. Suszenie osadów wymaga nakładów energetycznych. Idealnym rozwiązaniem jest przeprowadzenie tego procesu na terenie cementowni, gdzie do suszenia można wykorzystać ciepło odpadowe z chłodnika klinkieru lub gazy odlotowe z pieca.

PALIWA Z ODPADÓW W PRZEMYŚLE CEMENTOWYMPaliwa z odpadów komunalnych

Cementowy piec obrotowy jest urządzeniem, które przy stosunkowo niskich nakładach finansowych można dostosować do spalania paliw z odpadów palnych. Piec ten posiada wiele zalet, które pozwalają spalać różne odpady, również tzw. szkodliwe, bez zagrożenia dla środowiska naturalnego. Spalanie w piecu obrotowym jest metodąbezodpadową, wszystkie produkty spalania są absorbowane przez klinkier. Całe wytworzone ciepło ze spalania odpadów zostaje wykorzystane w procesie wypalania klinkieru. Przystosowanie pieca obrotowego do spalania paliw z odpadów jest znacznie tańsze i szybsze do zrealizowania niż wybudowanie spalarni.






Odpady przemysłu gumowego, zużyte taśmy transportowe czy zużyte opony samochodowe sąatrakcyjnym paliwem zastępczym dla przemysłu cementowego, głównie ze względu na stosunkowo prosty sposób składowania, dozowania i wysoką wartość opałową. Już w 1976 roku f-ma Dtckerhoff opatentowała sposób spalania całych opon samochodowych w piecu obrotowym. Obecnie jest to najczęściej stosowane paliwo zastępcze w przemyśle cementowym. Dla przykładu w niemieckim przemyśle cementowym spala się rocznie ponad 240 000 t zużytych opon. Również w kraju w cementowni Górażdże pracuje już instalacja do spalania zużytych opon. Zgodnie z projektem paliwem zastępczym jakim są całe opony samochodowe lub inne odpady gumowe można zastąpić do 15% paliwa węglowego. Opony do pieców w cementowniach dozowane są najczęściej w całości lub w postaci granulatu wykonanego na specjalnym urządzeniu do rozstrzępienia opon.

SPALANIE ODPADÓW GUMOWYCH Z ODZYSKIEM ENERGII





Działalność człowieka powoduje wytwarzanie ogromnych ilości ścieków i odpadów pochodzących z gospodarstw domowych, rolnictwa i z produkcji przemysłowej. W Polsce istnieje ok. 800 ewidencjonowanych wysypisk odpadów komunalnych i nieokreślona ilość dzikich wysypisk śmieci. Składowiska te, głównie ze względu na wydzielający się z nich gaz wysypiskowy (biogaz), są źródłem zagrożenia dla środowiska naturalnego i mieszkańców pobliskich okolic. Gęstość tego gazu jest ok. 1,04 razy większa niż powietrza, co powoduje, że gromadzi się on w pobliżu ziemi i jej zagłębieniach. Gaz wysypiskowy nie jest toksyczny, można się w nim jednak udusić, gdyż zawiera małą ilość tlenu. Większe zagrożenie stanowi łatwopalność tego gazu.Przy stężeniu metanu w granicach 5-15 % powstaje w – w połączeniu z powietrzem – mieszanina wybuchowa.

BIOGAZ JAKO ŹRÓDŁO ENERGII ODNAWIALNEJBIOGAZ JAKO ŹRÓDŁO ENERGII ODNAWIALNEJ

„Proekologiczne źródła energii odnawialnej” W.M. Lewandowski Warszawa 2001

Istnieją trzy główne źródła uzyskiwania biogazu:• fermentacja osadu czynnego w komorach fermentacyjnych oczyszczalni ścieków,• fermentacja organicznych odpadów przemysłowych i konsumpcyjnych na wysypisku,• fermentacja obornika w indywidualnych gospodarstwach rolnych.




Biogaz, nazywany także gazem fermentacyjnym, którego głównymi składnikami są metan i dwutlenek węgla, powstaje w wyniku procesu rozkładu substancji organicznych w układach beztlenowych.

Biorąc pod uwagę pozyskiwanie energii, dużego znaczenia nabiera produkcja biogazu i jego zamiana na energię. Z uwagi na wodę zawartą w osadzie ilość produkowanej energii zależy od chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZT).

Skutecznym sposobem na obserwowanie procesu zmian energii w zależności od rozkładu substancji organicznych do biogazu jest także analiza suchej masy osadu, określenie zawartości popiołu (%) w osadach surowych, jak i stabilizowanych.

Biologiczny rozkład osadów ściekowych prowadzi do redukcji zawartości substancji organicznych oraz mineralnych. Podczas procesów tlenowych rozkładu substancji osadowych część stałych zanieczyszczeńzawartych w masie osadów przekształcona została w biomasę, a część w energię wewnętrzną. Ta energia wewnętrzna powstaje w wyniku procesu utleniania, a produktem końcowym jest CO2. W rezultacie powstaje 50% masy osadu w postaci nowej biomasy oraz 50% w formie ciepła. Prowadzenie procesu stabilizacji osadów ściekowych jest bardzo ważne z uwagi na usuwanie wody osadowej oraz zmiany składu biomasy, którą po odwodnieniu można kompostować.

UJMOWANIE I WYKORZYSTANIE BIOGAZU W OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓWUJMOWANIE I WYKORZYSTANIE BIOGAZU W OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW

EKOPROFIT Grudzień 2001





Bilans energetyczny wykorzystania biogazu

Stratyciepła

Fermenter

Temperatura 35oCCzas fermentacji 21 dniProdukcja gazu 0,57 m3/kg

Wymiennik ciepła

Biogaz 2,2 kWh/kgs.ms.org100%

Straty ciepła0,04 kWh/kgs. Ms.org

Straty termodynamiczne0,25 kWh/kgs. Ms.org

Silnikwysokoprężny

generator

BLOKEnergetyczno –

cieplny

1,13 kWh/kg0,85 kWh/kg

0,28 kWh/kg

Nadwyżka ciepła-0,65 kWh/kgOsad surowy

Temperatura 10oCZawartość s.m

Udział substancji org.

Energia elektryczna0,77 kWh/kg





Głównym czynnikiem energetycznym w masie organicznej zawartej w osadach ściekowych jest całkowity węgiel organiczny.

Jakość osadów ściekowych w głównej mierze zależy od rozpuszczonych związków organicznych. Podstawowymi częściami tych substancji są: uwodniony węgiel, lipidy i białka. Część nieorganiczna, z której nie można wyprodukować energii, zbudowana jest głównie z soli, cząstek gleby i piasku.

Na sposób przebiegu procesu stabilizacji wpływa wiek osadu. Czym wyższy wiek osadu, tym efekty energetyczne lepsze. Otrzymana ilość metanu w procesach stabilizacji jest różna i zależna od rodzaju stosowanych procesów przeróbki osadów. Osady wstępne wykazują zawsze lepsze wartości energetyczne niż osady wtórne lub biologicznie ustabilizowane.

Procentowa wartość energii pozyskiwana z 1 kg substancji organicznejrozłożonej na drodze konwencjonalnej waha się od 150 do 300 litrów metanu.

Biogaz ma szerokie zastosowanie. Zazwyczaj wykorzystuje się go do ogrzewania komór fermentacyjnych. Może być używany do ogrzewania budynków oczyszczalni, ma także zastosowanie w piecach do spalania skratek. Bywa wykorzystywany również do napędu silników w połączeniu z wtórnym odzyskiem ciepła. Średnia wartość opałowa gazu wynosi około 23 500 kJ/m3. W wyniku spalania gazu w silnikach gazowych odzyskuje się ok. 90% energii elektrycznej i 54% ciepła.

Wartość opałowa biogazu umożliwia jego wykorzystanie do zasilania silnika spalinowego, napędzającego zespoły: prądo– i ciepłotwórczy. Biogaz uzyskany w procesie fermentacji jest magazynowany wzbiornikach, następnie kierowany do kotłowni wyposażonej w kotły wytwarzające ciepło zarówno na potrzeby technologiczne (podgrzewanie osadu), jak i socjalne (centralne ogrzewanie, ciepła woda). Część biogazu jest wykorzystywana do zasilania zespołu prądotwórczego napędzanego spalinowym silnikiem gazowym.






UJMOWANIE I WYKORZYSTANIE BIOGAZU Z WYSYPISK ŚMIECIUJMOWANIE I WYKORZYSTANIE BIOGAZU Z WYSYPISK ŚMIECI

Tylko 20 wysypisk w Polsce wyposażonych jest w odpowiednie instalacje do pozyskiwania biogazu!!!Powszechnym stosowanym sposobem zagospodarowania i unieszkodliwiania odpadów komunalnych w Polsce jest ich składowanie na wysypiskach odpadów. Wysypiska odpadów stanowią swego rodzaju bioreaktory, w których następuje rozkład substancji organicznej zawartej w masie odpadów. Wynikiem tych procesów jest wydzielenie się biogazu.Z każdej tony surowych odpadów może powstać 50 – 200 m3 produktów gazowych. Powstający na wysypisku gaz może stanowić realne źródło energii, poza tym ujmowanie i odpowiednie wykorzystanie pozwoli ograniczyć jego szkodliwy wpływ na stan środowiska naturalnego.

Przeprowadzone badania wykazały, że metan – stanowiący główny składnik biogazu – wywołuje 27-krotnie większy efekt cieplarniany niż CO2. Dlatego dąży się do prawidłowej eksploatacji wysypisk, która wymaga

odpowiednich rozwiązań odgazowania.






Odgazowanie wysypiska odbywa się w sposób bierny (wypływ gazu pod własnym ciśnieniem) lub aktywny (odpompowywanie). Systemy odgazowujące tworzą: studnie pionowe, poziome lub kombinowane systemy z tych pierwszych. Ilość powstającego teoretycznie biogazu waha się od 70 m3 do 400 (800) m3 z tony masy surowych odpadów, przy zawartości ok. 55 % CH4. Uzyskiwana rzeczywista objętość jest pomniejszona o straty (efektywnośćodzysku ~30 %) i zawiera się w granicach 25 – 150 m3 gazu z tony surowych odpadów. W procesach rozkładu związków organicznych zachodzących na wysypiskach odpadów powstaje biogaz, którego skład jest zbliżony do składu biogazu powstającego w procesach fermentacji w oczyszczalniach ścieków.

Bierny system odgazowania wysypiska Aktywny system odgazowania wysypiska z unieszkodliwieniem biogazu poprzez spalanie w pochodni

Wierzchnia warstwarekultywacyjna Kominki

wentylacyjne

EkranWentyl.

Wierzchnia warstwarekultywacyjna

Ekranuszczelniającypalniki

Pochodnia do spalaniabiogazu.

Studnieodgazowujące.

ZespółRegulacyjno - kontrolny

Zespółpompowy

Studniaodgazowująca

Studniemonitoringowe






Po zakończeniu eksploatacji wysypiska ujmowanie biogazu następuje zwykle za pomocą pionowych studni wierconych. Możliwy do osiągnięcia stopień odzysku gazu z wysypisk wynosi max. 30 – 60 % ilości wytworzonego biogazu i zależy od jego parametrów technicznych. Odstępy pomiędzy studniami w wysypiskach dobrze uszczelnionych wynoszą około 30 m. Studnia gazowa rośnie w górę wraz z załadowanymi odpadami. Perforowana rura odgazowująca, o średnicy przeważnie 160 mm, jest odpowiednio przedłużana ponad złączem mufy wtykowej. Kolumna ze żwirem wokół rury odgazowującej jest otoczona rurą ciągu o średnicy 1 m i długości 2,5 – 5 m. Rura ciągu jest wyciągana w górę o 2 m przed następnym wypełnieniem. Gazoszczelna pokrywa jest usuwana i po uzupełnieniu żwirem nasadzana ponownie. Studnia gazowa prowadzona jest pod górną osłonę. Rura ciągu jest usuwana, a na ruręodgazowującą zostaje nasunięta rura kompensacyjna zakończona kołnierzem nasadkowym. Po wykonaniu uszczelnienia mineralnego kołnierz uszczelniający zostaje natapiany i zespawany z taśmąuszczelniającą. Przed wykonaniem warstwy drenażowej i nałożeniem warstwy gleby nakładana jest głowica szybu. W głowicy odgazowującej konieczny jest otwór umożliwiający wgląd i armatura zaporowa. Połączenie głowicy studni i kolektora gazowego powinno być wykonane z wykorzystaniem falistego węża.

Konstrukcja studni gazowej z rosnącym wsadem odpadów

1

8

7

6

5

2

3

41 – rura odgazowująca, 2 – mufa wtykowa, 3 – słup (kolumna) ze żwirem, 4 – składowane w wysypisku odpadów, 5 – rura ciągu, 7 –

gazoszczelna pokrywa, 8 – pobór gazu.





1) „Proekologiczne źródła energii odnawialnej” W.M. Lewandowski Warszawa 20012) EKOPROFIT Grudzień 2001

1) Obecnie w Europie i na świecie funkcjonuje już kilka sprawdzonych technologicznie i opłacalnych ekonomicznie systemów odzyskiwania i zagospodarowania biogazu z wyselekcjonowanych odpadów komunalnych. Do najlepiej opracowanych fermentacji beztlenowych zalicza się technologie:• BTA (Niemcy) – w technologii tej z nieprzesortowanych odpadów komunalnych ługuje się w podwyższonej temperaturze substancje organiczne i odciek poddaje fermentacji. Roztwór po fermentacji kieruje się do ponownego ługowania i do kolejnej fermentacji. Operację powtarza się3 –5 razy.• Dranco (Belgia) – technologia ta, zwana również fermentacją suchą polega na fermentacji w reaktorach w temperaturze 55oC odpadów stałych lub odsączanych na prasie osadów po ekstrakcji z metody BTA.• Rottweil (Niemcy) – korzysta z odpadów gastronomicznych, kuchennych i ogrodniczych z dużych jednostek lub dokładnie wyselekcjonowanych śmieci z indywidualnych gospodarstw domowych. Pozostałość po fermentacji stanowi wysokiej jakości nawóz, bez śladowych ilości metali ciężkich, stosowany do uprawy warzyw.• SWECO(Szwecja) – w technologii tej fermentację przeprowadza się w pryzmach energetycznych ze szczelnym dnem i ścianami bocznymi. Nad rozdrobnionymi osadami w warstwie torfu umieszcza się instalację rurociągów ssących, a całość przykrywa warstwą gliny.• WABIO (Finlandia) – w technologii tej śmieci po wstępnym oddzieleniu przypadkowych odpadów wielkogabarytowych są mielone i mieszane z gorącą wodą. Osad nieaktywny biologicznie jest sedymentacyjnie oddzielany, a zawiesina związków organicznych po zmieszaniu z osadem czynnym z oczyszczalni ścieków jest poddawana wspólnej fermentacji w bioreaktorze.

2) W Polsce pierwsze instalacje odgazowujące złoża odpadów komunalnych powstały na początku lat 90. Od 1993 roku zaczęły powstawać pierwsze instalacje odgazowujące, w których zastosowano agregaty prądotwórcze. Do końca 1998 roku powstało na wysypiskach 19 instalacji wykorzystujących biogaz reprezentujących różny poziom rozwiązań technologicznych., a koszty ich budowy wynosiły od 2,2 mln zł do 8 mln zł. Przyjmuje się, że nakłady inwestycyjne zwrócą się w ciągu 4 – 6 lat. Jedną z elektrowni wykorzystującej gaz wysypiskowy jest elektrownia w Szadółkach. Oddana do użytku w 1998 roku inwestycja jest pierwszą w województwie pomorskim elektrowniązasilaną biogazem pozyskiwanym ze składowiska odpadów komunalnych. Elektrownia na „gaz wysypiskowy” posiada dwa agregaty prądotwórcze o mocy 200 kW każdy. Dodatkowo planowane jest wykorzystanie ciepła.





Kolejnym źródłem biogazu, który w przypadku niekontrolowanej emisji może być szkodliwy dla środowiska naturalnego, są indywidualne gospodarstwa rolne i duże gospodarstwa hodowlane. Wytwarzany w tych gospodarstwach obornik ulega fermentacji, a biogaz przedostaje się do atmosfery i powoduje powstanie efektu cieplarnianego.

Fermentacja kontrolowana odpadów rolnych , obornika i zawartości szamb jest procesem czystym i bezwonnym. Prowadzi również do wytworzenia kompostu, ale dodatkowo uzyskuje się biogaz, którym można poprawić bilans energetyczny gospodarstwa rolnego.

UJMOWANIE I WYKORZYSTANIE BIOGAZU W GOSPODARSTWACH ROLNYCHUJMOWANIE I WYKORZYSTANIE BIOGAZU W GOSPODARSTWACH ROLNYCH

Teoretycznie z odchodów zwierząt hodowlanych w Polsce można uzyskać rocznie 3,31 Gm3 biogazu o średniej wartości opałowej 23 MJ/m3. Jednak budowa instalacji do pozyskiwania biogazu jest techniczno –ekonomicznie opłacalna w gospodarstwach o dużej liczbie zwierząt, w których zamiast obornika uzyskuje sięgnojowicę. Warunki techniczne, jakimi powinny odpowiadać te instalacje są podane w rozporządzeniu Ministra Rolnictwa i Gospodarki Żywnościowej z dn. 7.10.1997 r. (Dz.U.Nr 132, poz. 877 z 1997 r.)

„Proekologiczne źródła energii odnawialnej” W.M. Lewandowski Warszawa 2001

W niektórych krajach do zasilania pieców centralnego ogrzewania wykorzystuje się małe fermentownie odpadów zwierzęcych, ludzkich i gospodarskich. Najwięcej takich instalacji jest w Chinach (ok. 6 mln), Indiach (1 mln), Korei Południowej, Brazylii oraz w Nepalu. Amerykanie specjalizują się w budowie fermentowni, które przerabiają obornik z farm liczących po kilka tysięcy krów. Francuzi doskonale opanowali technologię wytwarzania biogazu z odpadów powstających przy przetwarzaniu warzyw i roślin przemysłowych. W krajach skandynawskich do ogrzewania mieszkań wykorzystuje się ciepło z fermentowania odchodów ludzkich i zwierzęcych.

Energia była, jest i będzie potrzebna ludziom w ich życiu. Jej postać, forma czy wykorzystanie może być różne, ale przede wszystkim potrzebujemy jej przy produkcji przemysłowej, transporcie, ogrzewaniu domostw czy oświetleniu. Początkowo tej energii dostarczało nam środowisko w postaci zasobów naturalnych nieprzetworzonych opału i paliw np. drewna, węgla brunatnego, kamiennego, ropy naftowej czy gazu. Również dawniej przetwarzano energię w wiatrakach czy młynach wodnych. Jednak ciągły wzrost zapotrzebowania na energię zmusił nas do szukania nowych metod uzyskiwania energii. Jedną z takich metod jest odzyskiwanie energii z odpadów.

Kowalczyk KamilaKrysztoforska Dominika, Politechnika CzęstochowskaWydział Inżynierii i Ochrony Środowiska, 2007/2008

Recykling energetyczny zwany też odzyskiem energii jest to proces, w którym odzyskuje się w części energię zużytą na wytworzenie wyrobów i

towarów, usuniętych po zużyciu na wysypisko, w tym także odpadów opakowaniowych.

Recykling energetyczny obejmuje nie tylko spalanie odpadów, lecz także wytwarzanie z odpadów paliw stałych, ciekłych i gazowych oraz

przetwarzanie ich na materiały termoizolacyjne.

Energie możemy uzyskać z:

•odpadów organicznych •gazów unoszących się nad wysypiskami •ścieków•biomasy•spalania odpadów

Recykling odpadów z wyeksploatowanych wyrobów poużytkowych może się odbywać przez:

•ponowne, wielokrotne użycie produktu do spełnienia funkcji takiej, jak w cyklu pierwszym, po dodatkowym procesie uzdatniającym

•wtórne wykorzystanie surowca bez zmiany jego składu i stanu do wytworzenia nowych produktów

•wykorzystanie surowca wtórnego połączone ze zmianą jego stanu i składu

Recykling odpadów obejmuje trzy fazy: pozyskiwania, uzdatniania i gospodarczego wykorzystania. Przekształcenie odpadów w surowce wtórne realizuje się w fazie pozyskiwania i fazie uzdatniania.

Pozyskiwanie surowców wtórnych z różnych odpadów poprodukcyjnych i poużytkowych realizuje się przez:

•skup od ludności, warsztatów rzemieślniczych, różnych jednostek gospodarczych oraz organizacji społecznych,

•selektywną zbiórkę odpadów do wielokomorowych pojemników, społeczną zbiórkę od ludności, instytucji itp.,

•wyselekcjonowanie określonych surowców wtórnych ze zgromadzonych odpadów komunalnych (w zakładach mechanicznego sortowania, sortowanie przy wysypiskach),

•łączne wykorzystanie wszystkich zgromadzonych rodzajów odpadów.

Biogaz o dużej zawartości metanu (powyżej 40%) może być wykorzystany do celów użytkowych, głownie do celów energetycznych lub w innych

procesach technologicznych.

Typowe przykłady wykorzystania obejmują:

•produkcję energii elektrycznej w silnikach iskrowych lub turbinach,

•produkcję ciepła w przystosowanych kotłach gazowych,

•produkcję energii elektrycznej i ciepła w jednostkach skojarzonych,

•dostarczanie gazu wysypiskowego do sieci gazowej,

•wykorzystanie gazu jako paliwa do silników trakcyjnych/pojazdów,

•wykorzystanie gazu w procesach technologicznych, np. w produkcjimetanolu.

Możliwości pozyskiwania i wykorzystywania biogazu

Możliwości pozyskiwania i wykorzystywania biogazu

Źródło: Ogólnopolskie Towarzystwo Zagospodarowania Odpadów

http://www.gios.gov.pl/ http://www.proekologia.pl/ http://tevo.net/

Energia uzyskana z wysypisk

Właściwie zagospodarowane składowisko odpadów komunalnych może stać się źródłem taniej energii odnawialnej - gazu wysypiskowego. Rozkład substancji organicznych przez

mikroorganizmy rozpoczyna się w kilka miesięcy po złożeniu odpadów na wysypisku śmieci.

Gaz wydzielający się w sposób niekontrolowany utrudnia i przeciwdziała systematycznej i szybkiej rekultywacji wysypiska.

Aby przyspieszyć rekultywację i zapobiec unoszeniu się gazów nad terenem wysypiska, powstawaniu nieprzyjemnych zapachów oraz

niekontrolowanym samozapłonom gaz powinien być zbierany i odprowadzany. Gaz ten uzyskiwany jest w zasadzie za darmo, a jego wykorzystanie w układzie wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła w

istotny sposób zwiększa zyskowność wysypiska.


Rys. 4. Reaktor fluidalnego spalania oraz zgazowania (półspalania) wyselekcjonowanych odpadów komunalnych, przemysłowych oraz drzewnych.

Energia z oczyszczalni ścieków

Zastosowanie zestawów odzysku i przerobu biogazu w oczyszczalniach ścieków jest jedną z najbardziej ekonomicznych metod pozyskiwania energii, gdyż gaz ze ścieków jako produkt uboczny najczęściej jest

bezproduktywnie spalany.

Osady kanalizacyjne są produktami odpadowymi powstającymi w procesie mechanicznego, biologicznego i chemicznego oczyszczania, na końcu którego ulegają wysuszeniu. Wysuszony osad jest przekazywany

do zbiornika fermentacyjnego, gdzie następuje proces beztlenowej fermentacji, w efekcie którego uwalnia się biogaz zawierający metan.

Odgazowane osady kanalizacyjne są usuwane ze zbiornika fermentacyjnego, chwilowo składowane, wysuszane i kompostowane, a

następnie przekazywane na odpowiednie cele np. jako nawóz dla rolnictwa.


Do celów energetycznych biomasę wykorzystuje sięnajczęściej:

•drewno odpadowe •odchody zwierząt •osady ściekowe •słomę, makuchy i inne odpady produkcji rolniczej •wodorosty uprawiane specjalnie w celach energetycznych

Spalanie biomasy jest uważane za korzystniejsze dla środowiska niż spalanie paliw kopalnych, gdyż zawartość szkodliwych

pierwiastków (przede wszystkim siarki) w biomasie jest dużo niższa, a tworzący się w procesie spalania dwutlenek węgla jest

zamieniany na biomasę przez kolejne pokolenia organizmów żywych wytwarzających biomasę, które następnie są znowu

spalane itd. Natomiast dwutlenek wprowadzony do środowiska przy spalaniu paliw kopalnych pojawia się w środowisku nagle, po milionach lat gromadzenia i przekształcaniu się pokładów biomasy

w paliwa kopalne, zwiększając efekt cieplarniany.

Spalanie odpadów

Termiczna utylizacja odpadów komunalnych jest pojęciem bardzo szerokim obejmującym procesy bezpośredniego spalania w celu pozyskania energii elektrycznej i ciepła, jak również procesy przygotowania i spalania paliwa wydzielonego z odpadów jako paliwo alternatywne, które z powodzeniem zastępuje pierwotne nośniki energii. W procesach termicznej przeróbki odpadów stosowane są klasyczne procesy:

- spalanie na ruszcie,- spalanie w warstwie fluidalnej,-spalanie w piecu cementowym.

Celem tych procesów jest nieszkodliwe usuwanie odpadów. Każdy z tych procesów charakteryzuje się zaletami i wadami.Obecnie coraz

większe znaczenie ma współspalanie odpadów w paleniskach przemysłowych:

- elektrowni i elektrociepłowni,- cementowni,- przemysłów, w których występują procesy wysokotemperaturowe.

Wymogi odnośnie spalania odpadów sąnastępujące:

-odpady powinny być wstępnie przygotowywane i posegregowane,

-przy spalaniu odpadów należy zwracać uwagę na utrzymanie temperatury powyżej minimalnej temperatury procesu,

-odpady powinny pozostać w strefie spalania co najmniej 2 sekundy w temperaturze powyżej 850 o C i przy zawartości tlenu powyżej 6%,

-instalacje przeróbki termicznej powinny byćprzystosowane do obniżania poziomu granicznych emisji gazów szkodliwych,

-należy uwzględnić zużycie i dalsze zobojętnienie pozostałości po przeróbce termicznej odpadów, co jest zgodne z postępem techniki

Spalarnia - zasada działania

Paliwa alternatywne

Odpady komunalne i przemysłowe lub ich mieszaniny zarówno w stanie stałym jak i ciekłym mogą być paliwami alternatywnymi (zastępczymi, wtórnymi)

wykorzystywanymi w przemyśle jako zamiennik paliw konwencjonalnych. Pojęcie paliw alternatywnych funkcjonuje od kilkunastu lat. Udział tych paliw w

globalnym rynku energii ciągle rośnie Cementownie wykorzystują szeroką gamęodpadów zarówno przemysłowych jak i komunalnych, a więc :

- powszechnie uciążliwe odpady komunalne,- odpadowe produkty ropopochodne,- zużyte opony samochodowe,- przeterminowane środki ochrony roślin i środki owadobójcze,- lekarstwa i inne produkty z przemysłu farmaceutycznego,- produkty z przemysłu farb i lakierów-osady i szlamy powstałe w oczyszczalniach ścieków

Korzyści wynikające z zastosowania paliw alternatywnych w przemyśle cementowym są ekonomiczne jak i ekologiczne zarówno dla zakładu

wykorzystującego odpady, jak również dla społeczeństwa.

Urządzenie wykorzystuje jako paliwo odpady o wilgotności do 50 % i kaloryczności od 4 do 12 MJ/kg samodzielnie podtrzymujące spalanie gazu i wytwarzające w pracy ciągłej parętechnologiczną. Instalacja do zgazowania odpadów organicznych ma moc 2,5 MW.

Zgazowarka EKOD - I

Energia z odpadów. Przygotowanie paliwa z odpadów. · Energia z odpadów. Przygotowanie paliwa z odpadów. TECHNICAL UNIVERSITY OF CZĘSTOCHOWA ENERGY ENGINEERING LABORATORY Odpady

Documents