Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Současný stav spalování tuhých odpadů Seminář „Žáruvzdorné vyzdívky spaloven“ Doc. Ing. Zdeněk Skála, CSc. VUT v Brně, FSI – Energetický ústav tel: 541142588.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Současný stav spalování tuhých odpadů Seminář „Žáruvzdorné vyzdívky spaloven“ Doc. Ing. Zdeněk Skála, CSc. VUT v Brně, FSI – Energetický ústav tel: 541142588."— Transkript prezentace:

1 Současný stav spalování tuhých odpadů Seminář „Žáruvzdorné vyzdívky spaloven“ Doc. Ing. Zdeněk Skála, CSc. VUT v Brně, FSI – Energetický ústav tel: 541142588 e-mail: skala@fme.vutbr.cz

2 Nakládání s odpady Hierarchie nakládání s odpady - waste managment Hierarchie nakládání s odpady - waste managment Minimalizace produkce odpadu ( obaly, redukce materiálu, změna technologie ) Minimalizace produkce odpadu ( obaly, redukce materiálu, změna technologie ) Opětné užití, recyklace materiálová, energetická Opětné užití, recyklace materiálová, energetická Skládkování Skládkování Postupy k naplnění: recyklace, materiálové třídění biologické způsoby rozkladu org. odpadu energetické využití odpadu- spalování - zplyňování skládkování tuhých zbytků nakládání s odpady Postupy k naplnění: recyklace, materiálové třídění biologické způsoby rozkladu org. odpadu energetické využití odpadu- spalování - zplyňování skládkování tuhých zbytků nakládání s odpady

3 ISWA ISWA - Mezinárodní organizace pro tuhé odpady ISWA - Mezinárodní organizace pro tuhé odpady Podpora pro energetické využívání spalováním Podpora pro energetické využívání spalováním Energetické využití a termické odstraňování odpadů je součástí plánů odpadového hospodářství Energetické využití a termické odstraňování odpadů je součástí plánů odpadového hospodářství Užití spaloven v souladu s BREF (Best Available Techniques Reference Documents ) Užití spaloven v souladu s BREF (Best Available Techniques Reference Documents )

4 Princip postupu konverze biomasy a odpadů: SVOZ TERMOCHEMICKÁ KONVERZE ENERGIE - separace - separace - spalování - teplo - homogenizace - zplyňování - elektřina - elektřina ZPRACOVÁNÍ - pyrolýza PALIVA BIOKONVERZE - pevná USKLADNĚNÍ - anaerobní fermentace - kapalná - aerobní procesy - plynná TRANSPORT FYZIKOCHEMICKÁ KONVERZE PRODUKTY - estery - chemikálie - materiály

5 Termochemické přeměny Pyrolýza - tepelný rozklad organického materiálu Pyrolýza - tepelný rozklad organického materiálu Zplyňování - konverze tuhé (kapalné) látky na syntézní plyn zplyňovacími reakcemi Zplyňování - konverze tuhé (kapalné) látky na syntézní plyn zplyňovacími reakcemi Spalování – exotermická oxidace zahrnující pyrolýzu, zplyňování, heterogenní a homogenní oxidační reakce Spalování – exotermická oxidace zahrnující pyrolýzu, zplyňování, heterogenní a homogenní oxidační reakce

6 Spalování, energetické využití US 30 mil t/r Evropa 55mil t/r Japonsko 40mil t/r Ostatní 25 mil t/r US 30 mil t/r Evropa 55mil t/r Japonsko 40mil t/r Ostatní 25 mil t/r Spalování – odhad 150 mil t/r, skládkování 1 bilion t/r Spalování – odhad 150 mil t/r, skládkování 1 bilion t/r Počet WTE (spaloven s využitím energie) > 600 od roku 1995 postaveno 164 WTE, v USA 0 Počet WTE (spaloven s využitím energie) > 600 od roku 1995 postaveno 164 WTE, v USA 0 B.M.Jenkins,R.B. Williams, California Integrated Waste Man. Board, April 2006, Sacramento, USA

7 Technologie energetického využívání Konsolidované procesy (komerční) - spalování Konsolidované procesy (komerční) - spalování Pilotní procesy (vývoj) - pyrolýza - zplyňování - nízkoteplotní plazma (t… 2000 - 3000 ºC, zatím pouze nebezpečné odpady) Pilotní procesy (vývoj) - pyrolýza - zplyňování - nízkoteplotní plazma (t… 2000 - 3000 ºC, zatím pouze nebezpečné odpady) EU počet spaloven 229, roštové kotle 224, fluidní kotle 2, zplyňování 3) EU počet spaloven 229, roštové kotle 224, fluidní kotle 2, zplyňování 3) Vaccani,Zweig&Associates, July 2005

8 Technologie spalování Rošty - vysoká flexibilita typu odpadu,velikosti a sezónních změn Rošty - vysoká flexibilita typu odpadu,velikosti a sezónních změn Fluidní lože- nízká emisní úroveň - vysoký stupeň homogenizace odpadu - vyžaduje úpravu odpadu (separace, drcení apod.) Fluidní lože- nízká emisní úroveň - vysoký stupeň homogenizace odpadu - vyžaduje úpravu odpadu (separace, drcení apod.) Rotační pec - flexibilita odpadu (kapalný, pastózní, tuhý) - nízká účinnost energetického využití Rotační pec - flexibilita odpadu (kapalný, pastózní, tuhý) - nízká účinnost energetického využití

9 Typy spalovacích pecí Diskontinuální (vsázková) pec (jednoduchá – pevný rošt, mechanická vsázka,odpopelňování), Diskontinuální (vsázková) pec (jednoduchá – pevný rošt, mechanická vsázka,odpopelňování), Kontinuální pece – ohniště (nepřetržitý provoz 24 h, výkon >100 t/d), rošty 300 – 500 t/d, dokonalé spalování (sušení, zapálení,hoření, dohoření) Kontinuální pece – ohniště (nepřetržitý provoz 24 h, výkon >100 t/d), rošty 300 – 500 t/d, dokonalé spalování (sušení, zapálení,hoření, dohoření) Rotační pece (průmyslový odpad,pevný kapalný, pastózní) utilizace tepla, chlazené stěny,parní kotel, Rotační pece (průmyslový odpad,pevný kapalný, pastózní) utilizace tepla, chlazené stěny,parní kotel, Fluidní reaktory (upravený odpad,pastózní odpad), Fluidní reaktory (upravený odpad,pastózní odpad), Pece na tavení popela - hořákové - obloukové elektrické Pece na tavení popela - hořákové - obloukové elektrické

10 Nařízení vlády č.554 / 2002 Sb. §5 – provozní podmínky a) dokonalé vypálení, škvára a popel < 3% C org (ztráta žíháním < 5% hmotnosti suchého materiálu) b) podtlak v zásobníku odpadu (zápach) c) spaliny 850ºC po dobu 2s za posledním přívodem vzduchu d) nebezpečný odpad 1100 ºC (halogeny Cl > 1%) po dobu 2s za posledním přívodem vzduchu e) pomocný hořák automaticky udržující teplotu 850ºC (1100ºC ) f) Spouštění a odstavování možné jen s povolenými palivy (plynový olej, ZP) - Spoluspalovací zařízení pro dodržení teplotních podmínek - Automatický systém dávkování odpadů zabraňující přívodu pokud: - je při spouštění t < 850ºC - je vždy při provozu t < 850ºC - vždy při překročení emisních limitů

11 Přibližné typické hodnoty výsledků fyzikálních rozborů a výhřevnosti domovního odpadu Upraveno dle Tchobanoglous et al. 1993; Robinson, 1986; Mortensen 1993 Upraveno dle Tchobanoglous et al. 1993; Robinson, 1986; Mortensen 1993

12 Palovací pece,diskontinuální,rotační

13 Roštové kotle

14 Pec s fluidní vrstvou

15

16 Spalovací komora roštových kotlů

17 Spalovna tuhého komunálního odpadu

18 Příklad spalovny odpadů:

19 Vyzdívka Ochrana ohniště, spalinovodů, násypky paliva před agresivními spalinami Ochrana ohniště, spalinovodů, násypky paliva před agresivními spalinami Vytváření optimálních podmínek pro spalování odpadu (tepelná izolace) Vytváření optimálních podmínek pro spalování odpadu (tepelná izolace) Opotřebení vyzdívky – dle místa aplikace abraze – otěr koroze tepelné namáhání, tepelné šoky adheze tavenin,penetrace eutektik a solí do matrice vyzdívky chemické působení Opotřebení vyzdívky – dle místa aplikace abraze – otěr koroze tepelné namáhání, tepelné šoky adheze tavenin,penetrace eutektik a solí do matrice vyzdívky chemické působení

20 Teploty tavení některých složek: Shinagawa Technical Report vol.36-1993 Shinagawa Technical Report vol.36-1993 Složka Teplota tavení [ºC] NaCl800 KCl776 CaCl 2 772 FeCl 3 282 Ka 2 SO 4 884 Na 2 S 2 O 7 400 K2S2O7K2S2O7K2S2O7K2S2O7335 3 K 2 S 2 O 7 * Na 2 S 2 O 7 280 Na 3 Fe(SO 4 ) 3 624 K 3 Fe(SO 4 ) 3 618 Na 3 Fe(SO 4 ) 3 * K 3 Fe(SO 4 ) 3 552 Na 3 Al(SO 4 ) 3 646

21 Provozní opatření k omezení škvárování Provoz - homogenizace odpadu v bunkru - zabránění profukování - řízení výstupní teploty - snížení výkonu linky Provoz - homogenizace odpadu v bunkru - zabránění profukování - řízení výstupní teploty - snížení výkonu linky Projekt - návrh chlazení vyzdívky – parní ofukování – chlazení vzduchem – vodním sprejem – vzduchové chlazení vyzdívky Projekt - návrh chlazení vyzdívky – parní ofukování – chlazení vzduchem – vodním sprejem – vzduchové chlazení vyzdívky - recirkulace spalin - recirkulace spalin - výběr vyzdívky (šamot, SiC) - výběr vyzdívky (šamot, SiC) Při spoluspalování - odstranění složek způsobující škvárování - snížení výkonu linky Při spoluspalování - odstranění složek způsobující škvárování - snížení výkonu linky

22 Provozní podmínky vyzdívek Roštové kotle Fluidní pece Rotační pece Násypka Spalovací komora Spalinové kanály Provozní podmínky - mechanický otěr - změny teplot - vysoká teplota - adheze tavenin - otěr - pronikání sloučenin - změny teploty - kontakt s vodou - smíchání odpadů s pískem - pronikání nečistot - rotace odpadů - změny teplot Charakter vyzdívky odolnost proti: - změnám teploty - otěru odolnost proti - adhezi - alkáliím - korozi - oxidaci - abrazii odolnost proti: - změnám teplot - alkáliím - vodě odolnost proti: - abrazi - alkáliím odolnost proti: - změnám teploty - otěru Vyzdívka šamotové cihly Šamotové cihly Si-C cihly plastická odlévatelná (fookret) odlévatelná šamotové cihly odlévatelná Si-C cihly odlévatelná

23 Spalování SKO, akceptance, obavy Soutěž mezi snižováním odpadů, recyklací, znovuužitím - zvyšování množství odpadů, Holandsko, Švédsko nárůst recyklace Soutěž mezi snižováním odpadů, recyklací, znovuužitím - zvyšování množství odpadů, Holandsko, Švédsko nárůst recyklace Dioxin - MACT standard podstatně snížil emise dioxinu (99%) - výstupní koncentrace dioxinu nižší než vstupní koncentrace Dioxin - MACT standard podstatně snížil emise dioxinu (99%) - výstupní koncentrace dioxinu nižší než vstupní koncentrace Hg - 87% emisí Hg ze spalovacích procesů - WTE odhad 19%, spalovny medicínského odpadu 10%,spalování uhlí 33%, - emisní limity pro spalování odpadu snížily emise Hg z 29,6 t/r (1995) na 3t/r. Hg - 87% emisí Hg ze spalovacích procesů - WTE odhad 19%, spalovny medicínského odpadu 10%,spalování uhlí 33%, - emisní limity pro spalování odpadu snížily emise Hg z 29,6 t/r (1995) na 3t/r. EPA 1997,Williams 2006,Themelis 2005

24 Graf – dioxiny

25 Komplex látkového a energetického využití odpadu ve spalovně SAKO Brno TECHNICKÉ PARAMETRY SOUČASNÉ SPALOVNY TECHNICKÉ PARAMETRY SOUČASNÉ SPALOVNY 3 kotle à 15 t/h odpadu, 3 kotle à 15 t/h odpadu, parní výkon kotle 40 t/h, parní výkon kotle 40 t/h, parametry páry p = 1,3 MPa, t = 230 °C, parametry páry p = 1,3 MPa, t = 230 °C, roční kapacita plánovaná 240 000 t/r. roční kapacita plánovaná 240 000 t/r. Energetický potenciál 1 t odpadu o výhřevnosti 12 MJ/kg při současné technické úrovni technologie v Evropě činí 750 – 760 kWh/t. Výhřevnost kJ / kg 10 000 11 000 12 000 Tepelná energie GJ101112 Účinnost kotle -0,850,850,85 Tepelná energie páry GJ8,59,3510,2 Účinnost přeměny -0,2950,2950,295 Elektrická energie GJ0,52,763,01 kWh694766836 Vlastní spotřeba * kWh797979 Elektrická energie (netto) kWh615687757 Informativní tabulka energetického potenciálu SKO při výrobě elektrické energie * vlastní spotřeba pro provoz 1 kotel + 1 linky čištění spalin,1,2 MWh

26 Komplex látkového a energetického využití odpadu ve spalovně SAKO Brno KAPACITA SPALOVNY – PROJEKT KAPACITA SPALOVNY – PROJEKT parametry páry:4 MPa, 400 °C parametry páry:4 MPa, 400 °C [i p = 3215 kJ/kg, i p (0,9 MPa) = 2850 kJ/kg, i p (0,01 MPa) = 2150 kJ/kg] výhřevnost odpadu: 11 – 12 MJ/kg; výhřevnost odpadu: 11 – 12 MJ/kg; pro bilanční výpočet  11,5 MJ/kg množství odpadu za 1 rok (tok odpadu) 220 000 t množství odpadu za 1 rok (tok odpadu) 220 000 t vstupní energie do systému2 530 000 GJ vstupní energie do systému2 530 000 GJ účinnost kotle  k = 85% účinnost kotle  k = 85% vstupní energie páry2 150 500 GJ vstupní energie páry2 150 500 GJ vlastní spotřeba100 000 GJ vlastní spotřeba100 000 GJ energie vyrobené páry – netto2 050 500 GJ energie vyrobené páry – netto2 050 500 GJ dodávka tepla (bez změny)690 000 GJ dodávka tepla (bez změny)690 000 GJ energie pro výrobu elektrické energie 1 360 500 GJ energie pro výrobu elektrické energie 1 360 500 GJ účinnost přeměny  T = 25% účinnost přeměny  T = 25% vyrobená elektrická energie340 125 GJ vyrobená elektrická energie340 125 GJ 94 500 MWh parní výkon kotlů 2 x 50 t/h 100 t/h parní výkon kotlů 2 x 50 t/h 100 t/h VÝKON TURBÍNY VÝKON TURBÍNY Léto (max) Léto (max) P L = 27,7*0,85*(3214-2150)*0,8 = 20044,41 kW ~ 20 MW Zima (veškerá pára do odběru) Zima (veškerá pára do odběru) P Z = 27,7*0,85*(3214-2850)*0,75 = 6427 kW ~ 6,5 MW Produkce elektrické energie (brutto) Produkce elektrické energie (brutto) provozní hodiny 7 000 h P L = 20 * 3500 = 70 000 MWh P L = 20 * 3500 = 70 000 MWh P Z = 6,5 * 3500 = 22 750 MWh P Z = 6,5 * 3500 = 22 750 MWh Σ 92 750 MWh; Σ 92 750 MWh; SOUČASNÝ STAV SPALOVNY – BILANCE SOUČASNÝ STAV SPALOVNY – BILANCE hmotnost spalovaného SKO za rok 100 000 t hmotnost spalovaného SKO za rok 100 000 t výroba tepla 690 000 GJ výroba tepla 690 000 GJ průměrná výhřevnost odpadu 10 GJ/t průměrná výhřevnost odpadu 10 GJ/t vstupní energie (potenciál) 1 000 000 GJ vstupní energie (potenciál) 1 000 000 GJ účinnost kotlů  k = 76% účinnost kotlů  k = 76% energie vyrobené páry 760 000 GJ energie vyrobené páry 760 000 GJ vlastní spotřeba (4,2 t/h, 7 000 h, 29 160 t/r) vlastní spotřeba (4,2 t/h, 7 000 h, 29 160 t/r) 70 000 GJ vyrobená pára – netto (dodávka) 690 000 G vyrobená pára – netto (dodávka) 690 000 G

27 Děkuji Vám za pozornost Děkuji Vám za pozornost


Stáhnout ppt "Současný stav spalování tuhých odpadů Seminář „Žáruvzdorné vyzdívky spaloven“ Doc. Ing. Zdeněk Skála, CSc. VUT v Brně, FSI – Energetický ústav tel: 541142588."

Podobné prezentace


Reklamy Google