Transcript spaľovanie
ODPADOVÉ HODPODÁRSTVO A RECYKLING II. SPAĽOVANIE SPAĽOVANIE Spaľovanie komunálnych odpadov patrí medzi progresívne metódy zneškodňovania odpadov. Spaľovanie je deštrukčný proces, ktorým sa znižuje objem odpadu. Väčšina chemických a biologických látok sa rozkladá a prechádza na relatívne menej škodlivé látky v popole a v spalinách. Pri spaľovaní (za podpory stabilizačného a prídavného paliva) dochádza k oxidácii tuhých a kvapalných odpadov, obsahujúcich uhlík na oxid uhličitý, vodu a popol. Ďalšie chemické látky v procese spaľovania môžu produkovať škodlivé emisie, ktoré treba odlučovať alebo tieto látky pred spaľovaním vytriediť. Prakticky všetky výstupy zo spaľovne (plynné emisie, popolček, škvara, popol) je potrebné kontrolovať z hľadiska možných účinkov na ŽP. K nevýhodám spaľovania patria emisie škodlivín v plynných produktov termického spaľovania. Spaľovanie je len jedna z metód termického zneškodňovania odpadov. Patrí sem splyňovanie, pyrolýza, plazmatické procesy. SPAĽOVANIE Pyrolýza je tepelné spracovanie odpadových látok v pyrolýznej peci (pri teplote 250 až 1650 ºC) bez prístupu vzduchu, alebo pri obmedzenom prístupe vzduchu a pri zníženom atmosferickom tlaku. Výsledkom pyrolýzneho rozkladu sú kvapalné látky (pyrolýzny olej) a plynné látky (pyrolýzny plyn). Tieto látky je možné využiť ako druhotnú surovinu (na výrobu benzénu, toluénu a pod.), alebo sa veľmi účinne (bez výraznej produkcie emisií) spaľujú v kotloch na výrobu tepla. Väčšina ťažkých kovov prechádza do tuhých pyrolýznych zvyškov a nie je obsiahnutá v emisiách. Pyrolýza je perspektívna technológia, najmä pre zneškodňovanie rizikových odpadov. SPAĽOVANIE Výhody spaľovania odpadov : redukcia odpadov, väčšina látok sa spaľovaním mení alebo rozkladá na menej škodlivé resp. neškodne hygienický sterilné látky, výroba energie, termická metóda sa využíva tam, kde sa zlyhávajú iné metódy spracovania odpadu. Nevýhody spaľovania odpadov: vysoké náklady, účinný spôsob spaľovania si vyžaduje účinnú separáciu odpadov, zneškodňovanie nevyužitého odpadu, spaľovanie ovplyvňujú fyzikálne vlastnosti odpadov určených na spálenie (vlhkosť, podiel popola, podiel horľavín ). SPAĽOVANIE Pre odpady zo zdravotníckych zariadení alebo z chemického priemyslu je spaľovanie jediný spôsob zneškodnenia odpadov. Priaznivým aspektom tejto metódy je vznik tepla, uvoľneného pri spaľovaní odpadov alebo jeho premena na inú formu energie pre priemyselné alebo verejné využitie. Spaľovacie technológie môžu byť aplikované na rôzne druhy odpadov. Väčšiu časť odpadov môžeme považovať za menej hodnotné palivá a ich spaľovanie sa stretáva s problémami, ktoré vyplývajú z nehomogenity a značnej rôznorodosti termofyzikálnych a chemických vlastností odpadových materiálov a predovšetkým často z vysokého obsahu vlhkosti. Z hľadiska spaľovacích vlastností delíme odpady na dobre spáliteľné a ťažko spáliteľné. Dobre spáliteľné sú niektoré priemyselné odpady, ktoré sa podobajú komunálnym odpadom (textilný odpad, obalový materiál, lepenka, fólie a podobne. Ťažko spáliteľné odpady treba miešať s dobre spáliteľnými v pomere, ktorý ešte zaručí trvalé horenie zmesí. TECHNOLOGICKÝ POSTUP SPAĽOVANIA ODPADOV V ROŠTOVEJ PECI Vozidlo privážajúce odpad prechádza mostovou váhou, kde je evidované množstvo a druh odpadu. Po odchode z váhy prichádza vozidlo na násypnú plošinu. Nakladač presunie odpad do zásobníka odpadu, kde ho obsluha žeriavu homogenizuje. Na rovnomerné dávkovanie odpadu do kotla slúži podávacie zariadenie umiestnené pod násypnou šachtou. Podávací stôl sa pohybuje na kladkách, po koľajniciach. Odpady sú vytláčané na 1. valec pri pohybe vpred . Zásoba odpadov v plnej šachte slúži ako tesnenie voči okolitému prostrediu. Valcové rošty slúžiace na plynulé podávanie odpadu sú umiestnene stupňovito pod uhlom 30°. Na prvých dvoch valcoch je pásmo sušenia, zapaľovania a rozhorievania, na ďalších dvoch valcoch je pásmo intenzívneho spaľovania, 5. valec slúži ako dohorievací, 6. ako chladiaci. Každý valec je zabezpečený plynulé regulovateľným pohonom, aby otáčky boli prispôsobené priebehu horenia. TECHNOLOGICKÝ POSTUP SPAĽOVANIA ODPADOV V ROŠTOVEJ PECI Priebeh spaľovania ovplyvňujú fyzikálne a chemické vlastnosti odpadu (obsah vody a horľavín). Palivo - odpad je schopné samostatného horenia iba v prípade, ak obsahuje dostatočný podiel horľavín. Pri vysokom podiele vody a popola, odpad nie je schopný samostatného horenia. Preto je treba privádzať podporné stabilizačné palivo. V tomto prípade sa používa zemný plyn. Používa sa pri nábehu na zapálenie odpadu potom na udržovanie ohňa v kúrenisku. V palivovom lôžku prebieha sušenie a ohrievanie na zápalnú teplotu. Najskôr sa zapaľujú drobné čiastočky vytvárajú sa zápalné hniezda nakoniec začína horenie tuhých časti odpadu. Sušenie splyňovanie a horenie sa urýchľuje stálym presypávaním a miešaním na valcoch. Vzhľadom na potrebu udržiavať spaľovanie v oxidačnej atmosfére privádza sa do spaľovacieho priestoru 2,5 násobné množstvo vzduchu. TECHNOLOGICKÝ POSTUP SPAĽOVANIA ODPADOV V ROŠTOVEJ PECI Teplo potrebné na zapálenie odpadu sa dodáva : z horákov, sálaním z klenby a bočných stien, sálaním z ohnišťa. Dobré vyhorenie je podmienené dostatočnou teplotou spaľovania, ktorá sa má pohybovať v rozmedzí 500 - 1 150 °C. TECHNOLOGICKÝ POSTUP SPAĽOVANIA ODPADOV V ROŠTOVEJ PECI Tab. Fázy spaľovania v roštovej peci 1. fáza sušenie 2. fáza splyňovanie 3. fáza zapálenie 4. fáza prehorievanie 5. fáza horenie 6. fáza dohorievanie Vlhkosť sa mení na paru, prívod tepla sa realizuje sálaním Prchavé látky sa viažuce na uhlík sú spaľované pri Privádza sa 50% celkového vzduchu lôžko odpadu má byť rovnomerné Odpad horí plameňom Vzniká maximum tepla a spalín Teplota stále stúpa, odpad sa redukuje až na 5 % TECHNOLOGICKÝ POSTUP SPAĽOVANIA ODPADOV V ROŠTOVEJ PECI Obr. Priebeh spaľovania v roštovej peci TECHNOLOGICKÝ POSTUP SPAĽOVANIA ODPADOV V ROŠTOVEJ PECI Obr. Schéma spaľovania odpadov v roštovej peci TYPY PECÍ ROTAČNÉ PECE Rotačné ohnisko pracuje priebežne v kombinácii s podávacím a zavážajúcim zariadením (nie sú potrebné ručné zásahy). Systém ohniska je jednoduchou, robustnou konštrukciou, skladá sa z vymurovaného oceľového plášťa, hnacej a ložiskovej konštrukcie a tiež z krúžkov, vodiacich a prítlačných kladiek a z ozubeného venca. Odpady a spaľovací vzduch sú privádzané čelnou stenou do rotačného ohniska. Vplyvom akumulovaného tepla ohňovzdornej výmurovky dochádza k veľmi intenzívnemu sálaniu ohniska na odpady. Na základe prirodzeného priebehu spaľovania je rotačné ohnisko rozdelené na pásmo sušenia, odplynenia, na vlastné spaľovacie pásmo a pásmo dohorievania. Bezprostredne po sušení dôjde k nízkoteplotnej karbonizácii a k zapáleniu materiálu. V predných pásmach je teplota o niečo nižšia než v ostatných častiach zariadenia na tepelné spracovanie odpadu. TYPY PECÍ Rotačné pece v cementárňach môžu spaľovať odpad po jeho úprave a znalosti jeho chemického zloženia. Skúsenosti ukazujú, že prírodné palivá je možné nahradiť odpadom až do 65 %. Počas ustálenej prevádzky možno spaľovať tzv. druhotné palivá, t.j. odpady, ak majú taký energetický potenciál, ktorý umožní dosiahnuť teploty 1800 – 2000 °C v hlavnom horáku. Náhradné palivá môžu obsahovať aj látky využiteľné pri výrobe slinku, avšak niektoré sú neprijateľné (odpady s vysokým obsahom chlóru a ortuti). Pre úspešné zneškodňovanie odpadov v cementárskych peciach je potrebné dodržať nasledovné podmienky: poznať zloženie odpadu, odpad dávkovať do najvýhodnejšieho miesta technologického procesu, dodržať stabilné podmienky výrobnej technológie. Pri spracovaní odpadov v cementárenských rotačných peciach nedochádza k tvorbe druhotných odpadov -› bezodpadové. TYPY PECÍ Odpady spracovávané v cementárenských peciach môžu nahrádzať suroviny aj palivá súčasne. Dávkovanie odpadov môže byť vykonávané 3 cestami. Pridávaním k surovinám sa zneškodňujú takmer výlučne odpady, ktoré suroviny súčasne nahrádzajú. Do chladnejšej časti pece, kde je teplota hmoty cca 950 °C a v plynnej fáze dosahuje asi 1150 °C môžu byť cez dvojitý uzáver pridávané také odpady, ktoré potrebujú na zneškodnenie okamžite vyššiu teplotu alebo sú zdrojmi tepla pre daný moment užitočného. Odpady sa tu dávkujú balené vo vreciach. Tretia cesta dávkovania odpadu do pece je buď cez jestvujúce horáky, alebo horáky ktoré sa na tento účel špeciálne upravujú. V tomto prípade teplota spaľovania dosahuje 1800 – 2000 °C a doba zdržania škodlivín v plynnej fáze nad teplotou 1200 °C je 5 - 7 sekúnd. V tuhej fáze cca 2 hodiny. Silné alkalické prostredie pece a výmenníka tepla je zárukou dokonalého vypratia škodlivých kyslých plynov, najmä chlóru a oxidov síry. TYPY PECÍ Obr. Schéma spaľovania odpadov v rotačnej peci TYPY PECÍ ETÁŽOVÁ PEC Používa sa pre odpad pastovitý a čistiarenské kaly. V každej etáži sú otočné ramená so zhŕňačom, ktorý zabezpečuje kruhový pohyb odpadu. Zhŕňače sú inštalované tak, že odpady, ktoré sú v jednej etáži zhŕňané k obvodu a v ďalšej etáži ku stredu, prepadávajú do spodnej etáže otvorom v segmente. Spaľovací vzduch sa pohybuje rovnomerne s povrchom odpadov. Výška etáži býva 60-80 cm, preto sa odpad pred dávkovaním do zariadenia drví na menej objemnejší. TYPY PECÍ FLUIDNÁ PEC Je charakterizovaná veľmi vysokou kapacitou vyhrievania, zabezpečeného fluidizáciou nosného média (piesku) zo spodnej časti pece vháňaním vzduchu. Týmto spôsobom dochádza k lepšiemu prestupu tepla. Pec má valcovitý tvar a odpad pred dávkovaním musí byť rozdrvený a homogenizovaný.