Technologie spalování odpadu

Základem spalovny je spalovací pec, která je projektována provedením a kapacitou dle zadání množství a charakteru odpadu. Všechny spalovací jednotky jsou řešeny jako dvoustupňové, přičemž první stupeň zajišťuje maximální vyhoření spalovaného materiálu a druhý stupeň - tzv. reaktor zabezpečuje zákonné parametry pro spálení plynné fáze z procesu spalování, což je dáno minimální předepsanou teplotou a časem prodlevy spalin v režimu dopalování. Zvláštní a mimořádná pozornost je věnována tepelně izolačním a žárovým materiálům.

Typy spalovacích pecí

Existují různé typy spalovacích pecí, které se liší svými vlastnostmi a vhodností pro různé druhy odpadu:

• Rotační pece: Vynikají univerzálností co do fyzikálních vlastností spalovaného odpadu a nejvyšší účinností tepelné destrukce odpadů. Nevýhodou těchto pecí je vyšší investiční i provozní náročnost.
• Komorové pece: Výhodou komorových pecí je nižší investiční náročnost. Současně je však použitelnost těchto zařízení do určité míry omezena pro spalování kapalných a kašovitých odpadů.
• Muflové pece: Se využívají ve speciálních případech k vypalování velkých předmětů (př. rošty z lakoven).

Dopalovací komora bývá projektována jako válec postavený na základnu s tangenciálně umístěnými hořáky, nebo vícetahová dopalovací komora s vestavěným válcovým reaktorem a hořákem umístěným v jeho čele. Vstup spalin do reaktoru je řešen tangenciálně.

Odpopelnění pecí se děje převážně suchou cestou prostým výpadem popela do speciálních kontejnerů prachotěsným tubusem. Odběr tepla je řešen standartními postupy s využitím spalinového kotle.

Čištění spalin

První fází čištění spalin je zachycení pevných částic unášených proudem vzduchu. Technologie bývá standartně vybavena prachovým filtrem jehož typ a kapacita vycházejí rovněž z projektu.

Čtěte také: Jak funguje mechanicko-biologická úprava odpadu?

Chemické čištění spalin může být projektováno jako třístupňové absorpční s použitím NaOH jako aktivní složky sorbentu. Jednotlivé absorpční stupně pracují při různém pH sorbentu a jsou oboustranně plně odděleny. První absorpční stupeň je tvořen trubicí Venturi vyrobenou z titanového materiálu. Další stupně jsou řešeny na bázi skrápěcí kolony a jejich počet a nadimenzování závisí na požadované účinnosti. V těchto fázích dochází k záchytu zbytků halogenidů a k odloučení kyselých složek spalin. Organickou součástí linky jsou periferní zařízení pro přípravu sorbentu a zpracování nysyceného sorbentu srážením a filtrací.

Moderní a velmi efektivní technologií čištění spalin je tzv. metoda NEUTREC, která patří mezi suché technologie. Tato metoda byla ověřena v tuzemských podmínkách při spalování běžného zdravotnického odpadu s výsledky, které plně potvrzují parametry deklarované výrobcem aktivní látky, kterou je jemně mletý hydrouhličitan sodný. Vysokou účinnost zachycování zejména kyselých složek spalin a těžkých kovů.

K zachycení zvýšeného obsahu organických látek typu furanů a dioxinů se používá dioxinový filtr. Přínos technologie firmy SOLVAY pro spalování odpadů je mimořádný, neboť umožňuje výrazné snížení investičních nákladů u nových projektů, což v důsledku významně zkrátí jejich návratnost. Aktuelní a samostatnou problematikou je sorbce dioxinů pomocí dioxinového filtru.

Měření a řízení celé technologie spalovny je řešeno vyšším řídícím systémem - počítačem. Standartně je prováděno kontinuelní měření a zápis teploty hoření a spalin ve fázích určujících pro řízení nastaveného režimu spalování a hodnoty podtlaku v systému.

Spalování odpadu vs. skládkování

Spalovna odpadů je v české legislativě definována jako zařízení pro energetické využití odpadů, zkracované jako ZEVO [1]. Všeobecně takové zařízení sestává z místa, kde dochází k příjmu, uskladnění a kontrole obsahu odpadu, dále ze spalovacího zařízení (pece) a z centra pro distribuci získané energie. Spalovací zařízení a technologie na nich použité se liší dle druhu odpadu, který je v nich spalován.

Čtěte také: Kompostovatelné odpady a teplota

Hlavním principem spalování odpadů ovšem zůstává využití odpadů k zisku elektrické energie a tepla při současném zmenšení celkového objemu a hmotnosti odpadu. Hlavním produktem skládkování odpadu jsou skládkové plyny a výluhy.

V přímém porovnání celkového dopadu na životní prostředí pomocí metody LCA dosahuje skládkování v kontextu České republiky horších výsledků než spalování odpadů, a to vůbec nejhorších výsledků ze všech porovnávaných možností nakládání s odpady [8].

Z hlediska životního prostředí jsou moderní spalovny často považovány za lepší volbu než skládkování, zejména pokud je spalování odpadu správně řízeno a vybaveno technologiemi na snižování znečišťujících látek (emisí) ve spalinách. Skládkování popílku je stále nevyhnutelné, ale spojením obou metod, tedy nejprve spálením na popílek a pak jeho skládkováním, snižujeme celkový objem odpadů a získáváme energii v podobě elektřiny a tepla.

Zařízení EVO (ZEVO)

K energetickému využívání odpadů dochází v zařízeních EVO, obecně spalovnách, které však v ČR nemají mnoho příznivců. Spálením odpadu se získá pomocí parního kotle tepelná energie v páře, které lze využít například na výrobu elektřiny a dále pro otop. Procesem spalování sice opravdu vznikají znečišťující i nebezpečné látky, obdobné se však uvolňují i u jiných spalovacích procesů, ať již z našich kamen, táboráků, ohňostrojů, motorů aut případně lesních požárů.

Za použití vhodných kombinací nejlepších dostupných technik (BAT) jsou emisní parametry nových zařízení EVO dokonce hluboko pod úrovní předepsaných limitů. Dá se říci, že produkce emisí z procesu EVO jsou srovnatelné s emisemi elektráren na zemní plyn, které jsou považovány za nejčistší zdroj energie.

Čtěte také: Pařížská dohoda a postoj USA

Principy moderního ZEVO

• Předtříděný komunální odpad je dávkován do procesu energetického využívání bez dalších úprav (kromě drcení objemového odpadu).
• Současně je vyráběna elektrická a tepelná energie.
• Instalovaný proces čištění spalin garantuje dodržení přísných emisních limitů daných legislativou.
• Obávané škodliviny (těžké kovy) jsou separovány tak, aby byly odděleny od životního prostředí.

Pro projekt EVO Komořany je, s ohledem na výše uvedené atributy, předpokládána osvědčená technologie energetického využívání odpadu založená na roštovém ohništi s následným látkovým využíváním procesních zbytkových látek (termická oxidace). Technologie odpovídá úrovni nejlepších dostupných technik (BAT), je mnohonásobně ověřena a to jak z hlediska provozní spolehlivosti, tak špičkové úrovně čištění spalin a zpracování zbytkových procesních látek. Zařízení bude vybaveno jednou technologickou linkou na energetické využití 150 tisíc tun jinak nevyužitelného, předtříděného komunálního odpadu ročně, při 8 000 hodinách ročního fondu provozní doby. Pro čištění spalin byla zvolena velmi účinná varianta čištění, tzv. mokrou cestou.

Proces spalování komunálního odpadu a následné vyvedení energií je navrženo tak, aby byl splněn či překročen požadavek na minimální koeficient energetické účinnosti 65%.

Hlavní části ZEVO

• Manipulace, úprava a příjem odpadu
• Spalovací část s výrobou páry - kotel
• Energetická část - výroba elektřiny a tepla
• Čištění spalin

Důležitost energetického využití odpadu (ZEVO)

Zařízení na energetické využití odpadu ZEVO je jeden ze způsobů, jak maximalizovat využití zbytkového komunálního odpadu, který nebude možné recyklovat. Zatímco běžná spalovna slouží pouze k likvidaci odpadů, ZEVO vyrábí z našich odpadů tepelnou a elektrickou energii. Tuto energii je možné využít v domácnostech pro vytápění a ohřev teplé užitkové vody a jako zdroj elektrické energie. Rozdíl mezi spalováním odpadů a energetickým využitím odpadů definuje Zákon o odpadech. Tento zákon stanovuje pro energetické využití odpadů nejnižší energetickou účinnost 65%. V současnosti se jedná o nejekologičtější způsob využití zbytkového komunálního odpadu a dalších vhodných odpadů pro energetické využití, které nelze recyklovat ani jinak smysluplně zpracovat. ZEVO tak doplňuje koncept oběhového hospodářství v ČR.

V ZEVO dojde k redukci objemu odpadu o 90 %. Emisní limity pro ZEVO jsou přísnější, než limity pro konvenční uhelné zdroje. ZEVO pomůže městům a obcím vyřešit otázky nakládání s odpady dle platné legislativy. Ze škváry vzniklé spalováním odpadu v ZEVO budou vytříděny kovy.

ZEVO funguje podobně jako teplárna. Místo uhlí nebo jiných primárních paliv je palivem zbytkový komunální odpad. V kotli je odpad řízeně spalován. Uvolněná energie vyrábí přehřátou páru.

Technologický postup ZEVO

1. Velkoobjemový odpad se rozdrtí na drobnější části.
2. Pára následně předá svoji energii pro výrobu elektrické energie v parní turbíně.
3. Největší část celého ZEVO tvoří technologie na čištění spalin, které se uvolňují při spalování odpadů. Spaliny z kotle putují do vysoce účinného komplexního systému čištění.

Proces spalování

Spalování je používáno jako metoda úpravy odpadů pro velmi široký okruh druhů odpadů a samo o sobě je obecně pouze jednou částí komplexního systému úpravy odpadů. Cílem spalování odpadů je upravovat odpady tak, aby se snížil jejich objem a nebezpečné vlastnosti, a současně byly zachyceny (a tím koncentrovány) nebo zničeny potenciálně škodlivé látky, které se uvolňují nebo mohou uvolnit v průběhu spalování.

V zásadě je spalování odpadů oxidací hořlavých materiálů, které odpad osahuje (odpad je obecně vysoce heterogenní materiál složený vedle organických látek z minerálů, kovů a vody). Organické látky v odpadu budou hořet, pokud dosáhnou nezbytné teploty pro vznícení a dostanou se do kontaktu s kyslíkem. Skutečný proces hoření proběhne v plynné fázi ve zlomku sekundy a současně se uvolňuje energie. Je-li dostačující výhřevnost odpadu i množství přiváděného kyslíku, může to vést k tepelné řetězové reakci a samospalování, tzn.

Proces spalování probíhá ve třech základních stupních: Sušení+odplynění, pyrolýza+ zplyňování a oxidace. Jednotlivé stupně procesu spalování se obecně překrývají a navzájem ovlivňují, což znamená, že prostorové a časové oddělení těchto stupňů během spalování odpadů bude možné pouze v omezeném rozsahu.

Při plně oxidačním spalování jsou hlavními složkami spalin vodní pára, oxid uhličitý a kyslík. Podle složení spalovaného materiálu a v závislosti na provozních podmínkách vzniká nebo zbývá malé množství CO, HCl, HF, HBr, HI, NOx, SO2, TOL, PCDD/F, PCB a sloučenin těžkých kovů (kromě jiných). Vzniká minerální zbytkový popílek (prach) a těžší tuhý popel (pecní popel).

Ve spalovnách komunálního odpadu je obsah pecního popela přibližně 10 obj. % a kolem 20-30 % hmotnostních ze vstupujícího tuhého odpadu. Spalovny obvykle zahrnují komplexní sestavu interakčních technických procesů, které jsou posuzovány společně, a které ovlivňují celkovou úpravu odpadů.

Emise HCl, HF, SO2, NOx a těžkých kovů závisejí zejména na skladbě odpadu a na kvalitě zařízení na čištění spalin. Emise CO a těkavých organických látek jsou určeny technickými parametry pece a stupněm heterogenity odpadu v okamžiku, kdy vstupuje do procesu spalování. Konstrukce a účinnost pece také do značné míry ovlivňují NOx. Emise prachu velmi závisí na výkonu zařízení k čištění spalin.

Spalovny komunálního odpadu obecně vytvářejí 4500 až 6000 m3 spalin množství spalin (při 11 % kyslíku) na tunu spalovaného odpadu. Pro spalovny nebezpečného odpadu je tato hodnota obecně mezi 6500 až 10 000 m3, a to především v závislosti na průměrné výhřevnosti odpadu. Podle typu čištění spalin se vyskytují zpravidla také emise do povrchových vod.

Technologie a zařízení pro nakládání s odpady

Pro nakládání s odpady používáme rozmanité technologie tak, abychom maximálně využili potenciál odpadů a jejich materiálovou i energetickou hodnotu. Snažíme se přitom:

• Využívat nejmodernější poznatky vědy a techniky.
• Brát ohled na ekonomické a environmentální požadavky producentů odpadů ‑ našich zákazníků.
• Upřednostňovat ekonomickou konkurenceschopnost každé technologie i bez jakýchkoliv dotací z veřejných zdrojů.
• Využívat pouze technologie splňující normy v rámci platné legislativy ČR i EU.

Zařízení pro materiálové využívání odpadů

• Třídicí linky: Zde se třídí odpad podle druhu a kvality. Neustále zvyšujeme podíl automatických a elektronických prvků v procesu třídění, významná část třídění však probíhá ručně. Třídí se zejména směsi plastů či papíru. Podíl, který není vhodný k dalšímu zpracování, putuje jako alternativní palivo do elektráren a cementáren.
• Lisovací jednotky, aglomerační a granulační technologie: Vytříděný odpad zde dostává takovou podobu, aby byl další transport a manipulace s tímto materiálem co nejjednodušší. Výsledkem jsou slisované balíky o váze 150 až 600 i více kg anebo drtě a granule podle požadavků našich odběratelů.
• Takto připravený materiál je poté používán jako základní surovina pro výrobu např. krabic, tiskovin, plastových pytlů, láhví na mléko, textilních výrobků, autodílů, nábytku apod.

Zařízení pro energetické využívání odpadů

• Využití odpadu ze dřeva: Po přetřídění, drcení a mletí na stanovené rozměry a po odstranění kovů vyrábíme z tohoto druhu odpadu surovinu vhodnou pro výrobce palivových pelet a briket anebo dodáváme jako vlastní palivo elektrárnám a teplárnám.
• RDF zařízení: V současnosti ověřujeme zařízení pro výrobu tuhého alternativního paliva z komunálních a průmyslových odpadů. Jedná se o technologické celky, v nichž se kombinuje několikanásobné drcení, separace, míchání a sítování tak, aby výsledný produkt měl vlastnosti certifikovaného paliva. To pak můžeme využívat v elektrárnách, teplárnách a cementářských pecích.
• Tímto způsobem je využita energetická hodnota odpadů a současně takto získané palivo z části nahrazuje klasická fosilní paliva.

Tabulka: Srovnání energetické účinnosti různých způsobů nakládání s odpady

tags: #proces #spalovani #odpadu #technologie

Oblíbené příspěvky:

• Proočkovanost v ČR
• Nakládání s odpady ve Viničné Šumici
• Možnosti financování pro sdružení
• Přečtěte si o mém vztahu k přírodě
• Ceník likvidace odpadu v Holýšově