Transcript ATLIEKŲ DEGINIMAS ATLIEKŲ TVARKYMAS Valdas Paulauskas ASU, Chemijos katedra ATLIEKŲ DEGINIMAS Veiksniai, skatinantys išnaudoti atliekų energetinį potencialą: ► Kasdien didėjantis atliekų kiekis ► ES Atliekų politikos prioritetai – Pre→Per→Pan ► Senkantys neatsinaujinančios energijos.

ATLIEKŲ
DEGINIMAS
ATLIEKŲ TVARKYMAS
Valdas Paulauskas
ASU, Chemijos katedra
ATLIEKŲ DEGINIMAS
Veiksniai, skatinantys išnaudoti atliekų
energetinį potencialą:
►
Kasdien didėjantis atliekų kiekis
►
ES Atliekų politikos prioritetai – Pre→Per→Pan
►
Senkantys neatsinaujinančios energijos šaltiniai
►
Pasaulinėje rinkoje nuolat kylančios kuro kainos
ATLIEKŲ DEGINIMAS
Degios atliekos tiek ir iš atliekų pagamintas kuras
priskirtinas atsinaujinančios energijos šaltiniams
►
►
►
►
►
Degimo metu išsiskiriantis CO2, absorbuojamas atliekas
sudarančių biomasės komponentų augimo metu
Iškastinį kurą pakeičiant, kuru iš organinės kilmės atliekų
(bioatliekų), mažinamos šiltnamio dujų emisijos
Anglies dioksido CO2 emisijas įpareigoja mažinti Kyoto
protokolo nutarimai, kurį yra pasirašiusi ir Lietuva
Pasaulio šalys pasirašydamos Kyoto protokolą, įsipareigojo iki
2012 m., lyginant su 1990 m., sumažinti CO2 emisijas 13 %
Kuro iš bioatliekų deginimas yra skatinamas ekonomiškai - šiuo
metu pasaulyje vystosi prekybos rinka CO2 taršos leidimais
ATLIEKŲ DEGINIMAS
Veiksniai, stabdantys atliekų deginimą:
►
►
►
►
►
Atliekų rūšiavimas, kompostavimas, perdirbimas
Ypatingai griežta emisijų į atmosferą kontrolė
Atliekų deginimas – pagrindinis dioksinų ir furanų
šaltinis mūsų planetos atmosferoje
Sudėtinga, brangiai kainuojanti deginimo įranga
Sudėtingos, brangios degimo produktų valymo
sistemos
ATLIEKŲ DEGINIMAS
Atliekų deginimą Europos Sąjungoje reguliuoja
ES Direktyva dėl Atliekų Deginimo
(2000/76/EB)
Lietuvoje, remiantis ES Direktyva, atliekų deginamą reglamentuoja
Atliekų deginimo aplinkosauginiai reikalavimai
(AM Nr. 699, 2002-12-31)
pakeitė 2002 metais netekusį galios aplinkosauginį normatyvinį dokumentą
LAND 19-99 “Pagrindiniai atliekų deginimo reikalavimai“
ATLIEKŲ DEGINIMAS
Direktyva dėl Atliekų Deginimo
(2000/76/EB)
►
Reikalavimai skirti mišrių nepavojingų atliekų,
taip pat pavojingų atliekų nukenksminimui
►
Atliekos gali būti deginamos tik tinkamai įrengtoje
ir eksploatuojamoje atliekų deginimo įmonėje
►
Nustato deginimo proceso technologinius
reikalavimus, įmonių eksploatacines sąlygas
►
Minimali sudegimo temperatūra nepavojingoms ir
pavojingoms atliekoms (atitinkamai 850o ir 1100oC)
►
Nustato išmetamųjų teršalų ribines vertes
ATLIEKŲ DEGINIMAS
Direktyvos reikalavimai netaikomi įrenginiams,
kuriuose apdorojamos šios atliekos:
►
augalinės kilmės žemės ūkio ir miškininkystės atliekos
►
augalinės kilmės maisto pramonės atliekos, jei gauta šiluma panaudojama
►
pluoštinės augalinės kilmės atliekos, susidariusios celiuliozės pramonėje,
jei deginama gamybos vietoje
►
medienos atliekos, išskyrus tas, kurios užterštos medienos konservantais,
halogenintais OJ, SM
►
radioaktyviosios atliekos, kurios tvarkomos pagal LR radioaktyvių atliekų
tvarkymo įstatymą
►
kritusių gyvūnų kūnai, kurių tvarkymą reglamentuoja LR gyvūninės kilmės
atliekų tvarkymo įstatymas
►
atviroje jūroje susidarančios naftos ir dujų telkinių žvalgybos ir
eksploatacijos atliekos, kur šios atliekos ir deginamos
ATLIEKŲ DEGINIMAS
Direktyvoje nustatyti ir
pavojingų atliekų deginimo reikalavimai:
►
►
►
Deginimo proceso technologiniai reikalavimai
Draudimas kartu deginti pavojingas ir nepavojingas AT
Netaikomi šioms pavojingoms atliekoms:
● degioms skystoms atliekoms, įskaitant alyvų atliekas, kaip
apibrėžta Alyvų atliekų tvarkymo taisyklėse, jeigu jos atitinka
nustatytus kriterijus
● degioms skystoms atliekoms, kurias deginant emisijų
koncentracijos nėra didesnės už tas, kurios susidaro deginant
įprastinį iškastinį skystą kurą
ATLIEKŲ DEGINIMAS
Pagrindiniai atliekų deginimo atvejai:
1. Deginamos (utilizuojamos) mišrios buitinės-komunalinės
atliekos (dažniausiai gaunama energija)
2. Deginant aukštoje temperatūroje naikinamosnukenksminamos (utilizuojamos) pavojingos atliekos
(dažniausiai be energijos gavimo)
3. Deginamos vienarūšės atliekos (šiaudai, padangos),
savo savybėmis prilygstančios kurui (gaunama energija)
4. Atliekos perdirbamos ir deginamas iš atliekų pagamintas
kuras (gaunama energija)
MIŠRIŲ ATLIEKŲ DEGINIMAS
Mišrios atliekos – buitinės-komunalinės ar
nepavojingos gamybinės atliekos
►
Neapdorotos atliekos deponuotos sąvartyne užima
didelį tūrį ir skleidžia į atmosferą dujas bei skystas
išskyras (filtratą) į gruntą mažiausiai 20-30 metų
►
Sudeginus atliekas jos iš karto tampa inertiškomis ir jų
tūris sumažėja iki 90% (padidėja tankis)
►
Atliekų tūrio sumažinimas leidžia pratęsti atliekų
sąvartyno tarnavimo laiką
►
Atliekų deginimo proceso likučiai (pelenai ir šlakas)
nebeyra, iš jų savaime nei skysčiai nei dujos nesiskiria
►
Deginimo metu gaunama energija
DEGINAMŲ ATLIEKŲ SAVYBĖS
Ar atliekos degintinos, nustatoma pagal jų vidutinį
kaloringumą (degant išskiriamą šilumos kiekį):
►
Mažiausias kaloringumas degintinoms atliekoms ~ 6500 kJ/kg
►
Vidutinis ES buitinių atliekų kaloringumas ~ 8000 kJ/kg
►
Jei kaloringumas < 6500 kJ/kg – reikalingas pirminis degimui
skirto oro pakaitinimas ir/arba papildomas kuras
►
Stebimos dvi priešingos kaloringumo kitimo tendencijos:
●
Vidutinė kalorinė komunalinių (buitinių) atliekų vertė kyla, nes daugėja
kaloringų medžiagų, tokių kaip popierius, kartonas, plastikai
●
Rūšiavimas-perdirbimas (pakuočių atliekų, popieriaus, plastikų, kitų
degių frakcijų) mažina mišrių atliekų kaloringumą
DEGINAMŲ ATLIEKŲ SAVYBĖS
Tipinė buitinių-komunalinių atliekų sudėtis (%) ir jų kaloringumas (kJ/kg)
Rūšis
Sudėtis
%
30
Popierius ir kartonas
Organinės atliekos
30
Metalai
8
Plastikai
8
Stiklas
9
Audiniai
4
Kitos medžiagos
11
Pramoninės anglies
Kaloringumas
kJ/kg
14.600
6.600
37.000
16.000
9.000
20.000
DEGINAMŲ ATLIEKŲ SAVYBĖS
Atliekų drėgnumas
►
Netinkamos deginti per daug drėgnos atliekos, nes:
● nepasiekiama reikiama degimo temperatūra
● atliekos nepilnai sudega
● sumažėja gaunamos energijos kiekis
● padidėja teršalų koncentracija emisijose
►
Geriausiai kai atliekų drėgnumas < 15 %
►
Jei drėgnumas > 50%, atliekas būtina džiovinti
DEGINAMŲ ATLIEKŲ SAVYBĖS
Atliekų dydis ir homogeniškumas
►
►
►
►
►
►
Atliekos turi tilpti į pakurą (skirtingas pakuros dydis)
Kai kurias atliekas prieš deginant būtina smulkinti
Iš atliekų srauto pašalinami stambūs nedegūs objektai
Smulkintuvai-maišytuvai – atliekų priėmimo zonoje
Sumaišius pasiekiamas vienodas kaloringumas
Deginant susmulkintas atliekas pasiekiama geresnė
degimo proceso kokybė
DEGINIMO TECHNOLOGIJOS
1. Atliekų deginimas ant judančio ardyno
(grotelių)
1. Deginimas ant judančio ardyno
►
Atliekos dengtoje priėmimo-sandėliavimo zonoje (1)
registruojamos, pasveriamos, įvertinama jų sudėtis bei kokybė
►
Atliekų duobėje (2) ar sandėliavimo zonoje atliekos gali būti
susmulkintos, iš bendro srauto atskiriamos nedegios atliekos
►
Tiltinis kranas (3) sumaišo atliekas ir supila į piltuvą (4)
►
Patekusios ant judančio ardyno (5), atliekos išdžiovinamos, po to
palaipsniui sudeginamos ne žemesnėje kaip 850-1000oC
►
Atliekų deginimo metu susidarę pelenai ir šlakas pro groteles
nukrenta į aušinimo talpyklas ir pašalinami iš krosnies deginimo
zonos konvejeriu
1. Deginimas ant judančio ardyno
►
Deginimui reikalingas oras (6) paduodamas iš atliekų duobės,
kurioje sudaromas žemas slėgis, todėl nemalonūs kvapai
nepatenka į aplinką
►
Antrinio degimo kamera (7) užtikrina pilną degimo produktų
sudeginimą – sumažinamas CO ir PCAA (pvz., dioksinų) kiekis
emisijose
►
Karšti degimo produktai patenka į elektros ir/ar garo energijos
gamybos įrenginius – kogeneratorius (8)
►
Atvėsę dūmai valomi elektrostatiniuose filtruose, skruberiuose ar
kituose aerozolių ir dujinių teršalų valymo įrenginiuose (9) ir per
aukštą kaminą išmetami į atmosferą
1. Deginimas ant judančio ardyno
Privalumai ir trūkumai:
►
►
►
►
►
►
►
Šią technologiją galima pritaikyti labai įvairiai atliekų sudėčiai,
todėl groteliniai katilai plačiai taikomi mišrių atliekų deginimui
Taikant šią atliekų deginimo technologiją, dažniausiai statomos
didelės įmonės, kurios labiau ekonomiškos
Gaminamos didelės krosnys, kuriose buitinės-komunalinės
atliekos gali būti deginamos be smulkinimo
ES Direktyva leidžia statyti deginimo įmones arti gyvenamų rajonų,
o tai labai sumažina atliekų transportavimo išlaidas
Stambios įmonės labiau piktina aplinkinius gyventojus
Reikalinga talpi sandėliavimo zona, nes reikia turėti dideles atliekų
atsargas, kad sumažėjus jų srautui, deginimo procesas nenutrūktų
Jei deginimo krosnis dirba ne pilnu pajėgumu, krenta jos
našumas, galima didesnė tarša, patiriami nuostoliai
DEGINIMO TECHNOLOGIJOS
2. Atliekų deginimas verdančio sluoksnio būdu
(dar vadinama deginimu „pseudosuskystinto“ sluoksnio pakurose)
►
Įprastas ardynas (grotelės) pakeičiamos pagrindu iš kietų inertinių
dalelių, sumaišytų su atliekomis
►
Iš apačios paduodamas degimui reikalingas oras, todėl atliekoms
degant susidaro „virimo“ įspūdis.
►
Kuras, šiuo atveju atliekos, dega visoje „verdančioje“ masėje
►
Pagrindas – inertinė, aukštai temperatūrai atspari medžiaga – gali
būti naudojamas smėlis, kalkės ar net pelenai
DEGINIMO TECHNOLOGIJOS
2. Atliekų deginimas “verdančio sluoksnio” būdu
2. Deginimas “verdančiame sluoksnyje”
Privalumai:
►
Ši technologija labiau tinkama smulkesnių įmonių atveju – mažiau
piktina visuomenę
►
Galima pasiekti labai aukštą temperatūra – 1500-2000oC, kurioje
labai efektyviai suskaidomi net stabiliausi organiniai junginiai
►
Taikoma naikinant pavojingas, ypač infekuotas atliekas
►
Labai tinkama deginti ir mažesnio kaloringumo, drėgnas, net ir
sunkiai degias atliekas – šiuo atveju, su atliekomis kartu
deginamas ir papildomas didelio kaloringumo kuras
►
Arba kartu su oru į pakurą gali būti paduodamos ir degios dujos
2. Deginimas “verdančiame sluoksnyje”
Trūkumai:
►
Naudojant šį metodą būtina, kad atliekas sudarytų maždaug
vienodo dydžio ir kaloringumo dalelės - todėl prieš deginant
mišrias atliekas, jas reikia gerai susmulkinti ir sumaišyti
►
Šis papildomas apdorojimas padidina deginimo kaštus
►
Statomos smulkesnės įmonės, kurios mažiau ekonomiškos
►
Taikant šią technologiją atliekose esanti energija dažnai
nepanaudojama
►
Aukštoje temperatūroje pelenai susilydo į vientisą masę, taip
sukeldami įvairias problemas (sunkesnis pašalinimas, padengia
technologinės įrangos paviršių, sumažina deguonies patekimą)
DEGINIMO TECHNOLOGIJOS
3. Atliekų deginimas rotacinėse krosnyse:
►
Tai apie 30o kampu į horizontą pasvirusios, lėtai besisukančios
aplink savo ašį, ilgos vamzdžio formos krosnys
►
Jos naudojamos kai kuriose statybinių medžiagų, mineralinių
produktų gamybos technologijose, pvz., cemento gamyklose
►
Į šias krosnis iš apačios paduodamas kuras (dujos ar mazutas),
o iš viršaus žemyn lėtai juda deginamos atliekos
►
Judėdamos žemyn atliekos (ar cemento komponentai) išdžiūva,
o po to sudega labai aukštoje temperatūroje (1500-1800oC)
►
Deginti atliekas galima ir cemento gamybos metu – šiuo atveju
sudegę atliekų likučiai (pelenai, šlakai) tampa cemento sudėtine
dalimi
DEGINIMO TECHNOLOGIJOS
3. Atliekų deginimas rotacinėse krosnyse
3. Deginimas rotacinėse krosnyse
Privalumai ir trūkumai:
►
Jei atliekos nėra ypač pavojingos (nėra sunkiųjų metalų), jos gali
būti naudojamos kaip papildomas kuras cemento gamyboje
►
Degimo produktai (suodžiai, rūgštūs oksidai) efektyviai
neutralizuojami cemento šarminėmis dalelėmis ir patenka į galutinį
produktą – cementą
►
Sutaupomos išlaidos pagrindiniam kurui – kaip atliekinis kuras
naudojamos susmulkintos automobilių padangos
►
Elektros ar garo gamybai susidariusi energija nepanaudojama
►
Šis procesas taikomas tada, kai atliekų savybės, dydis ar forma
neleidžia jų sudeginti, naudojant kitas technologijas
DEGINIMO TECHNOLOGIJOS
Bendri reikalavimai atliekų deginimo įmonėms:
►
turi būti mažiausiai dvi deginimo krosnys (dažnai statomos 3-5),
kad vienai sugedus, nesustotų atliekų utilizacijos procesas
►
turi būti dubliuoti ir kiti svarbūs technologiniai įrengimai, pvz.,
tiltiniai kranai, smulkinimo įranga
►
turi turėti pakankamą uždengtą atliekų sandėliavimo zoną, kad
įvykus didesnei avarijai ar švenčių dienomis, būtų galima
sukaupti didesnį kiekį atliekų, arba priešingu atveju –
nesusidarytų atliekų deficitas
►
atliekų susidarymas – nenutrūkstamas procesas, todėl didelės
atliekų deginimo įmonės paprastai dirba nenutrūkstamu režimu
(24 h/parą)
►
Šiuo metu ES galiojantis minimalus atstumas nuo gyvenamų
rajonų yra tik 300-500 m
DEGINIMO PROCESO ATLIEKOS
Kietos deginimo proceso atliekos pagal pavojingumą ir
tolimesnį deponavimą skirstomos į tris grupes:
1. Nelakios deginimo atliekos
2. Lakios deginimo atliekos
3. Valymo įrenginių dumblas
DEGINIMO PROCESO ATLIEKOS
1. Nelakios deginimo atliekos
(krosnies dugno pelenai ir šlakas)
●
●
●
●
Sudaro 80-90% visų deginimo atliekų
Inertiškos, bet iš jų gali būti išplaunamos įvairios medžiagos
Gali būti deponuojamos kaip nepavojingos atliekos
Po vitrifikacijos, kada atliekos sulydomos į vientisą masę
(sustiklinamos), galima šalinti inertinių atliekų sąvartyne
● Po sijojimo (atskiriami metalai) gali būti naudojamos tiesiant
kelius arba kaip užpildas gaminant statybines medžiagas
● Nelakios atliekų dalies panaudojimas mažina deginimo
savikainą – nereikia transportuoti ir mokėti už deponavimą
DEGINIMO PROCESO ATLIEKOS
2. Lakios deginimo atliekos
(kamino pelenai ir suodžiai)
● Sudaro 10-20% deginimo proceso atliekų
● Jų deponavimas priklauso nuo šalyje galiojančių teisės aktų:
■
Vokietijoje – tvarkomos kaip pavojingos atliekos
(deponuojamos pavojingų atliekų saugyklose)
■
Didžiojoje Britanijoje maišomos su nelakiomis ir šalinamos
kaip nepavojingos atliekos
DEGINIMO PROCESO ATLIEKOS
3. Valymo įrenginių dumblas
(emisijų valymo proceso atliekos)
● Šiose atliekose koncentruojasi iš išlakų pašalintos toksinės/
kancerogeninės organinės medžiagos, lakių sunkiųjų metalų
aerozoliai (Cd, Hg, Pb, As), chloro ir kitų halogenų junginiai
● Privalo būti tvarkomos kaip pavojingos atliekos –
deponuojamos pavojingų atliekų saugyklose
EMISIJOS Į ATMOSFERĄ
Degant kietoms mišrioms atliekoms susidaro:
►
kietos dalelytės – suodžiai
►
anglies oksidai – CO2 ir CO
►
rūgštis sudarantys oksidai – NxOy, SO2
►
halogenų hidridai – HCl, HF (dėl atliekose esančių halogenų
junginių, halogenų turinčių plastikų – chloroplastai, fluoroplastai)
►
angliavandeniliai CxHy (metano CH4 įtaka šiltnamio efektui 21 kartą
stipresnė nei CO2)
►
lakūs sunkieji metalai aerozolių pavidale – ypač Hg, Cd, Pb
►
policikloaromatiniai angliavandeniliai (PCAA) – ypač pavojingi
policiklodibenzodioksinai (PCDD), policiklodibenzofuranai (PCDF)
EMISIJOS Į ATMOSFERĄ
Kai kurie policikloaromatinių angliavandenilių
(PCAA) atstovai:
EMISIJOS Į ATMOSFERĄ
PCDD ir PCDF atstovai:
● 1,4,6,9-TetraChlorDibenzoDioksinas (TCDD)
● 2,3,7,8-TetraChlorDibenzoFuranas (TCDF)
EMISIJOS Į ATMOSFERĄ
►
Nustatoma bendra dioksinų ir furanų koncentracija
atliekų degimo emisijose
►
Dibenzo-p-dioksinų ir dibenzofuranų koncentracijos,
išreikštos masės vienetais, prieš susumuojant
dauginamos iš šių junginių ekvivalentiškumo koeficientų
►
Pats pavojingiausias šių junginių klasėje - 2,3,7,8–
tetrachlorodibenzodioksinas (2,3,7,8–TCDD) – jo
ekvivalentiškumas prilygintas vienetui
►
Visų kitų PCAA ekvivalentiškumas < 1
EMISIJOS Į ATMOSFERĄ
Dibenzo-p-dioksinų ir dibenzofuranų ekvivalentiškumo
koeficientai
Pakaitų
padėtys
Pavadinimas
Ekv. Koef.
2, 3, 7, 8
–Tetrachlorodibenzodioksinas (TCDD)
1, 2, 3, 7, 8
–Pentachlorodibenzodioksinas (PeCDD)
0,5
1, 2, 3, 4, 7, 8
–Heksachlorodibenzodioksinas (HxCDD)
0,1
1, 2, 3, 4, 6, 7, 8 –Heptachlorodibenzodioksinas (HpCDD)
1
0,01
2, 3, 7, 8
–Tetrachlorodibenzofuranas (TCDF)
0,1
2, 3, 4, 7, 8
–Pentachlorodibenzofuranas (PeCDF)
0,5
1, 2, 3, 7, 8
–Pentachlorodibenzofuranas (PeCDF)
0,05
1, 2, 3, 4, 7, 8
–Heksachlorodibenzofuranas (HxCDF)
0,1
1, 2, 3, 4, 7, 8, 9 –Heptachlorodibenzofuranas (HpCDF)
–Oktachlorodibenzofuranas (OCDF)
0,01
0,001
EMISIJOS Į ATMOSFERĄ
Teršalų kiekis pirmiausiai mažinamas tobulinant deginimo
technologijas. Dioksinų ir furanų (juos valyti sunku)
kiekį sumažinti emisijose galima, deginant atliekas:
►
aukštesnėje temperatūroje
►
užtikrinant pilną sudegimą (pakankamas deguonies kiekis, būtinas
antrinis dujų degimas)
►
greitas dujų atšaldymas, nes lėtai vėstant formuojasi įvairūs PCAA
►
panašiais metodais (pvz., matuojant ir reguliuojant deguonies kiekį
pakuroje) galima kontroliuoti ir CO ar alifatinių angliavandenilių
formavimąsi degimo emisijose
EMISIJOS Į ATMOSFERĄ
Kitas teršalų emisijose mažinimo būdas – iš bendro srauto
šalinti nepageidaujamas atliekas arba užkirsti kelią jų
patekimui (prioritetas – prevencija, pvz.: įstatymiškai
uždrausti tokių produktų gamybą, importą):
● įvairūs gyvsidabrio turintys gaminiai (sausi galvaniniai
elementai, liuminescencinės lempos)
● švino turintys produktai (akumuliatorių liekanos)
● kadmio turintys gaminiai – senos padangos, plastikai
● chloro turintys produktai – chloroplasto (PVC) gaminių atliekos
● asbesto turintys gaminiai
EMISIJOS Į ATMOSFERĄ
Išlakų valymas:
►
Kietos suodžių dalelytės, kiti aerozoliai gali būti sugaudomi
ciklonais, filtruojami pro medžiaginius arba elektrostatinius filtrus
►
Rūgščių, rūgštinių azoto ir sieros oksidų, HCl pašalinimui gali būti
taikoma sausa neutralizacija – degimo produktai praeina pro
sausų kalkių miltelių ar kitų šarminių medžiagų sluoksnį
►
Šlapia neutralizacija vykdoma skruberiuose – degimo produktai
paduodami iš apačios, o iš viršaus smulkiais lašeliais purškiamas
šarminis tirpalas
►
Angliavandeniliams, policikloaromatiniams junginiams pašalinti
taikomos daug sudėtingesnės ir brangesnės kontrolės ir šalinimo
sistemos – pvz., katalitinis valymas, absorberiai