|
Aktualności
|
|
Informacje
Numery
Numer 11/2004
Współspalanie węgla z biomasą i odpadami w elektrowniach. Wzorujmy się na Austriakach!
|
|
|
Pod wpływem zaostrzających się regulacji prawnych wymuszających neutralizowanie odpadów, które wciąż jeszcze odkładane są na wysypiskach i hałdach, jak i trendów zwiększania bezpieczeństwa żywności, rośnie zapotrzebowanie na termiczną obróbkę odpadów.
|
Według szacunków Austriackiego Ministerstwa Ochrony Środowiska po 2004 r. masa tego typu odpadów zwiększy się o 2,5 mln t/rok. Niezależnie od już budowanych oraz planowanych do budowy spalarni różnorakich odpadów organicznych okazuje się, że dla 1 mln t/r nie ma mocy przerobowych. Tymczasem dokładne analizy chemiczno-fizyczne wielu odpadów oraz biomasy wykazały, że niektóre z nich spełniają wymagania nośników ciepła w gospodarce i z powodzeniem – po próbach przemysłowych – już znalazły zastosowanie w opalaniu wielkich elektrowni.
Pierwszym znaczącym krokiem w obszarze utylizacji odpadów na drodze termicznej było spalanie mączki zwierzęcej w wielkich elektrowniach austriackich w Riedersbach oraz Timelkam w 2001 r., tj. po wydaniu powszechnego w świecie zakazu stosowania jej jako paszy, wywołującej często chorobę „wściekłych krów”. Bloki energetyczne tych elektrowni dysponują palnikami na pył węglowy, jak i instalacjami dla katalitycznego rozkładu tlenków azotu, elektrofiltrami dla usuwania popiołów lotnych oraz odsiarczania spalin. Rys. 1 ilustruje typowy schemat oczyszczania spalin na drugim bloku w elektrowni Riedersbach [J.Waltl, S.Pfeffer, J.Köttl; VGB PowerTech, 114,9, 2003 r.].
Godnym podkreślenia w zaprezentowanym systemie oczyszczania spalin jest fakt, że dla katalitycznego rozkładu NOx nie dodaje się amoniaku (co z dowozem, stokażem i dozowaniem nie jest tanie i proste, podczas gdy rozpylany mocznik jest wygodny w stosowaniu i dostępny jako nawóz).
System podawanie mączki zwierzęcej poprzez zamknięty układ podajnikowy – wprost do strefy spalania wspólnie z pyłem węglowym – doskonale przedstawia rys. 2. Efekty ekonomiczne i ekologiczne tego przedsięwzięcia okazały się tak znaczne, że dobudowano do każdego z bloków energetycznych drugi system utylizacji wybranych odpadów i biomasy, obejmujący:
-
trociny i zmielone odpady drewna (łącznie z pochodzącymi z plantacji biomasy energetycznej);
-
przepracowane oleje roślinne, mineralne i rozpuszczalniki, które nie zawierają chloru, itp.;
-
rozdrobniona słoma (łącznie z rzepakową);
-
zepsute (nadgniłe) zboże i mąka;
oraz dodatkowo:
-
osuszone osady z oczyszczalni ścieków;
-
zmielone odpady kauczuku (opony, taśmociągi itp.).
Jak widać na tym rysunku, przewożona w cysternach mączka zwierzęca była przez hermetycznie szczelny system rozładowczo-podajnikowy wdmuchiwana do komory spalania pyłu węglowego.
Jak widać z tabeli 1 w mączce zwierzęcej wysoka w porównaniu z węglem okazuje się zawartość popiołu, azotu, chloru, fosforu i cynku. Aby zminimalizować korozyjne działanie chloru i fosforu na instalacje oraz zapewnić nie przekraczanie norm ochrony środowiska w zakresie składu chemicznego spalin, postanowiono ograniczyć dodawanie mączki zwierzęcej do 5 proc. wartości ciepła spalania węgla. Dzięki temu skład spalin okazał się w każdej pozycji korzystniejszy od obowiązujących norm UE, co dokumentuje rys. 3. Podobnie było z właściwościami fizyko-chemicznymi szlaki i gipsu z poszczególnych bloków energetycznych w obu austriackich elektrowniach w Timelkam oraz Riedersbach.
W ramach ogólnych wniosków ze spalania węgla wspólnie z mączką zwierzęcą w austriackich elektrowniach godzi się odnotować:
-
w ramach osiąganych parametrów temperaturowych (1300 st. C) uzyskano pełne wypalenie masy mączki zwierzęcej;
-
wszystkie normy dopuszczalnych emisji zanieczyszczeń do atmosfery zostały dotrzymane, przy czym zawartość ciężkich metali wraz z dioksynami w spalinach były niższe, niż w okresie spalania samego węgla;
-
jakość szlaki oraz gipsu nie uległy pogorszeniu i można było je utylizować jak poprzednio.
Współspalanie węgla, biomasy i odpadów organicznych
Spośród różnych rodzajów odpadów oraz biomasy wybrano te, które wyspecyfikowano na początku niniejszego artykułu. Przy pyłowym spalaniu węgla w blokach energetycznych, również inne paliwa winne być suche, dające się rozdrobnić do wielkości uziarnienia dla bezawaryjnego wdmuchiwania (a cieczy rozpylania) do komory paleniskowej i ulec w niej pełnemu utlenieniu. Dodatkowym ogranicznikiem doboru innych (zastępczych) paliw w odniesieniu do węgla są zawartości chloru, siarki, ciężkich metali, itp. w stosunku do obowiązujących norm ich emisji w spalinach. Określone paliwa zastępcze można kierować do młynów z miałem węglowym.
Ciekłe paliwa odpadowe podaje się do komory spalania istniejącą siecią ciężkiego oleju opałowego, którego palniki stanowią standardowe wyposażenie każdego bloku energetycznego, opalanego pyłem węglowym.
Godnym podkreślenia jest spostrzeżenie w długotrwałych obserwacjach, że z wymienionych paliw zastępczych nie powstają w komorach spalania pyłu węglowego w blokach energetycznych silnie toksyczne dioksyny i furany.
Korzyści ze spalania wyspecyfikowanych zastępczych paliw w mieszaninie z pyłem węglowym są następujące:
-
utrzymanie wysokiej sprawności bloków w zakresie wytwórczości energii elektrycznej;
-
pełne zburzenie organicznych składników szkodliwych dla środowiska oraz równoczesne uniemożliwienie powstawania innych cząstek szkodzących przyrodzie, wynoszonych spalinami do atmosfery;
-
malejąca emisja tlenków azotu, dzięki pełnemu spalaniu bogatych w organiczne związki azotowe określonych paliw zastępczych;
-
niewielka emisja szkodliwych środowisku trucizn dzięki wysokiej sprawności instalacji oczyszczania spalin;
-
pełne gospodarcze utylizowanie odpadów stałych, tj. szlaki oraz gipsu.
Polscy specjaliści z elektrowni opalanych pyłem węglowym, mogą bez przeszkód odwiedzić austriackie elektrownie w Riedersbach oraz Timelkam z myślą o wdrożeniu tamtejszych rozwiązań współspalania biomasy oraz określonych odpadów organicznych wspólnie z pyłem węglowym w naszych blokach energetycznych. Jest to praktycznie jedyna droga, by wyjść naprzeciw normom Unii Europejskiej w zakresie termicznej obróbki odpadów organicznych z gospodarki oraz gospodarstw domowych.
Pomimo iż jesteśmy już w Unii Europejskiej, to w zakresie termicznej neutralizacji odpadów organicznych w kraju nie rozpoczęto jeszcze działań inwestycyjnych w tym obszarze ochrony środowiska na taką skalę, jaką narzucają ogromne masy odpadów, składowanych wciąż jeszcze na wysypiskach i hałdach.
|
|
|
|
