A TELEPÜLÉSI SZILÁRDHULLADÉK TERMIKUS KEZELÉSE

Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium Hulladékgazdálkodási és Technológiai Fo ˝osztály

A TELEPÜLÉSI SZILÁRDHULLADÉK TERMIKUS KEZELÉSE Hulladékgazdálkodási Szakmai Füzetek 5.

Készítette a Köztisztasági Egyesülés munkacsoportja Budapest, 2003. május

Grafikai tervezés és nyomdai elo ˝készítési munkák: LINE & MORE Kft.

TARTALOMJEGYZÉK

TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés .......................................................................................... 5 1.

A hulladékégetés helyzete az EU tagállamokban és Magyarországon, szerepe és jelento ˝sége a települési hulladékgazdálkodásban ............................................................. 7

2.

A termikus hasznosítás fejlesztési irányai és gyakorlati eredményei Európában ............................................................. 11

2.1 A hulladékégetés elo ˝nyei, hátrányai, fejlesztési eredmények........ 11 2.2 A termikus hasznosítás egyéb módszereinek fejlesztési eredményei............................................................................... 12 3.

A hulladékégetés technológiai, mu ˝szaki megoldásai ................... 15

3.1 Általános alapelvek................................................................... 15 3.2 A hulladékégetés technológiája, mu ˝szaki megoldások ................ 16 4.

A hulladékégetés beruházási és üzemeltetési költségei................ 31

5.

A hulladékégetés jogi, mu ˝szaki szabályozásának elo ˝írásai ........... 35

6.

A hulladékégeto ˝ mu ˝ létesítésének elo ˝készítése, a döntéselo ˝készítés értékelési szempontjai, alkalmazási és telepítési feltételek........... 37

7.

A hulladékégetés hazai alkalmazási leheto ˝ségei, a regionális létesítmények szükségessége...................................................... 41

3

BEVEZETÉS

A hulladékok hasznosítása alapveto˝en kétféle módon történhet, egyrészt anyagában (másod-nyersanyagkénti hasznosítás), másrészt energiatartalmának kinyerésével (termikus hasznosítás). A termikus hasznosítás célja a hulladék energiatartalmának hatékony kinyerése az egyre szigorodó környezetvédelmi követelmények maradéktalan behatása mellett, az eljárás okozta környezeti kockázatok minimalizálásával. A termikus hasznosítás lehetséges módozatai: • a hulladékégetés (a hulladék szervesanyag-tartalmának teljes értéku˝ oxidatív lebontása szén-dioxiddá, és vízzé, oxigénfelesleg biztosításával), • a ho˝bontás, amelynek változatai: – pirolízis (a hulladék szervesanyag-tartalmának reduktív lebontása oxigén kizárásával), – gázosítás (a hulladék szervesanyag-tartalmának részleges oxidációval történo˝ lebontása szintézisgázzá – szén-monoxid, hidrogén, szén-dioxid, vízgo˝z – számított sztöchiometriai mennyiségu˝ oxigén adagolásával), • a plazmatechnika (a hulladék szervesanyag-tartalmának plazmaállapotban történo˝ teljes értéku˝ oxidatív lebontása – hasonlóan az égetéshez –, illetve a szervetlen anyagtartalom reduktív közegu˝ plazmaállapotban történo˝ feldolgozása másodnyersanyagkénti hasznosítás céljából). A termikus hasznosítás elo˝bb említett elo˝zo˝ három eljárásváltozat körül ezideig – több évtizedes fejlesztés eredményeképpen –, a települési szilárd hulladékok termikus hasznosítására a gyakorlatban a hulladékégetés módszerét alkalmazták és ez terjedt el világszerte. A másik két eljárás gyakorlati alkalmazása – néhány nagyüzemi bevezetésre érett gázosítási technológiai megoldás kivételével – jelenleg mu˝szakilag kiforratlan, viszont ezek az égetéssel szemben a jövo˝ben reális alternatívát jelenthetnek. Ezt természetesen a tervezett referenciaüzemek tapasztalatai lesznek hivatottak igazolni.

5

1. A HULLADÉKÉGETÉS HELYZETE AZ EU TAGÁLLAMOKBAN ÉS MAGYARORSZÁGON, ˝ SÉGE A TELEPÜLÉSI SZEREPE ÉS JELENTO HULLADÉKGAZDÁLKODÁSBAN

1 A hulladékégetés mu˝szakilag kiforrott, változatos mu˝szaki megoldásokat alkalmazó – gazdag referenciaháttérrel rendelkezo˝ –, igen hatékony és tökéletesen higiénikus hulladékkezelési eljárás, amely jól kapcsolható más hulladékfeldolgozási eljárásokhoz és alapveto˝ eleme a korszeru˝, komplex hulladékgazdálkodási rendszereknek. Megfelelo˝ üzemvitellel és alkalmas füstgáztisztítási, valamint maradékanyag-kezelési módszerekkel ma már a legszigorúbb környezetvédelmi követelményeket is teljesíteni tudja. Az EU tagállamokban a másodnyersanyagként történo˝ hasznosítás elo˝nyt élvez ugyan a termikus hasznosítással szemben, azonban számos ország szabályozása ezt a prioritást a piaci feltételek, a hulladékkezelési ráfordítások, valamint az egyes eljárások ökomérlegének függvényében korlátozza. A nagy fu˝to˝értéku˝ mu˝anyaghulladékok esetében például több ország az energetikai hasznosítást részesíti elo˝nyben. Az EU hulladéklerakásra vonatkozó irányelvét (1999/31/EK) figyelembe véve, azzal összhangban, a hulladékgazdálkodásról szóló 2000. évi XLIII. törvény (a továbbiakban: Hgt.) célul tu˝zi ki a lerakásra kerülo˝ hulladék biológiailag bontható szervesanyag-tartalmának fokozatos csökkentését (a képzo˝dött tömeghez képest 2005-ig 75%-ra, 2008-ig 50%-ra, 2014-ig 35%-ra). Hazai viszonyok között – a jelen gazdasági adottságok alapján – ez látszólag túlzott célkitu˝zés, azonban a várható gazdasági fejlo˝dés figyelembevételével nem tu˝nik teljesíthetetlennek. Egyébként azok az országok, amelyek a bázisévben (1995-ben) a képzo˝do˝ települési szilárd hulladék több mint 80%-át lerakással ártalmatlanították,– ilyen hazánk is – a fenti kötelezettséget legfeljebb négy évvel késo˝bb is teljesíthetik. Ezt a célt kétféleképpen lehet a gyakorlatban elérni: • a biológiailag bontható szervesanyag-tartalom szelektív gyu˝jtésével és biológiai módszerekkel (dönto˝en komposztálással) történo˝ hasznosításával, • a szerves hulladékok termikus hasznosításával. A legtöbb országban, értékelve és elfogadva a környezetvédelmi aggályokat eloszlató technológiai fejlesztéseket, jelento˝sen javult a termikus hulladékhasznosítás társadalmi elfogadottsága. Az elmúlt évek tapasztalatai azt mutatják, hogy a nagyobb városok, su˝ru˝n lakott régiók számára egyértelmu˝en a hulladékégetés kínálja a legkedvezo˝bb megoldást. 7

A HULLADÉKÉGETÉS HELYZETE

1

Európában (a volt szocialista országok nélkül) egy 1996-os állapotot tükrözo˝ felmérés szerint, 485 településihulladék-égeto˝ mu˝ mu˝ködik, több mint 43 millió tonna/év feldolgozási kapacitással (1. táblázat). A 2. táblázat a települési szilárdhulladék-kezelés fo˝bb módszereinek alkalmazási arányát mutatja be az egyes európai országokban, a teljes kezelt hulladékmennyiségre vonatkoztatva. Ennek alapján jól látható, hogy azokban az országokban magasabb a másodnyersanyagként történo˝ hasznosítás mértéke, ahol a termikus hasznosítás is egyre jellemzo˝bb (pl. Svájc, Dánia, Németország, Hollandia, Svédország). A jelzett országos átlagoktól természetesen egyes régiókban, városokban igen eltéro˝ értékek tapasztalhatók, amit alapveto˝en az adott terület gazdasági struktúrájának, az ott élo˝k fogyasztási szokásainak, életszínvonalának és életmódjának sajátosságai magyaráznak. 1. táblázat Hulladékégeto˝ mu˝vek Európában (Közép- és Kelet-Európa nélkül)

Ország

Égeto˝k száma

Égetési kapacitás ezer tonna/év

Ho˝hasznosítás aránya égeto˝k égetési számára kapacitásra vetítve % %

Ausztria

2

340

100

100

Belgium

24

2240

46

64

Svájc

30

2840

80

90

Németország

49

12020

100

100

Dánia

30

2310

100

100

Spanyolország

15

740

27

73

Franciaország

225

11330

42

70

Olaszország

28

1900

64

76

Luxemburg

1

170

100

100

Norvégia

18

500

28

83

Hollandia

10

3150

90

97

Svédország

21

1860

100

100

Finnország

1

70

100

100

Egyesült Királyság

31

3670

16

32

Összesen

485

43140

56

82

8


2. táblázat Települési szilárd hulladék kezelése Európában (Közép- és Kelet-Európa nélkül) Hulladékmennyiség

Égetés

ezer tonna/év

%

Ország

KomposzLerakás tálás %

%

Anyagában történo˝ hasznosítás %

Ausztria

2800

11

65

18

6

Belgium

3500

54

43

0

3

Svájc

3700

59

12

7

22

Németország

25000

36

46

2

16

Dánia

2600

48

29

4

19

Spanyolország

13300

6

65

17

12

Franciaország

20000

42

45

10

3

Görögország

3150

0

100

0

0

Olaszország

17500

16

74

7

3

Írország

1100

0

97

0

3

Luxemburg

180

75

22

1

2

Norvégia

2000

21

67

5

7

Hollandia

7700

35

45

5

15

Portugália

2650

0

85

15

0

Svédország

3200

47

34

3

16

Finnország

2500

2

83

0

15

Egyesült Királyság

30000

8

90

0

2

Összesen

140880

23

63

6

8

A tervek szerint 5-7 éven belül Európában a ho˝hasznosítás aránya el fogja érni a 100%-ot (jelenleg 80-85%), új létesítmények kizárólag ho˝hasznosítással kerülnek megvalósításra. Több európai nagyvárosban a hulladék gyakorlatilag teljes mennyisége másodnyersanyagként vagy energiahordozóként kerül hasznosításra, a lerakást csak a maradékok elhelyezésére alkalmazzák. Ezekben a városokban több égeto˝mu˝ üzemel (pl. Bécsben, Münchenben, Zürichben, Oslóban, Hamburgban 2-2 db, Párizsban 3 db).

9

1


1

Magyarországon jelenleg kizárólag Budapesten üzemel egy 330-350 ezer t/év kapacitású hulladékégeto˝ mu˝, amely a fo˝város települési szilárd hulladékának kb. 65-67%-át dolgozza fel és ezzel a budapesti hulladékgazdálkodás alappillérét képezi. A négy, egyenként 15 t/h égetési teljesítménnyel dolgozó kazán által termelt ho˝energiát (kazánonkénti go˝zteljesítmény 40 t/h, go˝zparaméterek 35 bar, 400 oC) villamos energiatermelésre és távho˝ellátásra hasznosítják (turbina-generátor teljesítmény 24 MWel, táv ho˝kiadási-teljesítmény 42 MWth). A létesítmény mintegy 100 ezer lakos éves villamosenergia-fogyasztását és 25 ezer lakos távfu˝tését képes a hasznosított ho˝energiával biztosítani (az elo˝állított energia kevesebb, mint 20%-át a létesítmény és kiszolgáló egységei használják fel). Szemben a hulladékból kinyert másodnyersanyagok ingadozó piaci értékével, illetve esetenként bizonytalan értékesítési leheto˝ségeivel, az égetésnél termelt villamos- és távho˝energia stabil felvevo˝piaccal és folyamatosan növekvo˝ értékesítési árral rendelkezik. A Fo˝városi Hulladékhasznosító Mu˝ létesítése idején megfelelt az akkor hatályos hazai környezetvédelmi elo˝írásoknak. Az üzembe helyezés óta eltelt több mint másfél évtized alatt lényegesen szigorodtak Európában és Magyarországon egyaránt a környezetvédelmi követelmények. Ezért a következo˝ két év során a létesítményt új, korszeru˝ füstgáztisztító és a kapcsolódó maradékanyag kezelo˝ rendszerrel egészítik ki, elvégezve egyúttal az ido˝közben szükségessé váló rekonstrukciós feladatokat is. Ezek a munkálatok tervezetten kb. 20 milliárd Ft nagyságrendu˝ fejlesztési költségigénnyel járnak.

10

2. A TERMIKUS HASZNOSÍTÁS FEJLESZTÉSI IRÁNYAI ÉS GYAKORLATI EREDMÉNYEI EURÓPÁBAN.

2.1 A hulladékégetés elo ˝nyei, hátrányai, fejlesztési eredmények A hulladékégetést úgy kell tekinteni, mint az integrált, zárt körforgalmú hulladékgazdálkodás (lásd az 1. füzetben kifejtettek) egyik súlyponti elemét, melynek alkalmazhatóságát mindenkor a konkrét helyi viszonyok, adottságok és a szóba jöheto˝ változatok alapos mérlegelése, mu˝szaki és gazdasági elemzése, továbbá nem utolsósorban a finanszírozási (beruházási és mu˝ködtetési költségek egyaránt) leheto˝ségek alapján kell eldönteni. Elo˝nyök a hulladékégetés alkalmazása esetén: • a jelento˝s mértéku˝ térfogat- és tömegcsökkentés, • az égetés folyamán a hulladékok mineralizálódnak és inertizálódnak, a kezelés higiéniai szempontból tökéletes, • a keletkezo˝ ho˝energia hasznosítható és értékesítése nincs kitéve a piaci bizonytalanságoknak, • a korszeru˝, hatékony égetési és füstgáztisztítási technológiák biztosítják a környezet eredményes védelmét. Hátrányos az eljárás relatíve nagy beruházási és üzemeltetési költsége, amit a nagyobb teljesítményu˝ berendezések telepítésével és a kapcsolt ho˝hasznosítással részben kompenzálni lehet. A bonyolult berendezésekben számos hibaleheto˝séggel kell számolni, különösen a belso˝ korróziós jelenségek rontják az üzembiztonságot. A hulladék heterogén jellemzo˝i miatt a megfelelo˝ tüzeléstechnikai paraméterek eléréséhez különféle hulladékelo˝készítési mu˝veletek beiktatására lehet szükség. Ökológiai szempontból kedvezo˝tlen, mivel a termikusan bontott anyag kikerül a természetes körforgásból. A hulladékégetéssel szembeni fenntartások és ellenvetések az elmúlt ido˝szakban elso˝sorban az égetéskor keletkezo˝ füstgázok légszennyezo˝ hatásával kapcsolatban jelentkeztek. Éppen ezen hátrányos jellemzo˝k csökkentése, illetve kiküszöbölése érdekében indult meg az elmúlt tíz év során olyan széles köru˝ és dinamikus léptéku˝ fejlesztés, amelyet a hulladékkezelés terén ez ideig nem lehetett tapasztalni. Ezek a fejlesztések az automatizáltság növelésére, az üzembiztonság fokozására, a jobb hatásfokú ho˝hasznosítás elérésére és nem utolsósorban az égetés másodlagos környezetszennyezo˝ hatásának (emissziók, maradékanyagok kezelése) csökkentésére irányultak, különös tekintettel a salak és a pernye lerakásával szembeni ellenérzések csökkentésére. 11

2

A TERMIKUS HASZNOSÍTÁS FEJLESZTÉSI IRÁNYAI

Ma már biztonsággal állítható, hogy a korszeru˝ tüzeléstechnikai, füstgáztisztítási, valamint maradékanyag kezelési eljárások alkalmazásával eleget lehet tenni a legszigorúbb környezetvédelmi elo˝írásoknak is.

2.2 A termikus hasznosítás egyéb módszereinek fejlesztési eredményei

2

A hulladékégetés energetikai és környezetvédelmi hatékonyságát növelo˝, az eljárást tökéletesíto˝ fejlesztési munkával párhuzamosan igen intenzív kutatási-fejlesztési tevékenység folyik a másik két termikus hasznosítás területén is. Az alacsony ho˝mérsékletu˝ ho˝bontási eljárásokkal (pirolízis 450-550 oC ho˝mérséklettartományban, oxigénmentes körülmények között, energetikailag vagy másodnyersanyagként hasznosítható folyékony, gáznemu˝ és szilárd termékek kinyerése céljából) a települési szilárd hulladékok hasznosítása az eddigi fejlesztési eredmények ellenére a gyakorlatban nem megoldott. Ezideig csupán bizonyos homogén anyagi jellemzo˝kkel rendelkezo˝ termelési hulladékok (pl. gumiabroncs, mu˝anyaghulladékok, fa- és cellulózhulladékok, savgyanta) feldolgozására állnak rendelkezésre megfelelo˝ referenciával rendelkezo˝ mu˝szaki megoldások. A magas ho˝mérsékletu˝ ho˝bontási eljárásoknál (gázosítás 850-1700 oC ho˝mérséklet-tartományban, segédanyag – oxigén, levego˝, vízgo˝z – bevezetésével és a szervesanyag-tartalom parciális elégetése mellett az energetikailag hasznosítható gázkihozatal maximalizálása érdekében) hasonló megállapítás teheto˝, azaz a települési szilárd hulladék termikus hasznosítására kiforrott mu˝szaki megoldás nincs a jelenlegi gyakorlatban. Ugyanakkor azonban úgy tu˝nik, sikerrel kecsegtetnek azok a fejlesztések, amelyek a ho˝bontás valamelyik változatát és a ho˝bontási termékek elégetését kombinálják, egymástól elválasztott termikus reaktorokban. Ezek a kombinált eljárások lényegében kétfokozatú termikus kezelést valósítanak meg, biztosítva ezzel az egyes részfolyamatok jobb szabályozhatóságát és hasznosítva az égetés és ho˝bontás elo˝nyeit, azok hátrányainak csökkentése mellett. A cél a korszeru˝ égetési technikákkal az energetikai hatásfok és a környezetvédelmi hatékonyság szempontjából egyaránt versenyképes új termikus módszerek kidolgozása. Ezideig a legsikeresebb fejlesztések: • Siemens-eljárás: a pirolízis és a pirolízis-termékek nagy ho˝mérsékletu˝ égetésének kombinációja, • Lurgi-eljárás: a gázosítás és a gázosítási termékek nagy ho˝mérsékletu˝ égetésének kombinációja, 12


• Noell-eljárás: a pirolízis és a pirolízis-termékek szintézisgázzá konvertálásának kombinációja, valamint • Thermoselect-eljárás: a pirolízis és a pirolízis-termékek olvasztásos üzemu˝ gázosítása szintézisgázzá. Ezek a fejlesztés alatt álló eljárások alkalmasak a település szilárd hulladék feldolgozására is, bár a Thermoselect-eljárás kivételével csak meghatározott elo˝kezelést (rendszerint legalább aprítást) követo˝en. A kombinált eljárások végterméke nagy ho˝mérsékletu˝ füstgáz, amelynek ho˝tartalma go˝z és/vagy villamos energia elo˝állítására, illetve szintézisgáz, amely vegyipari nyersanyagként (metanol elo˝állítás) hasznosítható, valamint a nagy ho˝mérsékletu˝ átalakítás eredményeképpen keletkezo˝ inert szilárd, üvegszeru˝ salakolvadék. Megjegyzendo˝, hogy a gáztermékek minden esetben azonos tisztítási módszerekkel kezelendo˝k mint a hulladékégetésnél. A kombinált eljárások környezetvédelmi elo˝nyei a következo˝k: • az égetéshez képest kisebb tisztítandó gázmennyiségek, • a nagy molekulájú szénhidrogének, fo˝ként az ártalmas klórtartalmú vegyületek nagy ho˝mérsékletu˝ lebontása a dioxinok és furánok redukáló atmoszférával gátolt képzo˝désével, • az üvegszeru˝ salakgranulátum elo˝állításával (nehézfémek megkötésével) a szilárd maradékok másodlagos környezetszennyezo˝ hatása minimalizálódik, egyúttal könnyebben hasznosítható végtermék nyerheto˝ (hasonlóan a salakolvasztásos égetéshez), • a tiszta gáztermék elo˝állítása, amely többcélúan (energianyerés, szintézisgáz) hasznosítható. Az említett négy kombinált eljárásváltozat mindegyike nagyüzemi megvalósításra érett. Németországban négy, egyenként kb. 100 ezer t/év kapacitású referenciaüzem építése tervezett ezen eljárások gyakorlati megfelelo˝ségének igazolására. Mind a négy létesítmény települési szilárd hulladék feldolgozását hivatott biztosítani. Elo˝zetes becslések szerint a várható beruházási és mu˝ködtetési költségek a hasonló kapacitású égeto˝mu˝vek költségeihez hasonló nagyságrendu˝ek lesznek. Az eddigi eredmények ellenére vélelmezheto˝, hogy a kombinált termikus hasznosítási eljárások hatékonyságát és eredményességét csak a gyakorlati üzemelési tapasztalatok birtokában lehet érdemben megítélni. Mindazonáltal úgy tekintheto˝, hogy ezek a fejlesztések a jövo˝ben az égetéssel szemben a települési szilárd hulladékhasznosítás reális változatát jelenthetik. A plazmatechnika üzemi alkalmazásának mu˝szakilag kiforrott eljárásait elso˝sorban a nagy fémtartalmú szervetlen ipari hulladékok feldolgozására (reduktív plaz-

13

2


maeljárások nyersanyag visszanyerés céljából), valamint meghatározott – szokásos termikus módszerekkel körülményesen kezelheto˝ – veszélyes hulladékok ártalmatlanítására (oxidatív plazmaeljárások energetikai hasznosítással) használják. Ezeken a területeken a módszer számos jól mu˝ködo˝ referenciával rendelkezik. A települési szilárd hulladék termikus hasznosítására a gyakorlatban is bevált és eredményes plazmaeljárást alkalmazó megoldások még nem állnak rendelkezésre.

2

14

3. A HULLADÉKÉGETÉS TECHNOLÓGIÁJA, ˝ SZAKI MEGOLDÁSAI MU

3.1 Általános alapelvek A hulladékégetés exoterm folyamat. Az égetés során a hulladék szervesanyagösszetevo˝i a levego˝ oxigénjével reagálva gázokká, vízgo˝zzé alakulnak és füstgázként távoznak a rendszerbo˝l. Az éghetetlen szervetlen anyag salak, illetve pernye alakjában marad vissza. A hulladékégetés során a gyakorlatban a legkülönfélébb típusú és kémiai összetételu˝ anyagokat kell elégetni. Ez az égetési viszonyokat nagy mértékben bonyolulttá, az égési reakciót pedig rendkívül heterogénné teszi. A kifogástalan elégetéshez megfelelo˝ ho˝mérséklet, megfelelo˝ áramlási viszonyok és tartózkodási ido˝, valamint a szokásosnál nagyobb mennyiségu˝ levego˝ bevezetése szükséges. A kívánt minimális tu˝ztérho˝mérséklet 850 oC, a légfelesleg-tényezo˝ értéke 1,5-2,5, a füstgázoknak a tu˝ztérben való tartózkodási ideje 2-3 másodperc szilárd hulladékok égetésekor, miközben a minimális oxigéntartalom 6%. A megfelelo˝ áramlási viszonyok egyrészt mechanikai eszközökkel (mozgó rostélyok, forgó kemence, bolygató szerkezet), másrészt aerodinamikai módszerekkel (gázáramok irányított mozgatása) teremtheto˝k meg. A legtöbb hulladékégeto˝ben a szervetlen maradékok (salak, pernye) lágyulásolvadási jellemzo˝i miatt a tu˝ztéri ho˝mérséklet nem haladja meg az 1050-1100 oC-ot. Az égetés 1200-1700 oC-on is végezheto˝, ekkor beszélünk salakolvasztásos vagy nagy ho˝mérsékletu˝ hulladékégetésro˝l. Ekkor a szilárd maradék olvadékként távozik az égéstérbo˝l. Az égetés szilárd maradékának mennyisége az elégetett hulladék típusától függ. Települési szilárd hulladék égetésekor a maradék mennyisége maximum 30-32 tömeg % (salakolvasztásos tüzelésnél 15-20 tömeg %). A hulladékégetés alkalmazásához a következo˝ anyagi jellemzo˝k ismerete szükséges: • halmazállapot (folyékony, paszta, szilárd, illetve kevert); • elemzéssel megállapított kémiai összetétel (pl. szén-, hidrogén-, oxigén-, nitrogén-, kén-, víz- és hamutartalom); • gyorselemzéssel megállapított összetétel (szén-, illóanyag-, víz- és hamutartalom); • fu˝to˝érték; • su˝ru˝ség; • a hamu olvadási jellemzo˝i; • szilárd hulladék esetében szemcseméret-eloszlás, maximális darabnagyság,

15

3

˝SZAKI MEGOLDÁSAI A HULLADÉKÉGETÉS TECHNOLÓGIÁJA, MU

valamint anyagfajták szerinti összetétel; • folyékony hulladék esetében viszkozitás, gyulladás- és lobbanáspont, valamint szilárd szennyezo˝anyag-tartalom és annak legnagyobb szemcsemérete, továbbá a kémhatás; • halogénanyag-tartalom (kloridok, fluoridok, bromidok); • nehézfémtartalom (ólom, kadmium, higany, réz, vanádium, stb.); • egyéb fémtartalom (vas, kalcium, nátrium, stb.); • egyéb mérgezo˝anyag-tartalom (PCB); • egyéb specifikus anyagi tulajdonságok szükség szerint (pl. ferto˝zo˝ tulajdonság); • mennyiségi adatok (szélso˝ határok és átlagértékek).

3

Tüzeléstechnikai szempontból elso˝sorban a kalorikus tulajdonságok fontosak (fu˝to˝érték, égheto˝anyag-tartalom, víztartalom és hamutartalom). Ezek egymástól nem függetlenek, ero˝s kölcsönhatás van közöttük. Tüzeléstechnikai szempontból nem elhanyagolhatók a hulladék egyéb fizikai és kémiai tulajdonságai sem (szemcseméret, korrozív hatás, gyulladás- és lobbanáspont, viszkozitás stb.). Ezek ismerete nemcsak a berendezés kialakításához fontos, hanem az elo˝kezelo˝ és a betáplálási folyamatok mu˝szaki megoldása szempontjából is.

3.2 A hulladékégetés technológiája, mu ˝szaki megoldások A hulladékégetés technológiája a következo˝ részfolyamatokra tagolódik: átvétel (fogadás) és tárolás, elo˝készítés és adagolás, égetés és ho˝hasznosítás, füstgázhu˝tés és -tisztítás, salak- és pernyekezelés. Az általános technológiai folyamatot az 1. ábra szemlélteti. 3.2.1 A hulladék átvétele, tárolása, adagolása A hulladék átvétele mennyiségi és mino˝ségi átvételt jelent. A mennyiségi átvétel a beszállított hulladék mérlegelésével, míg a mino˝ségi átvétel minimálisan szemrevételezéssel, illetve – meghatározott rendszerességgel –, szabványos módszerekkel, reprezentatív mintavételezéssel és gyorsanalízisekkel történik. A települési szilárd hulladékot e célra kialakított tárolóterekben (bunkerekben) tárolják. A tárolóterek kapacitását az égeto˝mu˝ óránkénti teljesítménye, az üzemido˝ és a hulladék térfogattömege határozza meg. A folyamatos, akadálymentes üzemelés érdekében minimum 3-5 napos feldolgozási teljesítménynek megfelelo˝ hulladékmennyiség tárolását kell biztosítani. Magas- és mélybunkerek különböztetheto˝k meg aszerint, hogy a bunker fenékszintje milyen mélyen helyezkedik el a külso˝ terepszinthez képest. Gyakoribbak

16


a magas bunkerek, amelyekbe a gépjármu˝vek magasított üríto˝térro˝l (rámpáról) ürítenek. A bunkerek készülhetnek osztatlan és osztott (kazettás) belso˝ térkialakítással.

Hulladék

1 2 3

Go˝z, villamos energia

8

10 Füstgáz

5 4

7

9

11

6 12

13 14

1. ábra: a hulladékégetés általános technológiai folyamata A bunkerek az ürítéskor keletkezo˝ por, valamint a hulladék bomlásából származó bu˝z kiáramlásának megakadályozása céljából enyhe szívás alatt állnak. Az esetleges bunkertüzek gyors elfojtása érdekében a tárolótereket hatékony félautomata tu˝zoltóberendezésekkel szerelik fel. A bunkereken belül a hulladékot többnyire polipmarkolós vagy serleges híddarukkal mozgatják, keverik és adagolják a tu˝ztérbe.

17

3


Az adagolás egyenletessége lényegesen kihat az égésfolyamat mino˝ségére, a tu˝ztér közel állandó ho˝terhelésére, ezért a kezelo˝személyzet szakértelme, figyelme különösen fontos a jó mino˝ségu˝ üzemelés szempontjából. A kevert, homogenizált hulladékokat a daru az adagológaratba táplálja. Az adagológarat ketto˝s zárrendszere megakadályozza a füstgáz és láng kicsapódását, illetve hamis levego˝nek az égéstérbe kerülését. A garatokat általában vízzel hu˝tik és izotópos szintjelzo˝vel látják el. A garatból a hulladék gravitációsan csúszik az adagolóberendezésbe. Az adagolók folyamatosan juttatják a hulladékot a mindenkori tüzeléstechnikai és terhelési viszonyoknak megfelelo˝ mennyiségben és ütemben a tu˝ztérbe. 3.2.2 Tüzelo˝berendezések

3

A hulladékégeto˝k legfontosabb része a tüzelo˝berendezés. Megkülönböztetheto˝k rostélytüzelésu˝ és rostély nélküli hulladékégeto˝ berendezések. A rostélytüzelésu˝ berendezéseket fo˝leg települési szilárd és termelési szilárd hulladék és bizonyos korlátozásokkal iszap halmazállapotú termelési hulladék égetésére alkalmazzák. A rostély nélküli hulladékégeto˝k fo˝leg folyékony és paszta állapotú termelési hulladék, valamint iszap égetésére használatosak, azonban némelyik megoldás szilárd hulladék kezelésére is megfelelo˝. A legáltalánosabban használt rostélytípusok: hengerrostély visszatoló rostély, elo˝toló lengo˝rostély, ellenáramú elo˝toló rostély. A rostélyok egyrészt biztosítják a heterogén hulladék állandó keverését, mozgatását, másrészt leheto˝vé teszik az égéságy megfelelo˝ levego˝ztetését. A levego˝ hozzávezetését részben a tüzelo˝anyag ágyon, azaz a rostélyon keresztül (primer levego˝), részben a rostély fölötti tu˝ztérbe vezetve (szekunder levego˝) biztosítják. A primer levego˝ (a tüzelo˝anyagágyba vezetett alsó légáram és az oldalfalakról bevezetett levego˝) az összes levego˝szükségletnek kb. 70-80%-a. Ez egyben a rostély hu˝tését is biztosítja. Az égésgázok levego˝vel keveredése és kiégetése a tu˝ztérben történik. A füstgáz és a levego˝ áramlási iránya szerint egyenáramú, ellenáramú és kombinált áramú tu˝ztérformák különböztetheto˝k meg. A két megoldás közötti áthidaló megoldás a kombinált áramú tüzelés. A tu˝ztérfalazat a tüzelo˝berendezés egyik legkritikusabb része, amelyet úgy kell kialakítani, hogy egyensúly legyen a túlzott mértéku˝ ho˝elvonást és a tu˝ztérfalazat elsalakosodását okozó tu˝ztérho˝mérséklet között. Fontos a megfelelo˝ szilárdság és a koptatóhatással szembeni ellenállás, valamint a ho˝ingadozásokkal és a kémiai hatásokkal szembeni ellenállás. A kevésbé igénybe vett tu˝ztérfalazathoz samott

18


típusú bélést, az ero˝sebben igénybe vett részekhez pedig szilícium-karbid és mu˝korund anyagú falazatot készítenek. Az égetendo˝ hulladék fu˝to˝értékének ingadozása miatt gyakorlatilag nem nélkülözheto˝ a póttüzelés, amihez olaj- vagy gázégo˝ket használnak. A póttüzelés célja és az égo˝k beépítési helye szerint megkülönböztetheto˝ stabilizáló- és teljesítményégo˝. A hazai és benne a budapesti települési szilárd hulladék jellemzo˝ összetétele (m/m %-ban) a következo˝: Hulladékalkotó

Fo˝város és nagyobb városok*

Országos átlag**

Papír

18 - 20

16 - 17

Mu˝anyag

12 - 15

5-6

Textil

5-6

3-4

Üveg

4-5

3-4

Fém

3-4

3-4

Szerves (bomló)

30 - 32

35 - 40

Szervetlen

20 - 25

25 - 30

Összesen

100

100

* szabvány szerint mért értékek ** szakmai becsléssel meghatározott értékek (Köztisztasági Egyesülés)

A tu˝ztérho˝mérséklet az égéslevego˝ mennyiségével és ho˝mérsékletével, valamint a szükség szerinti póttüzeléssel a kívánt határok között tartható. A rostélytüzelésu˝ égeto˝ket is folyamatosan fejlesztik. Ennek célja a hatékonyabb tüzelés, a biztonságosabb üzemelés fokozása és a másodlagos környezetszennyezés csökkentése. A rostély nélküli hulladékégeto˝k fo˝ként a tu˝ztér kialakításában különböznek a rostélyos berendezésto˝l. A rostély nélküli hulladékégeto˝k tu˝ztere általában hengeres, ezáltal majdnem kétszeresére növelik a ho˝sugárzás intenzitását. Ez kisebb veszteséget okoz. Ezek a berendezések típustól függo˝en salakolvasztásos üzemmódban is üzemeltetheto˝k. Lényegesebb típusaik: forgódobos kemencék, égeto˝kamrák, emeletes kemencék, fluidizációs kemencék, egyéb speciális tu˝zterek. Alkalmazásukra dönto˝en különbözo˝ termelési hulladékok hasznosításánál kerül sor.

19

3


3.2.3 Füstgázhu˝tés, ho˝hasznosítás A hulladékégetés füstgázai a tu˝ztérbo˝l 900-1000 oC-on vagy ennél nagyobb ho˝mérsékleten távoznak és azokat a tisztítóberendezések ho˝tu˝ro˝képessége miatt és a harmatponti korrózió elkerülésére 250-350 oC -ra le kell hu˝teni. A füstgáz hu˝theto˝ közvetlen és közvetett módszerrel. A közvetlen módszer esetében a füstgázt levego˝befúvással vagy vízgo˝z-bepermetezéssel hu˝tik, a közvetett módszernél pedig ho˝cserélo˝ket (rekuperátorokat, melegvíz- és go˝zkazánokat) alkalmaznak.

3

Az egyes leheto˝ségek között a következo˝k ismeretében lehet választani: a termelt melegvíz, go˝z vagy villamos energia hasznosíthatósága, a hulladék fu˝to˝értéke, az égeto˝mu˝ teljesítménye és a beruházási, illetve üzemeltetési költségek. A kis kapacitású, kis ho˝teljesítményu˝ hulladékégeto˝k esetében alkalmazzák általában a közvetlen füstgázhu˝tési megoldást. Ilyenkor természetesen a füstgáz ho˝tartalmát nem hasznosítják, tehát ez a módszer nem termikus hasznosítás. Általános tapasztalat szerint 15-20 GJ/h ho˝teljesítmény felett célszeru˝ a füstgázok ho˝tartalmát hasznosítani. A hulladékégeto˝k kazánjai általában természetes vagy kényszeráramlásúak, 3-5 huzamúak. Ritkábban alkalmazzák a kényszerkeringtetésu˝ (pl. La-Mont rendszeru˝) kazánt, mégpedig általában a tu˝ztér után kapcsolt megoldással. A kazán tervezésekor néhány sajátos szempontot kell figyelembe venni. A füstgázok nagy portartalma és a pernye olvadási jellemzo˝i miatt különös gondot kell fordítani a lerakódások csökkentésére. Ezért a szokásosnál nagyobb cso˝osztásokat kell választani és leheto˝leg párhuzamos áramlási viszonyokat kell biztosítani. A többhuzamú kazánmegoldás is ezt segíti elo˝. A hulladékégeto˝k kazánjaiban külön gondot okoz a fo˝leg halogének miatt bekövetkezo˝ tu˝zoldali korrózió. Ennek elkerülésére a korszeru˝ kazánokban nem alkalmaznak 400-450 oC-nál magasabb túlhevítési ho˝mérsékletet, még turbinás üzemben sem. A harmatponti korrózió elkerülése érdekében szükséges, hogy a ho˝cserélo˝k ne dolgozzanak 200-220 oC ho˝mérséklet alatt. A tu˝ztérben elhelyezett sugárzó ho˝nek kitett fu˝to˝felületet szilícium-karbid falazással is védik. A korszeru˝ hulladékégeto˝ kazánok hatásfoka 80-85%. Kondenzációs turbinás üzemben a hatásfok 15-20%. A ho˝-, illetve go˝zleadási teljesítmény ingadozása a kazánok esetében +/- 20%, ami automatizált szabályozással és a hulladék fokozott homogenizálásával mintegy felére csökkentheto˝. Éppen ez a terület – azaz a hulladékégetés elo˝tti jobb mino˝ségu˝ homogenizálási módszereknek kidolgozása – a hulladékégeto˝k továbbfejlesztésének egyik fo˝ iránya. Az égetés területén a tu˝zvitel, a ho˝terhelés egyenletesebbé tétele végett törekednek az automatizált szabályozási rendszer kialakítására. A cél az, hogy a teljes

20


folyamat a vezérlo˝központból csekély kézi beavatkozással irányítható legyen. A tu˝zvitelt a tu˝ztér falába beépített tv-kamerák és a vezénylo˝be telepített monitorok elleno˝rzik. A korszeru˝ égeto˝mu˝vekben a go˝ztermelo˝ folyamat jellemzo˝i közül a tu˝ztérbo˝l kilépo˝ füstgázho˝mérsékletet választják szabályozott jellemzo˝nek, vezeto˝ jellemzo˝ként figyelembe veszik még a go˝ztermelést. Szabályozás során változik a feladott hulladék mennyisége és ennek megfelelo˝en állítható be a primer levego˝, illetve a szekunder levego˝ mennyisége. Korrigáló jellemzo˝ a füstgázban mért oxigén és szén-monoxid mennyisége, nehogy az égésredukáló tartományba kerüljön. A ho˝hasznosítás leheto˝sége és módja a hulladék mennyiségének, jellemzo˝inek, valamint a helyi ho˝értékesítési feltételek ismeretében határozható meg. A hulladékégeto˝ mu˝vekben szükségkondenzátorok segítségével megoldható, hogy a ho˝hasznosító rendszer ideiglenes kiesése (pl. karbantartás) esetén ne kelljen szüneteltetni a hulladék égetését. Az égeto˝mu˝ energetikai jellemzo˝inek, a kazánnyomásnak és a go˝z ho˝mérsékletének a kiválasztását lényegében hasonló szempontok szerint végzik mint más ero˝mu˝vekben. Ebben az esetben azonban figyelembe kell venni a korróziós problémákat, amelyek miatt a go˝z ho˝mérsékletét nem célszeru˝ 400-450 oC-nál nagyobbra növelni. Ezért viszont kisebb go˝znyomást kell alkalmazni. Célszeru˝ tehát forró vizet vagy kisnyomású, maximum 2-2,5 bar nyomású go˝zt termelni. Ez különösen a kisebb teljesítményu˝ ipari hulladékégeto˝kre érvényes. A korróziós kérdésekto˝l függetlenül természetesen figyelembe kell venni azt, hogy az egység nagyságához (teljesítményéhez) mekkora nyomásérték gazdaságos. Alapelv az, hogy akkora ero˝mu˝vekben, amelyekben már villamos energiatermelés is lehetséges, a nagyobb kazánnyomást kell választani (a gyakorlatban alkalmazott nyomástartomány 4-8 bar). Nagyobb égeto˝mu˝vekben a nagyobb go˝znyomás és a go˝zho˝mérséklet a gazdaságosabb. Ha fu˝to˝mu˝vel kapcsolják össze, az égeto˝mu˝ kazánnyomása lényegében meghatározott. Minden esetben – az alkalmazandó ho˝hasznosítási változattól függo˝en – részletes gazdaságossági számításokkal kell eldönteni a rendszer kazánparamétereinek konkrét értékeit. Különleges esetekben – szennyvíztisztító mu˝ közelében telepített hulladékégeto˝ben – a termelt ho˝energia részben vagy teljesen a szennyvíziszap termikus kezelésére hasznosítható. Ilyenkor kétféle megoldást alkalmaznak. Az egyikben a forró füstgázokat közvetlenül az iszapszárító egységbe viszik, ahol az iszap termikus kezelése közvetlen vagy közvetett ho˝közlés révén megy végbe. A folyamat végén a füstgázt és a szárítóból származó bu˝zös, páradús gázterméket az égeto˝mu˝ tu˝zterébe visszavezetik. Az iszapszárító egység többnyire ellenáramú

21

3


rendszeru˝ forgódobos szárítókemence vagy üto˝csapos kivitelu˝ forró gázos szárítómalom. A másik megoldásban az égeto˝mu˝ által termelt go˝zt hasznosítják az iszap termikus ho˝kezelésére, illetve szárítására. A ho˝kezelést közvetlen go˝zbefúvással autoklávokban vagy ho˝cserélo˝kben végzik. Ennek célja a víztelenítés megkönnyítése. 3.2.4 Az égetés szilárd maradékainak kezelése

3

A szilárd égési maradékok (salak és pernye) anyagi tulajdonságaik miatt környezetet nem károsító módon kizárólag rendezett, biztonságos lerakókon helyezheto˝k el. A maradékok mennyisége és összetétele a hulladék jellemzo˝ito˝l és a tüzelo˝berendezés üzemmódjától függ. Ez általában maximum 300-350 kg/t elégetett hulladék, amelybo˝l kb. 50-70 kg/t elégetett hulladék a pernye és az egyéb füstgáztisztítási maradék együttes mennyisége. A salak szemcseeloszlása elso˝sorban a hulladék darabosságától függ, valamint a tüzelo˝berendezés és a tu˝zvitel szabályozásának megoldásától is. Ero˝sen változó összetételu˝, olvadási tartománya 1100-1600 oC. Kötelezo˝ feltétel, hogy összes szerves szén-tartalma legfeljebb 3 tömeg % lehet vagy az izzítási veszteség kevesebb legyen mint a száraz súly 5 tömeg-%-a. A pernye a salak mennyiségének 15-20 tömeg %-a. Lényegesen szélso˝ségesebb tulajdonságai vannak mint a salaknak. Abszorpciós képessége miatt ként, fluoridokat, kloridokat és nehézfémeket (ólom, cink, kadmium, ón, stb.) tartalmaz néhány tized százaléktól néhány százalékig. Vízoldhatóanyag-tartalma igen nagy, átlagosan 8-10 tömeg %, de elérheti akár a 35 tömeg %-ot is. Lerakása a salakénál is különösebb figyelmet követel, azaz kizárólag veszélyes hulladéklerakóban helyezheto˝ el. A hulladék alkotóelemeinek az égési maradékokban jellemzo˝ megoszlási arányait (salak-pernye-füstgáz) a 3. táblázat adatai szemléltetik (települési szilárd hulladék égetés esetében). A salakot a tu˝ztér végén kialakított nedves rendszeru˝ salakeltávolítóban hu˝tik le és hordják ki a salakbunkerba vagy átmeneti tárolóba (ez kisebb berendezéseknél lehet zárt konténer is). A salakot levego˝vel csak kis teljesítményu˝ berendezések esetében hu˝tik, mert ez ero˝teljesen növeli a hu˝tés levego˝igényét és fokozza a rendszer ho˝veszteségeit is. A nedves rendszeru˝ salakhu˝to˝k megoldásuk szerint lehetnek lengo˝lapátos, acéllemez hevederes és kaparóláncos kihordók. A salak hu˝theto˝ átfolyó és elpárologtató üzemmódban. Átfolyó rendszerben a készülék túlfolyó hu˝to˝vizét az esetek többségében – közbenso˝ salakülepítés után – recirkuláltatják. Az elhasznált hu˝to˝vizet a közcsatornába bocsátás elo˝tt ülepítéssel és semlegesítéssel utókezelik. Az átfolyó rendszernél az 1 t salakhoz felhasznált vízmennyiség 3,5-6 m3, az elpárologtató rendszernél ezzel szemben csak kb. 0,3-0,4 m 3.

22


3. táblázat Az egyes hulladéösszetevo˝k jellemzo˝ megoszlása a füstgázban, a salakban és a pernyében Hulladékban g/kg

Salakban %

Pernyében %

Füstgázban %

260

1

0,5

98,5

Kén

5

35

25

40

Fluor

0,2

35

40

25

Klór

7

10

20

70

Vas

70

99

1

–

Réz

0,4

90

10

–

Cink

1

50

50

–

Ólom

0,8

60

35

5

Kadmium

0,01

10

80

10

Higany

0,004

-

25

70

Elemek Szén

Az utóbbi megoldás kivitelezése körülményesebb, azonban ez által a salak víztartalma jelento˝sen csökkentheto˝. A salakeltávolítóból kikerült salak térfogattömege 1,5 -2,5 t/m3, a száraz pernyéé 0,6 -1 t/m3. Az elektrofilterek alatt összegyu˝lo˝ és a huzamokból származó pernye kezelése attól függ, hogy milyen salakelhelyezési (esetleg hasznosítási) módot választanak. A salakbunkereknek megfelelo˝ vízelvezetése van, így a salak víztartalma csökkentheto˝. A salak bunkerben való mozgatására elso˝sorban csészés markolóval felszerelt híddarukat használnak. Ha nem vonnak ki vasat a salakból, a daru a salakot közvetlenül a szállítójármu˝re rakja. Ha vasat vonnak ki belo˝le, akkor a salakot elo˝ször szállítószalag feletti mágneses szeparátorok alatt vezetik el, amelyek segítségével kinyerik a vas nagy részét. A vas bálázás után értékesítheto˝, bár mino˝sége megleheto˝sen rossz. A vashulladék nagymértékben tartalmaz salakszennyezo˝t, amelynek mennyiségét bálázás elo˝tt célszeru˝ vibrációs rostálással csökkenteni. Kis teljesítményu˝ égeto˝kben a salakot átmenetileg a szállítóeszközben (pl. konténerben) célszeru˝ tárolni. A települési hulladékégeto˝k salakját jelenleg egyedül az útépítésben hasznosítják. Ilyen esetben a salakot elo˝ kell készíteni. Az elo˝készítés aprításból, mágneses vasleválasztásból és rostálásból áll. Az ilyen salakfeldolgozó alrendszer jelento˝sen

23

3


drágítja az üzemet és csak akkor érdemes az égeto˝mu˝höz telepíteni, ha a salakfeldolgozó technológia üzemelési költségeit a salak eladási árbevétele fedezi. Az égéstérbo˝l visszamaradó salak egyéb anyagtartalmának (nem vas fémek, üveg) visszanyerésére is végeznek kísérleteket, azonban ezeknek az eljárásoknak a fejlesztése még folyamatban van. Hasonló fejlesztési munka folyik a salak káros komponenseinek termikus utókezeléssel történo˝ immobilizálása terén (pl. üvegesítés, zsugorító olvasztás, plazmaolvasztás).

3

A káros anyagok (PAH, PCDD, PCDF vegyületek, illékony fémvegyületek) zömét tartalmazó, ezért veszélyes hulladékként kezelendo˝ pernye környezetkárosító hatása minimalizálható beágyazással, reduktív közegu˝ termikus-katalitikus lebontással és savas extrakcióval. Ez utóbbi két eljárás gyakorlati bevezetés alatt áll. A pernyét a füstgáztisztítás szilárd maradékaival együtt jelenleg vagy eredeti állapotban ártalmatlanítják veszélyes hulladéklerakón, vagy valamilyen beágyazási – rendszerint cementalapú, illetve meszes-pernyés – módszerrel elo˝kezelve, mu˝szaki védelemmel ellátott nem veszélyes hulladéklerakó helyeken helyezik el. 3.2.5 Füstgáztisztítás Környezetvédelmi szempontból a hulladékégetés egyik legjelento˝sebb problémája a kibocsátott füstgázok által okozott légszennyezés és annak a megengedett érték alá csökkentése. A hulladékégetés távozó füstgázainak szennyezo˝anyag-tartalma (mennyisége, mino˝sége) az elégetett hulladék anyagi tulajdonságaitól, az égeto˝berendezés szerkezeti kialakításától, valamint az üzemeltetési paraméterekto˝l függo˝en változik. A hulladékégeto˝k füstgázainak károsanyag-tartalma ennek megfelelo˝en igen széles koncentrációtartományban ingadozik. A • • • • • • •

fontosabb szennyezo˝kre a következo˝ értéktartomány a jellemzo˝: por 5-15 g/m3, kén-dioxid 1000-3000 mg/m3, hidrogén-klorid 2000-8000 mg/m3, hidrogén-fluorid 20-100 mg/m3, nitrogén-oxid 500-1500 mg/m3, szén-monoxid 500-1000 mg/m3. A füstgázokban található egyéb jelento˝sebb szennyezo˝k a különbözo˝ nehézfémek (fo˝ként higany, kadmium, ólom, cink, arzén, bárium, szelén, nikkel, króm és réz), valamint a szerves szénvegyületek (fo˝ként policiklusos aromások és dioxin, illetve furánvegyületek). A nehézfémek oxidok, kloridok alakjában részben a salakban megköto˝dnek, részben pedig a füstgázokban jelennek meg. Régebben arra törekedtek, hogy ezek a szennyezo˝ anyagok – fo˝ként a nehézfémek – a salakban koncentrálódjanak. Ma viszont a megfelelo˝ tüzeléstechnikai

24


paraméterek beállításával azt kívánják elérni, hogy az illékony komponensek a füstgázba kerüljenek. Így viszonylag ártalmatlan salak keletkezik, a füstgázt pedig nagy hatékonyságú berendezésekkel a kívánt mértékig meg tudják tisztítani. A szennyezo˝anyagok elso˝sorban a szálló pernyében dúsulnak fel. Ennek az az oka, hogy a go˝z halmazállapotú szennyezo˝k a füstgázok lehu˝lése következtében koncentrálódnak a szilárd részecskék felületén. A pernyére kondenzálódott szenynyezo˝k a pernye leválasztásával a füstgázból eltávolíthatók. Fémenként változik az, hogy mennyi köto˝dik meg a salakban, mennyi kondenzálódik a szálló poron és mennyi marad a tisztítandó füstgázban (lásd a 3. táblázatot). Mindezek figyelembevételével a tu˝ztérbo˝l távozó füstgázok nehézfémtartalma általában néhány tized milligrammtól néhány tíz milligrammig terjed, köbméterenként. A szerves szénvegyületek mennyisége a füstgázban a szerves anyag kiégetési hatásfokától függ, ami a korszeru˝ égeto˝kben jelenleg többnyire 99,99%-os értéken tartható. Nagyon fontos az elégetlen szerves kötésu˝ szén mennyiségének csökkentése a szállóporban, mivel ez a paraméter meghatározó jelento˝ségu˝ a dioxinok és furánok keletkezése szempontjából. A klórtartalmú vegyületek és a policiklusos aromás vegyületek jelenlétében képzo˝do˝ poliklórozott dibenzo-dioxinok (PCDD) és poliklórozott dibenzo-furánok (PCDF) emissziója igen széles tartományban változik. Átlagosan 300-500 ng/m3 PCDD és PCDF – ez szélso˝séges esetben elérheti a 2500-3500 ng/m3 értéket is – keletkezésével lehet számolni a települési hulladékégeto˝k esetében. A PCDD- és PCDF-vegyületek keletkezésének oka nem teljesen tisztázott. A tapasztalatok szerint a berendezések szokásos kialakításával és megfelelo˝ üzemeltetésével (pl. 850-1100 oC tu˝ztérho˝mérséklet, 8-12% oxigéntartalom a füstgázban, megfelelo˝ tu˝ztér-geometria a turbulens áramláshoz, redukáló füstgázpászmák elkerülése) az ilyen vegyületek keletkezése minimálisra csökkentheto˝. Egyre több ismeret halmozódik a dioxin- és furánvegyületek keletkezéséro˝l. Rekombinációjuk a kazánok kis ho˝mérsékletu˝ (300-400 oC-os) részeiben szén, szervetlen kloridok és réz(II)-klorid jelenlétében, katalitikus reakcióban, az oxigén és vízgo˝z koncentrációjától függo˝en megy végbe. Ezek ismeretében keletkezésük mérsékelheto˝. A füstgázok portartalma 99%-nál nagyobb hatásfokkal leválasztható száraz vagy nedves elektrofilterek, illetve nagy hatékonyságú szövetszu˝ro˝k alkalmazásával. A gáz állapotú szennyezo˝ anyagok leválasztására leginkább a füstgázmosási eljárásokat használják. A távozó vizes fázis tartalmazza az oldott reakciótermékeket, ezért a mosófolyadékot tisztítani kell (semlegesítés, nehézfém-eltávolítás).

25

3


A • • •

hulladékégetésnél három komplex füstgáztisztítási rendszert használnak, ezek: száraz szorpciós eljárások, félszáraz tisztítási eljárások, nedves tisztítási eljárások.

Száraz szorpciós eljárás A száraz szorpciós eljárások képviselik készülékoldalról a legegyszeru˝bb technológiát, amelyet még a viszonylag kevésbé szigorú emissziós elo˝írásokra dolgoztak ki. Viszonylag alacsony nyersgáz-szennyezettségi értékeknél és kisebb füstgázmennyiségeknél alkalmazható. Az eljárás lényege, hogy a szennyezo˝ komponens csökkentésére szolgáló adalékanyagot száraz porként fújják be a reaktorba, a reakció ho˝mérséklet-tartománya a víz harmatpontja felett helyezkedik el és maradékanyagként száraz por keletkezik (reakciótermékek és pernye keveréke).

3

A csökkentett füstgázho˝mérséklet azonban lényegesen az adiabatikus telítési érték felett marad. A kondicionált füstgázba bázikus adalékanyag, általában mészhidrát – CaOH2 – finomszemcsés porát fújják be és valamilyen statikus kevero˝vel a füstcsatorna keresztmetszetében finoman eloszlatják. A megfelelo˝ átkeverés következtében a savas kémhatású szennyezo˝ komponensek a füstcsatornában reakcióba lépnek az adalékanyaggal. Zsákos porszu˝ro˝ alkalmazása esetén további kémiai reakciókra ad alkalmat a szu˝ro˝szöveten képzo˝do˝ szilárdanyag-réteg, melynek pórusain keresztül áramlik a füstgáz. A savas füstgázkomponensek és a bázikus adalékanyag-szemcsék közötti reakciók eredményeképpen szilárd sók keletkeznek. A képzo˝do˝ reakcióterméket a többlet adalékanyaggal együtt mind az elektrofilterekbo˝l, mind a zsákos szövetszu˝ro˝kbo˝l mechanikusan eltávolítják. A szilárd maradékanyagként jelentkezo˝ pernye-só-adalék anyagkeverék egy részét visszaforgatják, hogy a fel nem használt adalékanyag még reakcióba hozható legyen, nagyobb részét azonban veszélyes hulladékként ártalmatlanítani kell. Annak érdekében, hogy a HCI-nél 90-95%-os, az SO2-nél 60-65%-os hatásfokú leválasztást tudjanak elérni, a sztöchiometrikus adalékanyag mennyiség 1,7-2,5-szörösét kell felhasználni. Félszáraz füstgáztisztítási eljárás A félszáraz füstgáztisztítási eljárásnál az adalékanyagot folyadékként (mésztej, nátronlúg) juttatják be a füstgázáramba. Az elo˝zo˝höz hasonlóan ez az eljárás is a vízharmatpont feletti ho˝mérsékleti tartományban mu˝ködik és maradékanyagként száraz por keletkezik. A permetezo˝ rendszeru˝ abszorpciós reaktorban bázikus szuszpenzió befecskendezésével biztosítják a szükséges reakciófelületet. A reaktorban elpárolgó vizes fázis és a savas szennyezo˝anyag a kristályosodó abszorbenssel reakcióba lép. A reakcióterméket porleválasztóban választják le. Gyakran

26


használják a zsákos porleválasztókat, mert azokban nemcsak a hatékony leválasztást tudják elérni, hanem alkalmazásuk azzal az elo˝nnyel is jár, hogy a szu˝ro˝szövetre rakódott rétegeken az abszorpciós reakciók folytatódnak, illetve befejezo˝dnek. Az abszorbens mennyiségét alapveto˝en a füstgáz ho˝mérséklete, a megkívánt leválasztási hatásfok és a tisztított gázban elvárt szennyezo˝anyag-koncentrációk határozzák meg. Nagy leválasztási hatásfok nagy abszorbens felesleget igényel. A sztöchiometrikus adalékanyag-mennyiséghez képest ennek megfelelo˝en a gyakorlatban rendszerint 1,5-2-szeres abszorbens-mennyiségre van szükség. Az eljárás eszközigénye valamivel nagyobb mint a száraz szorpciós technikáké, viszont lényegesen kisebb mint a nedves eljárásoké. A beruházási költségek a félszáraz eljárásnál kissé magasabbak mint a száraz módszernél. Nedves rendszeru˝ füstgáztisztítási eljárás A nedves rendszeru˝ füstgáztisztítási eljárásoknál rendszerint elo˝ször egy elektrofilterben leválasztják a pernyét, majd az elso˝ mosófokozatba való belépéskor a füstgázt harmatpontra hu˝tik és ezt követo˝en egy-, két- vagy többlépcso˝s mosással leválasztják a szennyezo˝ komponenseket. Általában mésztejet vagy nátronlúgot alkalmaznak abszorbensként és ezeket közel sztöchiometrikus menynyiségben adagolják. A nedves eljárások két nagy csoportra oszthatók: szennyvízkeletkezéssel, illetve szennyvízkeletkezés nélkül mu˝ködo˝ módszerekre. A létesítmények központi egységei a mosók, amelyek egyaránt szolgálnak a gáz hu˝tésére és a szilárd, valamint gáznemu˝ szennyezo˝k leválasztására. Az egyfokozatú mosókat kezdetben célzottan a savas gázkomponensek (HCl, HF) és higany leválasztására alkalmazták. Ezeknél a technológiáknál a mosófolyadékot meghatározott mennyiségu˝ nyersvíz mellett alacsony pH-értékre állították be, és adalékanyagot nem alkalmaztak. A kén-dioxidra vonatkozó emissziós elo˝írások szigorodása azt eredményezte, hogy a célzott leválasztási hatékonyság növelése szükségessé tette egy második mosási fokozat bevezetését. A legkorszeru˝bb eljárások a keletkezo˝ szennyezett mosóvíz bepárlásával lényegében az egyébként szükséges szennyvízkezelés mu˝veletét szükségtelenné teszik. Az ilyen rendszerekbo˝l kikerülo˝ füstgáztisztítási maradék szilárd állapotban jelenik meg, kezelése az elo˝zo˝ módszerek végtermékeihez hasonló módon történik. Néhány telephelyen ugyanis nincs leheto˝ség a szennyvizek csatornába vezetésére, ezért ezeken a telephelyeken egyszeru˝ semlegesítés után a keletkezo˝ szennyvizet bepárolják. Ehhez a szennyvizet egy bepárló toronyba permetezik, ahol az a füstgáz ho˝tartalmának hatására elpárolog. A száraz sókat a pernyével együtt

27

3


az elektrofilterben választják le. Az abszorbensben a szokásos száraz reakciótermékek mellett (pl. CaSO4, CaSO3, CaCl2) kisebb mennyiségu˝ nátrium-szulfát is keletkezik. A szennyvízkezelés elkerülésére további leheto˝ség, ha a mosás során keletkezett telített mosófolyadékot kristályosítják és bepárolják. Ez a megoldás az elo˝zo˝höz képest költségesebb és bonyolultabb technikát igényel. A nedves füstgáztisztítási eljárások két- vagy többfokozatú megoldásaival biztonságosan betarthatók a legszigorúbb emissziós határértékek. A tapasztalatok szerint az elo˝leválasztással kombinált többlépcso˝s nedves eljárásokkal érheto˝k el a legkisebb emissziós értékek.

3

A különbözo˝ félszáraz és nedves füstgáztisztítási eljárásokkal a HCl és a HF koncentrációját 96-99%-kal, a kén-dioxid koncentrációját 85-98%-kal lehet csökkenteni. A nehézfém-emisszió nagy hatásfokú porleválasztással, illetve mosással kb. 90-95%-kal redukálható. A szerves szennyezo˝k közül a dioxin- és furánvegyületeknél – tekintettel arra, hogy ezek zöme a porhoz köto˝dik – kb. 99%-os leválasztási hatásfok érheto˝ el, a PAH-vegyületek és a PCB-k leválasztási hatásfoka azonban rendszerint csak 65-95%. A hatékony por- és gázleválasztási módszerekkel történo˝ dioxin- és furáneltávolítás mellett fontosak az olyan üzemelési intézkedések is mint az elgo˝zölögteto˝k folyamatos tisztítása vagy a füstgázhu˝tés gyorsítása (minél gyorsabban átjussanak a füstgázok a rekombináció kritikus ho˝mérséklet tartományán). A legszigorúbb emissziós követelmények teljesítéséhez esetenként – különös tekintettel a dioxin- és furánvegyületekre, a higanyra és a nitrogén-oxidokra – azonban további tisztítási mu˝veletek beépítése is indokolt lehet. A dioxin- és furánvegyületek tisztított füstgázban maradó hányadát a kimutathatósági értékig rendszerint adszorpciós technikával lehet csökkenteni. Adszorbensként ekkor aktívszenet, barnaszénkokszot vagy kohókokszot lehet alkalmazni, fixágyas vagy lebegtetett ágyas adszorberekben, illetve olyan megoldásban, amikor a porformájú aktívkoksz és mészkeveréket juttatják a füstgázba, majd azt szövetszu˝ro˝n leválasztják. A tisztított gáz és az aktív szén dioxin-/furánkoncentrációja szabályozható az aktívkoksznak a szu˝ro˝ben való tartózkodási idejével. Az eljárásnál azonban sokrétu˝ biztonságtechnikai probléma vár megoldásra, hogy megakadályozható legyen az adszorber égése, a szénpor berobbanása, illetve a veszélyes szennyezo˝ anyagokkal telített porok szabaddá válása. Az adszorberbe történo˝ befúvásnál a leválasztás nagy része a szövetszu˝ro˝n kialakuló rétegben történik. A leválasztási teljesítményt a kis rétegvastagság

28


korlátozza. Elo˝nye viszont a kisebb adszorbermennyiség. Olcsósága miatt leginkább barnaszénkokszot alkalmaznak, por alakban. Az aktív kokszos adszorberekben a maradék nehézfémek és így különösen a higanyvegyületek is hatékonyan megköto˝dnek. Az adszorberben a fizikai folyamatok mellett katalitikus és kémiai reakciók is lejátszódnak. Így pl. a kén-dioxid a füstgáz oxigénjével a szén katalitikus hatására kén-trioxiddá oxidálódik, amely a pórusos rendszerben lévo˝ vízzel kénsavvá alakul át. A koksz a gáz formájában lévo˝ higanyvegyületeket csak akkor képes nagy hatékonysággal adszorbeálni, ha a savas komponenseket már megkötötte. Gazdasági szempontból legköltségesebbek a nedves füstgáztisztítási eljárások és kisebb, de közel hasonló beruházási költségeket igényelnek a száraz és félszáraz füstgáztisztítási módszerek. Az üzemelési költségek tekintetében rendszerint a száraz és a félszáraz eljárások rendelkeznek kedvezo˝bb eredményekkel. A célnak megfelelo˝ füstgáztisztítási eljárás kiválasztásakor – mivel a helyi körülmények, adottságok igen eltéro˝ek – mindig a teljes rendszert kell vizsgálni, beleértve az elérendo˝ emissziós határértékeket, valamint a maradékok kezelésének, ártalmatlanításának követelményeit is. 3.2.6 A hulladékégeto˝k szennyvizeinek kezelése A nedves rendszeru˝ salakhu˝to˝bo˝l, a fu˝to˝felületek tisztításából, a kazántápvíz elo˝készítésébo˝l és a füstgáztisztító rendszerbo˝l származó szennyvizeket rendszerint egy közös szennyvízkezelo˝ egységben kezelik. A hatósági elo˝írások teljesítésére az ismert, gyakorlatban jól bevált fizikai és kémiai szennyvíztisztítási módszerek kombinációját alkalmazzák. A szennyvízkezelés semlegesítésbo˝l, flokkulálásból, kicsapatásból, majd azt követo˝ ülepítésbo˝l és iszapvíztelenítésbo˝l áll. Szükség szerint ioncserélést, valamint aktív szenes adszorpciót is beiktatnak a kezelési folyamatba. A nehézfémeket, de mindenekelo˝tt a higanyt, semlegesíto˝ kicsapatással távolítják el. A higany miatt szükség van szervetlen szulfid- vagy szerves kénvegyületekkel történo˝ kiegészíto˝ kicsapatásra is. Az alkalmazott korszeru˝ szennyvízkezelési módszerekkel a szigorú vízmino˝ségi határértékek nagy biztonsággal teljesítheto˝k. A szennyvízkezelés iszapmaradéka az egyéb füstgáztisztítási maradékokkal együtt mint veszélyes hulladék kezelendo˝.

29

3

4. A HULLADÉKÉGETÉS BERUHÁZÁSI ÉS ÜZEMELTETÉSI KÖLTSÉGEI

A hulladékégeto˝ mu˝vek beruházási és üzemeltetési költségeit nagymértékben meghatározza az égeto˝mu˝ mu˝szaki megoldása és technikai felszereltsége, az alkalmazott füstgáztisztítási rendszer, az égeto˝mu˝ kapacitása, beépített teljesítményének kihasználtsága, továbbá a konkrét ho˝- és villamosenergia-hasznosítás leheto˝ségei és nem utolsósorban a helyi telepítési adottságok. Ezek részletes ismerete nélkül a gazdasági vonatkozásokról csak néhány általánosító megállapítás teheto˝. Hazai viszonyokra érdemi összehasonlító gazdasági elemzés nem készült, ezért megállapításainknál külföldi tapasztalatokra támaszkodunk. Általános tapasztalat, hogy a hulladékégeto˝ mu˝vek fajlagos (beépített névleges, illetve éves tényleges kapacitásra vetített) beruházási költsége az égeto˝mu˝vek kapacitásának növekedésével fokozatosan csökken. Ez a csökkenés a kisebb teljesítmény-tartományokban ero˝teljesebb, a nagyobbakban kiegyenlítettebb. A 2. ábrán a ho˝hasznosítással üzemelo˝ európai létesítmények fajlagos beruházási költségeit mutatják be a beépített névleges teljesítmény (t/h) függvényében. A széles változási tartományt az eltéro˝ mu˝szaki megoldások és a helyi adottságok különbözo˝ségei eredményezik.

10 5 -

Beépített névleges teljesítmény (t/h) 2. ábra: Fajlagos beruházási költségek változása a beépített névleges teljesítmény függvényében az európai országokban (1995. évi árszinten) 31

100 -

90 -

80 -

70 -

60 -

50 -

40 -

30 -

0-

0 -

20 -

-

10 -

Fajlagos beruházási költség 1996-os árszinten (millió DM/t)

15 -

4

A HULLADÉKÉGETÉS KÖLTSÉGEI

1995-ben egy 80-100 ezer t/év kapacitású, félszáraz füstgáztisztítási rendszerrel mu˝ködo˝ hulladékégeto˝ mu˝ minimális beruházási költsége 110-120 millió DEM, azaz kb. 14,5-15,5 Mrd Ft volt. Nedves rendszeru˝ füstgáztisztítással és katalitikus NOx-leválasztással a beruházási költség mintegy 30-35%-kal nagyobb. Az egyes ho˝hasznosítási változatok között 30-50%-os költségkülönbségek is tapasztalhatók. Az égeto˝mu˝ beruházási költségeinek általában 60-70%-át teszik ki a gépek és berendezések, a fennmaradó részt az épületek, építmények és egyéb járulékos költségek adják. Nagyon körültekinto˝en kell tehát megválasztani a tervezett égeto˝mu˝ kapacitását, mu˝szaki megoldását és az alkalmazandó ho˝hasznosítás, valamint füstgáztisztítás módját. Az üzemeltetési költségek tekintetében még inkább érvényesül a fajlagos, azaz egységnyi feldolgozott hulladékmennyiségre vetített ráfordítások teljesítményfüggo˝ csökkenése. Jól illusztrálja ezt a tendenciát a 3. ábra, amelyen német tapasztalatokra támaszkodva szemlélteti az égetési költségek kapacitásfüggo˝ változását.

450 400 350 300 -

400 -

375 -

350 -

325 -

300 -

275 -

250 -

225 -

200 -

175 -

150 -

125 -

100 -

25 -

200 -

75 -

250 -

50 -

Építési költség 1996-os árszinten (DM/t)

500 -

4

3. ábra: Égetési fajlagos költségek változása az égeto˝mu˝ éves teljesítménye függvényében (1996. évi árszinten)

Egyértelmu˝en látható, hogy a költséggörbe kb. 150 ezer t/év teljesítménynél laposodik el és 80-100 ezer t/év alatti tartományban emelkedik ero˝teljesen. Az is

32

A HULLADÉKÉGETÉS KÖLTSÉGEI

látható, hogy még az átlagosnál nagyobb teljesítmény-tartományban is 200 DEM/t költségszint felett marad. A gyakorlati tapasztalatok szerint a települési hulladékégeto˝ mu˝nek még a legkedvezo˝bb ho˝értékesítési feltételek mellett sem képesek árbevételükkel fedezni a mu˝ködtetési ráfordításokat. Az eddigi hazai (fo˝városi) tapasztalatok is alátámasztják azt a tényt, hogy az égetési költségeknek rendszerint 30-40%-a fedezheto˝ a ho˝hasznosítás árbevételébo˝l. A fennmaradó költséghányadot az önkormányzatok és a lakosság befizetéseibo˝l (hulladékkezelési díj) kell fedezni. Megjegyzendo˝, hogy az energiaárak fokozatos növekedésével a jövo˝ben ez az állapot lényegesen javulhat. A települési hulladékégeto˝ mu˝vek mu˝ködtetését tehát nem lehet az üzleti vállalkozásokhoz hasonlóan nyereségorientáltan vizsgálni. Az eljárás alapveto˝ feladata a hulladék hatékony ártalmatlanítása, amelynek ráfordításait a visszanyerheto˝ energia hasznosításának bevételeivel lehet csökkenteni. Az üzemeltetési költségek egyik fo˝ eleme az amortizáció, amelynek részaránya rendszerint 35-50%. Nyilvánvalóan ennek mértéke a hatékonyabb, ugyanakkor egyszeru˝bb, de a környezetvédelmi követelményeket maradéktalanul teljesíto˝ mu˝szaki megoldások választásával csökkentheto˝. A hatékony, korszeru˝ mu˝szaki megoldások révén a saját energia, segédanyag, víz és póttüzelo˝anyag felhasználása, valamint a karbantartási-javítási ido˝- és ráfordításigény ugyancsak ero˝teljesen redukálható. Ezért is nagyon fontos, hogy a létesítmény mu˝szaki megoldásának kiválasztásánál a leheto˝ legkorszeru˝bb, megbízható üzemi tapasztalatokkal, referenciákkal rendelkezo˝ mu˝szaki változat mellett döntsenek, messzemeno˝kig figyelembe véve a konkrét helyi adottságokat és feltételeket (lásd 6. fejezetben). A dinamikus költségszámítást alkalmazó, a beruházási és az üzemeltetési költségeket együttesen számításba vevo˝ gazdasági értékelés vezethet csak hosszú távon a legkedvezo˝bb megoldás kiválasztásához.

33

4

˝ SZAKI 5. A HULLADÉKÉGETÉS JOGI, MU ˝ SZABÁLYOZÁSÁNAK ELOÍRÁSAI

Települési hulladékégeto˝ berendezés kizárólag környezeti hatásvizsgálaton alapuló környezetvédelmi engedély birtokában létesítheto˝. A környezeti hatásvizsgálat tartalmi és formai követelményeit a 20/2001. (III.14.) Kormányrendelet rögzíti. A létesítmény mu˝ködtetéséhez az egységes környezethasználati engedélyezési eljárás szabályairól szóló 193/2001. (X.19.) Kormányrendelet követelményeit teljesíto˝ egységes környezethasználati engedély szükséges. A telepítési hely kiválasztása szempontjából kiemelten kell kezelni a levego˝ védelmével kapcsolatos jogszabály – (21/2001. (II.14.) Kormányrendelet – elo˝írásait, különös tekintettel a szükséges védelmi övezet nagyságára. A hulladékégetés technológiai kibocsátási határértékeit és az égetés technológiai elo˝írásait (levego˝tisztaság-védelmi) hazánkban elo˝ször a 11/1991. (V.16.) KTM rendelet szabályozta. Az EU 2000/76/EK hulladékégetésro˝l szóló irányelvének alapján kidolgozásra került a vonatkozó új hazai jogszabály, amely a hulladék égetésének mu˝szaki követelményeit és a hulladékégetés levego˝tisztaság-védelmi és vízmino˝ség-védelmi technológiai kibocsátási határértékeit rögzíti (3/2002. (II.22.) KÖM rendelet). Az új jogszabály elo˝írásait a rendelet hatálybalépését követo˝en létesítendo˝ új égeto˝berendezésekre kötelezo˝ alkalmazni, míg a meglévo˝ létesítmények esetében a 11/1991. (V.16.) KTM rendelet elo˝írásai 2004. dec. 31-ig maradnak hatályban. A meglévo˝ létesítményeket ez ideig az új elo˝írásoknak megfelelo˝en korszeru˝síteni kell, ellenkezo˝ esetben azok tevékenységét be kell szüntetni.

35

5

˝ MU ˝ LÉTESÍTÉSÉNEK 6. A HULLADÉKÉGETO ˝ ˝ KÉSZÍTÉS ELOKÉSZÍTÉSE, A DÖNTÉSELO ÉRTÉKELÉSI SZEMPONTJAI, ALKALMAZÁSI ÉS TELEPÍTÉSI FELTÉTELEK

A hulladékégeto˝ mu˝ létesítésének elo˝készítése (tervezése) során, hasonlóan bármely más hasznosítási vagy ártalmatlanítási eljárás alkalmazásához, mindig a teljes rendszert kell vizsgálni, azaz a teljes hulladékkezelési folyamatot kell mu˝szaki, gazdasági és környezetvédelmi szempontból elemezni, beleértve a gyu˝jtést, a szállítást, a mu˝ködtetni tervezett feldolgozási technológiai rendszer üzemeltetését, karbantartását és kiszolgálását, valamint a maradékok további kezelési igényét. A tervezési tevékenység elo˝feltétele a cél egyértelmu˝ meghatározása. A tervezés végcélja általában olyan optimális megoldás, amely a leheto˝ legjobb mu˝szaki és környezetvédelmi eredmény mellett a legkedvezo˝bb munkafeltételeket és az elérheto˝ legjobb gazdasági hatásfokot is nyújtja. A tervezésnek mindig az adott feladat és a megoldás leheto˝ségeinek egybevetésére kell támaszkodnia, tervezési változatok kidolgozásával. Égeto˝mu˝ kiválasztása esetében a helyes rendszerszemléletu˝ megoldás, ha nem egy kiemelt kritérium (pl. legtöbb esetben a gazdasági szempontok) szerint választanak a lehetséges változatokból, hanem minden lényegesebb mu˝szaki, gazdasági és ökológiai tényezo˝ együttes mérlegelésével keresik meg a helyi körülményeknek legjobban megfelelo˝ változatot. A döntéselo˝készítési és tervezési munka során szükséges alapinformációk: • a feldolgozandó települési szilárd hulladék mennyisége, keletkezésének üteme, mino˝ségi jellemzo˝i (elso˝sorban a kalorikus tulajdonságok, a kémiai és az anyag szerinti összetétel) és azok ido˝szakos ingadozása, továbbá mindezek várható változási tendenciája; • az alkalmazott gyu˝jtési, tárolási és szállítási módszerek mu˝szaki és gazdasági jellemzo˝i; • a telepítési, területi adottságok: közmu˝vesítettség, természeti adottságok, építési hatósági elo˝írások, rendelkezésre álló terület nagysága és bo˝vítési leheto˝ségei, meteorológiai viszonyok; • az elo˝állított energiahordozó(k) felhasználási kondíciói; • a maradékok továbbkezelési (elhelyezési) leheto˝ségei; • az adott régió és a közvetlen környezet közösségeinek hozzáállása, együttmu˝ködési készsége.

37

6

˝ MU ˝ LÉTESÍTÉSÉNEK ELO ˝KÉSZÍTÉSE A HULLADÉKÉGETO

A döntés során figyelembe veendo˝ lényegesebb értékelési szempontok 1. • • • • • • • • • • • • • •

Mu˝szaki szempontok: az üzemelési tapasztalatok, referencia háttér, a technológia korszeru˝sége, a technológia és az alkalmazott gyu˝jtési-szállítási rendszer összehangoltsága, a maradékok utókezelési (ártalmatlanítási) igénye és feltételei, a technológia érzékenysége, rugalmassága a hulladékmennyiség és a mino˝ségi jellemzo˝k tekintetében egyaránt, az üzemvitel mu˝szaki összetettsége, bonyolultsága, a méro˝- és szabályozórendszer kialakítása, az alkalmazott füstgáztisztítási rendszer jellemzo˝i, az üzembiztos mu˝ködés garanciái, karbantartási és javítási gyakoriságok, az üzemeltetés munkaero˝igénye, az üzemeltetés anyag-, segédanyag-, energia- és vízigénye, az épület- és területigény, infrastrukturális feltételek, a többcélú alkalmazhatóság, kapacitásbo˝vítési leheto˝ségek, alternatív szükségmegoldások kiépítésének igénye, a megvalósítás elo˝készítettsége (pénzügyi, mu˝szaki, szervezési).

2. Környezetvédelmi szempontok: • az adott térségben érvényes környezetvédelmi elo˝írások betarthatósága, • a munkaegészségügyi, biztonságtechnikai és tu˝zvédelmi elo˝írások betarthatósága.

6

3. Kereskedelmi, gazdasági szempontok: • az elo˝állított energiahordozó(k) értékesítési leheto˝ségei (átvételi feltételek, árak stb), • a beruházási költségek, • az üzemeltetési költségek és az elmaradó veszteségek. Fontos, hogy a gazdasági értékelés dinamikus költség-hozam elemzéssel történjen. A fejlesztés többnyire hosszú ido˝tartamra szól – rendszerint több évtizedre –, ezért legalább középtávú gazdasági elemzés szükséges. Az alkalmas égeto˝berendezés kiválasztásánál alapveto˝en a feldolgozandó hulladék jellemzo˝ibo˝l és mennyiségébo˝l kell kiindulni. Mindig elo˝nyben részesítendo˝k a hasonló feladatra másutt már jól használt eljárások (üzemelési tapasztalatok, referenciák).

38


A települési szilárd hulladékot égeto˝ létesítmények telepítésénél a helykiválasztást dönto˝en meghatározzák egyrészt a hulladék gyu˝jtési-szállítási költségei (az égeto˝mu˝vet leheto˝leg a hulladékkeletkezési súlypontban vagy ahhoz közel célszeru˝ telepíteni), másrészt a ho˝ értékesítés helyi leheto˝ségei. A két egymásnak sokszor ellentmondó szempont gazdasági vonzatainak figyelembevételével kell az ökonómiailag elfogadható megoldást megtalálni (a hulladékkezelési teljes rendszer költségoptimalizálásával). Fenti általános döntési paraméterek után tekintsük át az európai tapasztalatok alapján összegezheto˝, a jövo˝beni hazai megvalósításnál figyelembe veendo˝ konkrét döntési megfontolásokat. • A hulladékégetés magas beruházási és üzemeltetési költségei miatt égeto˝mu˝ létesítése elso˝sorban nagyobb városokban, illetve su˝ru˝n lakott régiókban ajánlott. Az adott teljesítményu˝ égeto˝mu˝vek fajlagos beruházási és üzemeltetési költségeit ero˝sen befolyásolja, hogy milyen füstgáztisztítási megoldással, milyen maradékanyag kezelési alrendszerrel rendelkeznek és milyenek az energiahasznosítási leheto˝ségek az adott térségben. A fajlagos égetési költségek ero˝teljes csökkentése a tapasztalatok szerint 80-100-ezer t/év égetési teljesítmény felett érheto˝ el. • Lényeges feltétel, hogy az égetendo˝ hulladék fu˝to˝értéke az év túlnyomó részében haladja meg a 6000-6500 kJ/kg értéket, biztosítva ezáltal az önfenntartó égést. A tervezésnél figyelembe kell venni egyes másodnyersanyagként hasznosítható összetevo˝k (papír, mu˝anyag, fém és üveg) és a biológiailag hasznosítható szerves hulladék (zöld- és biohulladék) elkülönített, szelektív gyu˝jtésének hatását. • Alapfeltétel az égetéskor felszabaduló ho˝energia hasznosítása. Energetikai szempontból legelo˝nyösebb megoldást a fu˝tési célú távho˝termelés, valamint a kapcsolt villamosenergia- és távho˝termelés megoldásai jelentik. A távho˝szolgáltatás leheto˝sége értelemszeru˝en függ a telephely megválasztásától, illetve a távho˝ fogyasztói rendszer meglététo˝l és nagyságától. Ha nincs leheto˝ség a keletkezo˝ ho˝ technológiai vagy kommunális hasznosítására, akkor a kondenzációs villamos energiatermelés jelenti a megoldást. A villamos energia értékesítési díja az utóbbi években jelento˝sen emelkedett és így az égetési költségek mintegy 30-40 %-a fedezheto˝ a go˝z- és villamos energia együttes értékesítési árbevételébo˝l (fo˝városi tapasztalat). • A beruházási költségek nagysága miatt az égetési költségek jelento˝s hányadát teszik ki az amortizációs költségek, ezért az utóbbi ido˝ben ennek redukálására törekednek: 39

6


– A névleges éves teljesítmény meghatározásánál a minimális mértéku˝ biztonsági tartalékkapacitás beépítésével, amit a korszeru˝ berendezések üzembiztonságának jelento˝s növekedése tett leheto˝vé (ma már 7500-8000 üzemóra/év rendelkezésre állást tervezhetnek). – Az egységteljesítmények emelésével, aminek következtében jelenleg az égeto˝blokkok 12-15 t/h teljesítményu˝ egységekbo˝l épülnek, például egy 15/h névleges teljesítményu˝ égeto˝egység 7500 h/év üzemido˝vel kb. 100 ezer t/év átlagos éves feldolgozási kapacitást tud biztosítani. – A beruházási és üzemelési költségekben egyaránt jelento˝s arányt képviselo˝ füstgáztisztítás és a kapcsolódó maradékkezelés egyszeru˝bb felépítésu˝, de a környezetvédelmi követelményeket kifogástalanul teljesíto˝, hatékony füstgáztisztító rendszerek megvalósításával.

6

• Az égeto˝mu˝ mu˝ködésének másik alapveto˝ követelménye az üzemeléssel járó környezetszennyezés minimalizálása, ami egyrészt a kibocsátott füstgázok károsanyag-tartalmának a jogi szabályozás által megkövetelt határértékek alá csökkentésének megvalósításában, másrészt a szilárd égetési maradékok továbbkezelésének, ártalmatlanításának szükségességében jelentkezik. Az alkalmazott és számos referenciával rendelkezo˝ korszeru˝ füstgáztisztítási eljárások a korábban említett EU-irányelv követelményeit maradéktalanul teljesíteni tudják. A környezetvédelmi követelményekre és nem utolsó sorban a gazdasági vonzatokra tekintettel is elo˝térbe kerülnek a szennyvízmentes füstgáztisztítási eljárások. A szilárd égetési maradékok közül (salak, füstgáztisztítási maradék pernyével együtt) a salak mu˝szaki védelemmel ellátott települési hulladéklerakón ártalmatlanítható. Hasznosítására számos fejlesztés van folyamatban, de ezek gyakorlati alkalmazására még nem került sor. A füstgáztisztítási maradék veszélyes hulladékként kezelendo˝ és vagy veszélyes hulladéklerakón, vagy elo˝kezelést (beágyazást) követo˝en mu˝szaki védelemmel ellátott nem veszélyes hulladéklerakón ártalmatlanítható.

40

7. A HULLADÉKÉGETÉS HAZAI ALKALMA˝ SÉGEI, A REGIONÁLIS ZÁSI LEHETO LÉTESÍTMÉNYEK SZÜKSÉGESSÉGE

Az elo˝zo˝ekben kifejtettek alapján és tekintettel arra, hogy teljesíteni kell az EUkövetelményeket, azaz hosszú távon a teljes települési szilárd hulladékmennyiség 20-25%-át kívánjuk termikusan hasznosítani, az országban 10-15 éves távlatban további 4-5 regionális, energiahasznosítással mu˝ködo˝ hulladékégeto˝ mu˝ megvalósítása szükséges. Ezek létesítményenkénti kapacitásának gazdasági okokból igényelt nagyságrendje, minimum 80-100 ezer t/év, ami – figyelembe véve a háztartási hulladékkal együtt égetheto˝ nem veszélyes termelési-szolgáltatási szilárd hulladék mennyiségét is –, legalább kb. 250-300 ezer lakosú vonzáskörzet hulladékának feldolgozását igényli. A gyu˝jtés-szállítás költségeit is figyelembe véve ez kizárólag a nagyvárosok és a nagyobb laksu˝ru˝ségu˝ régiók számára jelent reális és a lakosság által megfizetheto˝ mu˝szaki alternatívát. Természetesen nem lehet kizárni olyan egyedi leheto˝ségeket, ahol különbözo˝ okokból (pl. idegenforgalmi, vízmino˝ség -védelmi, természet- és tájvédelmi) a megfelelo˝ hulladéklerakó helyek megvalósítása nehézségekbe ütközik és az egyéb hulladékhasznosítási, -ártalmatlanítási eljárások ráfordítási igénye összevetheto˝ a termikus hasznosítással. Ekkor a gazdasági realitások és az érintett lakosság anyagi teherbíró képességének, valamint a környezetvédelmi követelményeknek az együttes figyelembe vétele alapján kisebb kapacitású égeto˝mu˝ telepítése is indokolt lehet. A jelenlegi ismeretek szerint a hazai gazdasági realitások – elso˝sorban az érintett lakosság anyagi teherbíró képességének szu˝kössége miatt – rövid távon (1-2 éven belül) nem teszik leheto˝vé a meglévo˝ termikus hasznosítási kapacitás bo˝vítését, azaz új települési hulladékégeto˝k létesítését. Az elkövetkezo˝ évtizedben a mu˝szaki védelemmel ellátott új lerakók – mint ártalmatlanítási alaprendszer – teljes köru˝ kiépítésére és a kapcsolódó szelektív hulladékgyu˝jtés széles köru˝ elterjesztésére, valamint a biológiailag bontható szervesanyag-tartalom komposztálásos hasznosítására szükséges koncentrálni és erre építkezve ajánlatos a nagy teljesítményu˝, hatékony és hosszú távú megoldást, kiváló energetikai hasznosítást biztosító termikus eljárások szélesebb köru˝ hazai alkalmazását szorgalmazni. A rendezett hulladékkezelés mint végso˝ ártalmatlanítás a hulladékkezelési rendszerbo˝l teljesen nem küszöbölheto˝ ki, hiszen minden hasznosítási és ártalmatlanítási eljárásnak van csak lerakással kezelheto˝ maradéka, azon kívül bizonyos hulladékféleségek ártalmatlanítása a jelen ismeretek szerint lerakás nélkül nem

41

7

˝SÉGEI A HULLADÉKÉGETÉS HAZAI ALKALMAZÁSI LEHETO

oldható meg. A termikus és egyéb hasznosítási módszerekkel viszont a lerakandó mennyiségek ero˝teljesen csökkentheto˝k és így a regionális lerakók élettartama lényegesen növelheto˝. Gyakorlatilag ezt a koncepciót jeleníti meg az Országos Hulladékgazdálkodási Terv ütemezett fejlesztési programja, amely az új települési hulladékégeto˝ mu˝vek megvalósítását a 2010 utáni ido˝szakban látja reálisan tervezheto˝nek. A hulladékégetésre vonatkozó új jogszabály külön kitér a hulladékokból mechanikai, fizikai elo˝kezeléssel elo˝állított szilárd tüzelo˝anyagok hagyományos, fosszilis tüzelo˝anyagokat alkalmazó energetikai és ipari létesítményekben történo˝ energetikai hasznosítására is. Tekintettel arra, hogy ezek a megoldások nem a települési szilárd hulladék klasszikus hulladékégetési módszereire, hanem az alkalmas elo˝kezeléssel a hulladék egy részébo˝l elo˝állított szilárd tüzelo˝anyag másodlagos energetikai hasznosítására irányulnak és nem elso˝dleges céljuk a települési szilárd hulladék termikus kezelése (hasznosítása és ártalmatlanítása), a kérdéskörrel jelen szakmai anyag nem foglalkozik.

7

42

A TELEPÜLÉSI SZILÁRDHULLADÉK TERMIKUS KEZELÉSE

Recommend Documents