Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a enviromentální techniky
Současné trendy v oblasti termického zneškodňování odpadů Bakalářská práce
Brno 2006
Vedoucí bakalářské práce:
Vypracovala:
Ing. Josef Los, Ph.D.
Alžběta Vykouřilová
2
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma „Současné trendy v oblasti termického zneškodňování odpadů“ vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury.
Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům.
V Brně, dne 12. května 2006
................…………………… Alžběta Vykouřilová
3
Poděkování
Dovolte mi, abych co nejsrdečněji poděkovala celému kolektivu vyučujících a pracovníků agronomické fakulty Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, obzvláště pak vedoucímu mé bakalářské práce, panu Ing. Josefu Losovi, za jejich poznatky, péči a starostlivost při mém studiu a při vyhotovení této mé bakalářské práce.
4
Resume
The aim of this work is to sum up existing findings and possibilities of modern thermic disposal of waste, which task is approached not only from theoretical, technological and descriptive viewpoints but also a concrete example is used for illustration. In the introductory part the history and the current state of waste incineration practises are described including the current legislative directives in this field. The follow-up part includes description of used methods of thermic disposal of waste; this part also deals with waste as possible fuel and the properties of waste are looked into. Moreover the technologies of thermic disposal are included too. Subsequently constructional requirements for the run of incinerating works are analysed, especially from the viewpoint of incinerators. A separate chapter is then made up by an essay on the products of waste incinerating process and utilisation of some of these products stressing especially utilisation of waste heat. The conclusion includes a detailed description of a concrete example how an incineration process can be operated, which is an incinerating plant of municipal waste SAKO Brno JSC. This description includes concrete solutions and ways how to modernize this plant and complement it with other technologies for utilisation of municipal waste and waste heat.
5
Obsah I. Úvod .............................................................................................................................................................. 6 II. Současný stav ........................................................................................................................................... 6 II.1. Historie................................................................................................................................................... 6 II.2 Produkce odpadů.................................................................................................................................... 7 II.3. Legislativa .............................................................................................................................................. 7 III. Cíle práce................................................................................................................................................... 8 IV. Termické metody..................................................................................................................................... 8 IV.1 Odpad jako palivo a jeho vlastnosti ....................................................................................................... 8 IV.2 Členění termických metod ................................................................................................................... 10 IV.3 Technologie spalování odpadů ............................................................................................................ 10 IV.4 Pyrolýza odpadů .................................................................................................................................. 13 IV.5 Zplyňování odpadů .............................................................................................................................. 14 V. Zařízení pro termické zpracování odpadů ....................................................................................... 14 VI. Produkty termických procesů ........................................................................................................... 20 VII. Využití odpadního tepla...................................................................................................................... 24 VIII. Příklad a doporučení.......................................................................................................................... 25 VIII.1 Spalování odpadu v SAKO Brno a.s................................................................................................. 25 VIII.2 Projekt „Odpadové hospodářství Brno“............................................................................................ 27 IX. Závěr......................................................................................................................................................... 30 Přílohy............................................................................................................................................................ 31 Příloha č. 1: Protokol o zkoušce č. 1062/1/2006 – půlroční vzorek škvára ................................................. 31 Příloha č. 2: Protokol o zkoušce č. 1062/2/2006 – půlroční vzorek škvára ................................................. 33 Příloha č. 3: Protokol o zkoušce č. 1062/3/2006 – půlroční vzorek škvára ................................................. 35 Příloha č. 4: Schéma technologického procesu spalování odpadu v SAKO Brno a.s. ................................. 37 Příloha č. 5: Protokol o zkoušce č. 18789/1/2005 – solidifikát.................................................................... 38 Příloha č. 6: Protokol o zkoušce č. 6116/5/2005 – solidifikát-směsný vzorek............................................. 40 Příloha č. 7: Protokol o zkoušce č. 6116/6/2005 – solidifikát-směsný vzorek............................................. 42 Příloha č. 8: Příklad okamžitých emisních hodnot spalovny SAKO Brno a.s. ............................................ 43 Příloha č. 9: Příklad půlhodinových průměrných emisních hodnot spalovny SAKO Brno a.s.................... 44 Příloha č. 10: Příklad denních průměrných emisních hodnot spalovny SAKO Brno a.s. ............................ 45 Příloha č. 11: Příklad měsíční průměrné emisní hodnoty spalovny SAKO Brno a.s. .................................. 46 Příloha č. 12: Přehled o množství navezených odpadů k energetickému využití a s ním související množství vzniklých odpadních produktů po jeho spálení ............................................................................ 47 Literatura....................................................................................................................................................... 48
6
I. Úvod Nárůst odpadu, jak komunálního, tak průmyslového je spojen s rozvojem společnosti. Vznikající množství odpadu je problém, který vede k zamyšlení a nutnosti hledání metod, jak tento odpad účinně zneškodnit, popřípadě jak nejlépe využít jeho energetický potenciál. Prioritními aspekty pro návrh zařízení na termické zpracování odpadu je ekologické hledisko, tedy jak postupovat nejšetrněji v ohledu k životnímu prostředí a celkový hospodárný provoz. V současné době tento způsob zpracování a využívání odpadu představuje jednu z nejvyužívanějších metod. Předností je vysoká redukce objemu odpadu asi o 70-90 %, čímž se sníží i závadnost odpadu a následného energetického využití, které se stává čím dál tím více rozmanitější. Možnost využití tepla, uvolněného při spalování odpadu, nebo přeměna na jinou formu energie pro komunální nebo průmyslové využití. V současné době je termické zpracování chápáno jako forma recyklace energie odpadů.
II. Současný stav II.1. Historie Spalování odpadu1 se rozvinulo koncem 19. století v průmyslově vyspělých zemích. K větší míře rozvoje došlo až po druhé světové válce, jako následek zvýšení objemu odpadu. Celkový nárůst je patrný až v posledních 20 letech. Liší se však podíl spalovaného odpadu v různých vyspělých zemích a pohybuje se od 10-80 %. U nás první spalovna komunálního odpadu byla postavena v roce 1905 V Brně i jako první v Rakousko-Uherské monarchii, která využívá energetického potenciálu z odpadu. Po druhé světové válce došlo k nárůstu odpadu, a tím i otázka zneškodňování a energetického využití odpadu. Začaly vznikat spalovny, na kterých je se již vyžaduje využití tepelné energie. Spalování podlehly nejrůznější materiály, které však přinášely další problémy, a to emise a imise ze spalování. To vedlo k legislativnímu rozvoji. Proto přesnost na parametry, provoz a
1
Obroučka, 2001
7
výstavbu spaloven byla důslednější. Vývoj technologie se soustředil na zachycení SO2 a mnohem závažnější NOx. II.2 Produkce odpadů V současné době jsou na území ČR 3 spalovny komunálního odpadu: 1. V Brně od roku 1989 s kapacitou 240 000t/rok 2. V Praze od roku 1998 s kapacitou 310 000t/rok 3. V Liberci od roku 1999 s kapacitou 96 000t/rok
Celková produkce odpadu v ČR dosahuje 48 mil.t/rok, z čehož komunální odpady tvoří cca 1/10. Množství odpadu, zejména komunálního neustále vzrůstá a značně se mění jeho složení. Z toho potřebná výhřevnost se pohybuje okolo 8 000-13 000 MJ/t. V zemích EU se více než polovina odpadů využívá energeticky nebo materiálově.Trendem je odstup od přímého ukládání odpadů na skládku a přechod k termickému a materiálovému využití.
II.3. Legislativa Zákon o odpadech č. 185/2001 Sb. ve znění pozdějších předpisů definuje v oblasti termického zpracování odpadů zařízení k tomuto způsobu jejich zpracování na spalovny odpadů (s energetickým využitím) a zařízení k odstraňování odpadů. Spalování odpadů je věnována část Zvláštní ustanovení pro spalování odpadů (§ 22 a § 23) a dále pak obzvláště § 14 a § 20.
Odpad lze dle ustanovení zákona o odpadech spalovat pouze tehdy, jsou-li splněny podmínky stanovené právními předpisy o ochraně ovzduší (zákon č. 86/2002 Sb. o ochraně ovzduší ve znění pozdějších předpisů) a podmínky zákona č. 694/2004 o hospodaření s energií. Na odpadový zákon navazující vyhláška č. 383/2001 Sb. zakazuje znečišťovat okolí spaloven prachem a nařizuje ukládat popílek ze spaloven jednodruhovou skládku jen po úpravě stabilizací.
8
Ze směrnic Evropské unie, zabývajících se problematikou spalování odpadu a spaloven je nutné se zmínit o Směrnici (2000/76/EC) o spalování odpadu, která nahradila Směrnice 94/67/EC a 89/369/EC.
III. Cíle práce Cílem této práce je shrnout dosavadní poznatky a možnosti moderního termického zneškodňování odpadů nejen po stránce teoretické, technologické a popisné, nýbrž i na konkrétním příkladu. Současně by měla být popsána a navržena řešení, jakým způsobem lze spalovnu odpadů modernizovat a vybudovat v návaznosti na její provoz i další případná doplňková zařízení na nakládání s odpady a jeho využitelnými složkami a dalšího využití odpadních produktů ze spalování (např. teplo).
IV. Termické metody Jako termické lze souhrnně označit technologie, při nichž dochází k působení na odpadní látku teplotou, která přesahuje mez chemické a fyzikální stability odpadu2. Tímto způsobem jsou přeměněny původně nebezpečné látky v hořlavých odpadech na poměrně neškodné produkty. Uvedené termické metody nejsou konečným produktem odstranění odpadů. Vznikají vedlejší produkty jimiž je popel a plynné látky, které obsahují škodlivé pevné a plynné částice.
IV.1 Odpad jako palivo a jeho vlastnosti Spalováním lze zpracovat rozsáhlou škálu odpadů, vyskytujících se ve všech skupenstvích. Z tohoto hlediska lze odpady dělit3: 1. Pevné 2. Pastovité 3. Kapalné 4. Plynné Z hlediska spalitelných odpadů, podle výskytu a jejich vzniku je můžeme dělit na4: 2
Obroučka, 2001 Obroučka, 2001 4 Kuraš, 1994 3
9
1. Odpady komunální včetně kalů z čistíren odpadních vod 2. Odpady průmyslové 3. Odpady zemědělské a lesnické (bioodpady) 4. Odpady speciální Komunálním odpadem rozumíme odpadové materiály vznikající v městských aglomerací, které zahrnují tyto typy odpadu: tuhé odpady z domácností, uliční odpady, odpad z parků a zahrad, malý průmyslový odpad, odpad ze služeb, kaly z čistíren odpadních vod. Složení komunálního odpadu se neustále mění. Průmyslové odpady vznikají v průmyslových procesech a zahrnují široký okruh materiálů. Příkladem jsou odpady z chemického, textilního, dřevařského a strojírenského průmyslu. Odpady zemědělské a lesnické jsou zdrojem rozsáhlé škály spalitelných odpadů, jak při zpracování zemědělských plodin, tak při výrobě produktů z nich. Odpad speciální je obecně odpad, který má nebezpečné vlastnosti např. toxické, patogenní nebo explozivní. Zahrnout do této kategorie odpadů můžeme i odpady nemocniční. Plynné odpady vznikají kontaminací vzduchu znečišťujícími látkami nebo jako vedlejší produkt některých procesů a výrobních technologií.
Z pohledu spalování je možno odpady považovat za méněhodnotné palivo, které se vyznačuje nehomogenitou. Každé palivo je charakterizováno obsahem hořlaviny, vlhkostí a množstvím minerálních látek. Dalším důležitým parametrem paliva je množství tepla, které je udáván pomocí spalného tepla a výhřevností.
Spalné teplo je množství tepla, které se vyvine dokonalým spálením jednotkového množství paliva, jestliže se spaliny ochladí na původní teplotu paliva a voda po spálení zůstane v původním stavu. Výhřevnost je množství tepla, které vznikne dokonalým spálením jednotkového množství paliva , jestliže se spaliny ochladí na původní teplotu paliva a voda po spálení zůstane v plynném stavu. Palivo –odpad je schopný samostatného hoření jen za předpokladu, že obsahuje dostatečné množství hořlaviny.
10
IV.2 Členění termických metod Pro třídění termických procesů je možno přijmout jako základní kriterium charakter prostředí v reakční komoře, sloužící k ukládání odpadu určeného ke zneškodnění, charakterizovaný obsahem kyslíku vůči odpadní látce. Podle tohoto hlediska rozdělujeme5: Procesy oxidační: Je to proces termického zneškodnění odpadu, kdy je obsah kyslíku vyšší než hořlavých látek ve zpracovaném odpadu. Tento proces můžeme nazvat spalováním odpadu, což je chemická oxidace při vysoké teplotě, kdy organická hmota je přeměněna na teplo a vedlejší produkty. Procesy redukční: Při tomto ději je obsah kyslíku v reakčním prostoru nulový nebo nižší vzhledem k obsahu hořlavých látek ve zpracovaném odpadu. Tento proces se nazývá zplyňování, což je řízený tepelný rozklad odpadních látek při teplotách nad 800°C za nulového nebo velmi nízkého obsahu kyslíku v reakčním prostoru, který vede k přeměně materiálu na plynné hořlavé látky. Do této skupiny můžeme začlenit i pyrolýzu odpadů, je to tepelný rozklad organických odpadních látek za nepřístupu oxidačních medií v reakčním prostoru při teplotě v mezích od 500-1000°C, kdy vznikají z vysokomolekulárních organických látek jednoduché těkavé produkty a koks.
IV.3 Technologie spalování odpadů Spalování6 je složitý proces, při které vzniká prudká oxidační exotermní reakce . Tento proces je podmíněn řadou fází, jako je jejich vysušení a ohřev na zápalnou teplotu. K vysušení odpadu dochází za teplot od 50-150°C Zápalná teplota představuje minimální teplotu, při které dochází ke spontánnímu hoření. K tomu, aby spalování probíhalo daným způsobem za vzniku co nejméně škodlivých látek, je nutno zajistit několik zásadních podmínek: Dostatečné množství spalovacího vzduchu Dostatečný vývin tepla zajištění zdržení spalin
5
Obroučka, 2001
11
Spalovací režimy7: Rozumíme tím průběh tepelných toků, v závislosti na čase (to je doba zdržení odpadu ve spalovací komoře)
Režimy členíme na: 1. Periodicky pracující spalovací pece: U tohoto typu režimu se celá dávka odpadu vkládá do reakčního prostoru pece najednou a po procesu zneškodnění dochází po zchladnutí pece k vyjmutí tuhých zbytků a vyčištění pece, po níž je pec připravena k nasazení další dávky odpadu. Je to časově neustálený tepelný režim. 2. Kontinuálně pracující pece: Odpadní látka prochází pecí plynule či po dávkách, po dobu potřebnou pro uskutečnění procesu termického odstranění odpadu je tepelný režim ustálený a teploty a tepelné toky v určitém úseku jsou konstantní.
Spalovací režim je do značné míry ovlivněn konstrukčním provedením spalovací pece8. Z důvodu vyvinutí různých typů spaloven se setkáváme i s rozdílnými typy režimy spalování. U kontinuálně pracujících pecí můžeme uvést tři základní režimy spalování: Spalování na roštu: Tento způsob zneškodnění je jeden z nejstarších způsobů spalování pevných paliv, jejichž základem je rošt. Spalovací cyklus je rozdělen do 6 fází, probíhající postupně v závislosti na teplotách v reakčním prostoru. 1. Fáze vysoušení: Dochází k počátečnímu ohřevu a sušení odpadů sáláním zdiva pece i plamene, spalin a spalovacím vzduchem přiváděným pod rošt. Při dosažení teploty 100°C nastává přeměna vlhkosti v páru. 2. Fáze zplyňování : Sáláním klenby pece, plamene i spalin dochází k dalšímu ohřevu odpadu na teploty 250-600°C, za kterých dochází při kontaktu z kyslíkem ke zplyňování hořlavých látek-přeměna hořlavých látek na těkavé složky a vázaný uhlík. 3. Fáze lokálního hoření: Dochází na povrchu odpadu ke vznícení těkavých složek s přiváděným spalovacím vzduchem a ke vzniku místních ložisek hoření 4. Fáze prohořívání: Povrchovým odhoříváním se postupně prohořívá celý odpad a dalším přívodem spalovacího vzduchu vznikají nová ložiska hoření. 6 7
Včelák, 1993 Obroučka, 2001
12
5. Fáze hoření: Dochází k hoření za vzniku souvislé plochy s vyvinutým plamenem. Vzniká struska a rozpálená škvára-je nutno chladit. 6. Fáze vyhořívání: Uvolněné plyny a vzniklý polokoks postupně vyhořívají, dochází k uvolnění velkého množství tepla a ke zvýšení tepla na 1200°C.
Spalování v rotační peci: Výhodou u tohoto typu pece je způsob výměny tepla v reakčním prostoru. 1. Fáze vysoušení: Dochází k postupnému náhřevu a odstranění vlhkosti. 2. Fáze zplyňování: Lože odpadů se ohřívá, jak shora, tak i zespodu za současného promíchání odpadu. Dochází k přeměně hořlavých látek na těkavé složky a vázaný uhlík. 3. Fáze zapálení: Na povrchu lože odpadů vznikají lokální ložiska hoření. V důsledku otáčení pece dochází k jejich shlukování s postupným rozšiřováním na větší plochu odpadového lože. 4. Fáze prohřívání: Při vzrůstající teplotě odpadového lože na teplotu okolo 800°C dochází k postupnému prohořívání i do větších hloubek. 5. ¨Fáze hoření: Dochází ke zvýšení teploty na 1200°C, díky prohořívání zkoksovatělé části odpadu. 6. Fáze vyhořívání: Zbylé hořlavé části odpadu jsou spáleny.
Spalování v šachtové peci: Princip spočívá v postupném sázení odpadu shora na vyhřáté odpadové lože, přičemž klesající odpad prochází šachtou dolů proti stoupajícím spalinám a spalovacímu vzduchu. 1. Fáze vysušování a zapálení: Odpady jsou sušeny horkými spalinami, které jimi procházejí. Při postupném poklesu odpadu dochází k jejich odplynění a vniku ložisek hoření. 2. Fáze hoření: Dalším poklesem se dostává do oblasti vyšších teplot a dochází k intenzivnímu spalování. 3. Fáze vyhořívání: V souvislosti s poklesem nastává vyhořívání zbytků hořlavých látek v odpadech, které je provázeno dalším zvýšením teploty . 4. Fáze chlazení: Vzniklý popel klesá dolů a proti němu je přiváděn studený vzduch. 8
Filip, Oral, 2005
13
Režim spalování u periodicky pracující pece je obdobou procesů probíhajících při spalování na roštu u kontinuálně pracující pece, zásadní rozdíl mezi nimi, jak výše popsáno, je ve způsobu dodávání odpadu do pece.
IV.4 Pyrolýza odpadů Pyrolýzou odpadů9 rozumíme termický rozklad organických materiálů za nepřístupu oxidačních médií, jež vede ke vzniku jednotlivých plynných, kapalných a pevných frakcí. Podstatou pyrolýzy je přeměna vysokomolekulárních látek na nízkomolekulární, dochází tedy k jeho rozpadu na těkavé produkty a koks. Proces probíhá v teplotním rozmezí od 150-1000°C. Vlastní průběh pyrolýzního procesu závisí na druhu a vlastnostech výchozího materiálu, obsahu vlhkost, pyrolýzní teplotě a reakční době. Pyrolýzní proces lze rozdělit do fází10: 1. Okolo teploty 200°C dochází k vysušení materiálu a odštěpení vody za vzniku vodní páry. Je nutno dodávat velké množství tepla. 2. V teplotním rozmezí od 200-500°C dochází k suché destilaci a k přeměně organických látek na plynné a kapalné organické produkty a pevný uhlík. 3. Při teplotě od 500-1000°C jsou produkty suché destilace štěpeny a vznikají stabilní látky. Kvalita vznikajících produktů a tepelná účinnost závisí na kvalitě vstupního materiálu a podmínkách procesu. Při nízkých teplotách dochází k vyššímu výnosu dehtu a koksových frakcí. U vyšších teplot vzniká pyrolýzní plyn. Pyrolýzní proces může probíhat v komorových nebo rotačních pecí navazující na termoreaktor. Do reakční komory je vkládán odpad, ta je vytápěna z vnějšku spalinami. Tento způsob termického zneškodnění je použitelný pro odpady s poměrně konstantním složením.
9
Obroučka, 2001 Filip, Oral, 2005
10
14
IV.5 Zplyňování odpadů Podstatou11 je přeměna uhlíkatých materiálů za teplot nad 800°C na hořlavé plynné látky a to za přístupu malého množství vzduchu nebo jiného oxidačního média, čímž dochází k další přeměně vzniklého koksového zbytku na plynné produkty. Uvedený proces probíhá za vysokých teplot, díky čemuž odpadají problémy s tvorbou vysoce toxických dioxinů, furanů a polycyklyckých aromatických uhlovodíků.
V. Zařízení pro termické zpracování odpadů Zařízení12 pro termické zpracování odpadů lze rozdělit podle různých hledisek. V kapitole II bylo již zmíněno rozdělení termického zařízení podle technologického hlediska na pece spalovací, pyrolýzní a zplyňovací. Dalším kritériem pro rozdělení může být výkon zařízení, nebo-li pece: 1. Pece s malým výkonem asi do 1t/hod 2. Pece se středním výkonem asi do 1-5t/hod 3. Pece s vysokým výkonem přes 5t/hod
Dále podle skupenství odpadu: 1. Pece na smíšený odpad 2. Pece na plynný odpad 3. Pece na kapalný odpad 4. Pece na pastovitý odpad 5. Pece na pevný odpad
Podle původu zneškodnění odpadu: 1. Pece na komunální odpad 2. Pece na odpad lesnický a zemědělský 3. Pece na zvláštní a nemocniční odpad 4. Pece na veterinární odpad 5. Pece kremační
11 12
Obroučka, 2001 Štulír, 2002, Obroučka, 2001
15
Podle využití energie: 1. Pece, které nevyužívají energii 2. Pece využívající energii Nejčastěji jsou však tříděny podle konstrukčních hledisek13: A) Roštové pece 1. Pece s pevnými rošty
Rovné rošty
Šikmé rošty
2. Pece s pohyblivými rošty
Natřásací
Pásové
Posuvné
Otočné
Válcové
B) Bubnové rotační pece C) Šachtové pece 1. kuplovny 2. šikmé pece D) Etážové pece E) Muflové pece F) Fluidní pece G) Komorové pece H) Prostorové pece I) Kremační pece J) Speciální pece
Roštové pece jsou používány především ke spalování komunálního odpadu a některých tuhých odpadů. Základem je spalování na roštech, které se člení, jak už bylo uvedeno na pece s pevnými rošty a pece pohyblivými rošty.
13
Filip, Oral, 2005
16
Pece s pevnými rošty: tyto pece jsou určeny pro malé výkony. Existují v různých variantách, které se liší konstrukcí roštu, vhazů a systému dohořívání. Pece pracují periodicky obvykle jsou sestaveny ze spalovací komory, a na ni navazující komora dodatečného spalování. Odpad je vkládán do reakční komory pomocí vhazové šachty umístěné v horní části a uzavřené pecními dvířky. Reakční komora je vybavena 1 nebo několika podpůrnými hořáky, které jsou určeny na dosažení požadované teploty a následné stabilizaci hoření odpadu. Odpad padá na rošty, kde je spalován. Spalovací vzduch je dodáván pomocí ventilátoru pod roštem, který může být rovný, šikmý nebo stupňovitý. Vzduch může být dodáván i sekundárně, a to pomocí trysek umístěné nad roštem. Spaliny z reakční komory jsou vedeny do komory dodatečného spalování, která je také vybavena hořákem případně i tryskami na přívod dodatečného vzduchu, který zajistí vyhoření nespálených plynných částí. Za pece se zařazují chladiče, odlučovače a exhaustor. Vzhledem k periodickému provozu se tyto pece staví bez využití odpadního tepla.
Pece s pohyblivými rošty: Použití má zajistit spolehlivý a rovnoměrný průchod tuhých odpadů spalovacím prostorem a plynulé odstranění popela. Odpad je pomocí násypky a podavače přiváděn do vstupní části spalovací komory na rošt. Ten se skládá ze soustavy roštnic různého tvaru, který je přizpůsoben vlastnostem odpadu a podmínkám spalovacího procesu. Mezery vznikající na roštové ploše umožňují přívod spalovacího vzduchu k odpadu. Pohyblivost roštu může být pásové, posuvné, válcové, natřásací a otočné.Vzduch je přiváděn pod rošt pod tlakem a rozdělen mezi jednotlivé tepelní zóny. Spalovací komora je vybavena hořákem. Vzniklé plynné produkty jsou vedeny do komory dodatečného spalování, která je rovněž vybavena hořákem, které spalují dodatečné palivo zajišťující vyhoření nespálených složek. Tato koncepce spalování nemá dobré předpoklady pro ekologicky přijatelné řešení spalovací technologie. Zlepšení podmínek spalování se dosahuje novými konstrukcemi roštů a úpravou reakční komory.
Bubnové rotační pece: Lze v něm spalovat většinu druhů průmyslového odpadů, odpad komunální, kaly, pastovité, pevné i kapalné odpady. Základem je vyzděný
17
ocelový válec, který je otočný kolem podélné osy, jež je mírně nakloněna vůči horizontální rovině. Přední část je opatřena zapalovacím hořákem a násypkou pro přívod odpadu. V protilehlé části je odvod tuhých zbytků. Teplota v reakčním prostoru je od 800-1400°C.Odpad je veden na dohořívací rošty, kde je dokončeno dohořívání paliva. Spaliny jsou z reakčního prostoru odváděny do komory dodatečného spalování, kde jsou spáleny nerozložené škodliviny.
Šachtové pece: Patří sem kuplovny a šikmé pece. Prvním typem šachtové pece je kuplovna na spalování odpadu. Je tvořena šachtou vyzděnou šamotem, v jejíž spodní části je výsuvný rošt a pod ním uzávěr na odstraňování popela. Odpad je navážen shora a prochází jednotlivými teplotními pásmy. Nejprve probíhá sušení, odplynění a jeho spalování. Spalitelný vzduch je přiváděn ke spodní části šachty. Spaliny proudí vzhůru proti padajícímu odpadu. Odtok těchto spalin je v horní části pece. Šikmá pec je tvořena vyzděným pevným, šikmo uloženým válcem, který je v dolní části ukončený vynášecím roštem. Odpad je dávkován v horní části pece. Vlastní vahou klesá dolů, kde je spalován na šikmém roštu a popel je vynášen křížovými otočnými rošt. Mezi zásadní výbavu šikmé pece patří horkovzdušná komora s hořákem, kde se připravují horké spaliny, které jsou přiváděny pod šikmý rošt. V horní části šachtové pece jsou spaliny přiváděny do komory dosazovacího spalování a po vyčištění do komína.
Etážové pece: Zpracování kalů a odpadu s vysokou vlhkostí. Mají tvar stojatého válce rozděleným na etáže. Osou pece probíhá chladící hřídel, která je vybavena rameny zasahující do jednotlivých etáží. Na tyto ramena jsou nasazeny lopatky, aby došlo při otáčení hřídele k přívodu odpadu do pece shora od obvodu ke středu. Proti odpadu proudí spaliny ze spalovacího prostoru pece. Vrchní etáže jsou určeny k vysoušení, střední část ke spalování a dolní k chlazení zbytků. Spalovací vzduch je přiváděn zespodu, tedy v protiproudu vůči směru postupu odpadu. Spaliny jsou odváděny v horní části etážní pece.
Muflové pece: Pec pracuje periodicky, je vhodný pro spalování olejových kalů, vrtacích emulzí, zbytky z výroby paliv a laků. Odpad je navážen do zchladlé
18
prázdné pece. Jsou to pece bezroštové, v nichž je odpad ukládán na nístěj, která je ze spodu topena. Po uzavření je pec vyhřáta na požadovanou teplotu. Při teplotě okolo 900°C začíná spalování odpadu a vstřikování kapalných odpadů do hořáku komory druhotného spalování. Po ukončení spalování, zchlazení pece a vyhrabání škváry pec připravena na další navážku odpadu.
Fluidní pece:Tento typ je možné využít pro kapalný i pevný odpad. Je nutno zajisti stejnou zrnitost. Podstatou je vhánění spalovacího vzduchu zespod velkou rychlostí do vrstvy zrnitého odpadu, čímž dojde k nadnášení a zvětšení reakčního povrchu.
Komorové pece:Režim periodický. Jsou vhodné pro tuhý odpad. Tyto pece mají tvar komory s umístěnými podpůrnými hořáky. Odpad je nasazen na nístěj a po ohřátí na zápalnou teplotu pomocí hořáků dochází ke spalování. Spaliny odchází v zadní části stěny. Do dohořívací komory vytápěné hořákem. Manipulační otvor je v přední stěně pece.
Prostorové pece:jsou vhodné ke spalování kapalných odpadů. Jsou tvořeny ležatou nebo stojatou reakční komorou navazující na komoru dodatečného spalování, která může být samostatná nebo navazovat na Reakční prostor ve spalovacím prostoru.
Kremační pece: Periodická komorového typu určená ke spalování mrtvých těl, orgánů a ostatků. Tvar komory na níž je na plné dno umístěna rakev s ostatky.Pec má několik podpůrných hořáků, které slouží k počátečnímu vyhřátí pece a nastartování spalovacího procesu. Samotné spalování rakve s ostatky je bez přívodu tepla. Spalovací vzduch je dodáván tryskami. Kouřové plyny - spaliny hoření jsou vedeny do komory dodatečného spalování.
Dohořívací komory-druhý stupeň spalování:Horké spaliny s nespálenou hořlavinou proudí z prvního stupně spalování do dohořívací komory. Zde jsou za přebytku kyslíku v plameni hořáku spáleny plynné nebo nespálené částice. Je tvořena z ocelové komory válcového nebo hranatého tvaru, která je uvnitř vyzděná
19
žáruvzdornou vyzdívkou. Objem a tvar je navrhován tak, aby byly splněny podmínky zdržené doby při předepsané teplotě spalin za posledním přívodem spalovacího vzduchu. Svým tvarem často navazuje na zařízení prvního stupně spalování, stejně tak i zařízení na využití tepla ze spalin je často tvarově pokračováním dosazovací komory.
Zařízení pro chlazení spalin a využití odpadního tepla: Produkce tepla ve formě horkých spalin, která opouští dohořívací komoru je příliš vysoká pro přímý vstup do zařízená na čištění spalin. Výběr vhodného způsobu chlazení spalin a využití jejich tepla závisí na výkonu spalovacího zařízení, složení odpadu, ceny energie a požadavcích na čištění spalin. Výměník tepla: Je to zařízení na výměnu tepelné energie mezi dvěma nebo více proudy pracovních látek. Účelem výměníku tepla v procesu termického zpracování odpadů je využití odpadního tepla spalin při jejich chlazení. Výměníky tepla můžeme rozdělit: Z hlediska provedení teplosměnných ploch. Do této skupiny můžeme zařadit výměníky trubkové, deskové a výměníky bez teplosměnných ploch. Podle uspořádání proudů pracovních látek ve výměníku. Například souproudé, protiproudé, křížové. Podle pracovního pochodu. Rekuperační, regenerační, kontaktní a směšovací. Podle způsobu přenosu tepla. Sem můžeme zařadit konvekční, sálavý a kombinovaný. Podle konstrukce výhřevné plochy. Nejrůznější typy výměníků např.bubnový, skříňový, deskový, trubkový, hadový, žebrový atd.
Zařízení na odprášení a čištění spalin: Prachové částice představují hlavní zdroj potenciálních emisí spaloven. Mohou být zachycovány různými typy odlučovačů, které pracují na základě rozdílných principů. Tato zařízení lze dělit dle principu funkce na odlučovače mechanické, elektrické a filtry.
Komín má funkci jako odvod spalin do ovzduší a výška je určena z hlediska hygienického a urbanistického. Provedení komínů bývá nejčastěji zděné, železobetonové nebo ocelové.
20
Odstranění popela: Procesy spalování jsou doprovázené produkcí pevných zbytků, a to z propadu jemných částic roštem, ze zbytků po spalování (popel, škvára, struska) a z chlazení a čištění spalin (popílek). Zbytky po spalování jsou odstraňovány ze spalovacího zařízení kontinuálně nebo po dávkách do kontejnerů, kam padají popeloviny přímo. Kontejnery se následně dopravují na vhodnou skládku.
Dalšímu podrobnějšímu popisu technologického procesu spalování odpadu se budu ve své práci věnovat dále na příkladu brněnské spalovny komunálního odpadu SAKO Brno a.s.
VI. Produkty termických procesů Při spalování odpadů vznikají pevné odpady a spaliny14. U tuhých i některých kapalných odpadů vznikají tuhé zbytky, tj. škvára nebo struska (železářské pece), popílek a další pevné produkty z čištění kouřových plynů. Tyto Produkty čištění spalin je nutno dále zpracovávat a upravovat do podoby, která nezpůsobí poškození ŽP, neboť se jedná o odpady nebezpečné.
Zařízení pro termické zpracování odpadů sice přináší celou řadu výhodných aspektů, ale jejich použití přináší i negativní vlivy na prostředí.
Hlavní tuhý zbytek: Je to škvára-popel. Je rozdílný v závislosti na typu zařízení termického zpracování. Tento tuhý zbytek může představovat nebezpečí kvůli výluhům iontů kovů (solí těžkých kovů). Výluhy musí být vždy analyzovány a doporučeny pro vhodnou skládku.
Například ve spalovně SAKO Brno a.s. vzniká přímo z procesu spalování a po ochlazení v mokrém vynašeči se shromažďuje v zásobníku škváry. Vytříděná škvára má sypkou konzistenci, tmavošedou barvu a je bez zápachu a bez nebezpečných vlastností. Základní složkou tohoto odpadu je SiO2 – cca 50 %, dále obsahuje CaO, Al2O3, zbytek tvoří alkalické oxidy, oxidy železa, sírany, 14
Obroučka, 2001
21
chloridy, fluoridy a oxidy některých těžkých kovů. Používá se na technické zabezpečení skládek nebo je skládkována na příslušné skupině skládek. Skutečnost, že škvára produkovaná v brněnské spalovně nemá nebezpečné vlastnosti dokazují např. protokoly o zkouškách škváry, vyhotovené laboratoří Ecochem a.s., jenž jsou uvedeny v příloze č. 1, 2 a 3.
Plynné produkty spalování: Závažným problémem jsou emise sledovaných znečišťujících látek jako součást plynných produktů spalování. Složení spalin vypouštěného do ovzduší musí být upraveno čistícími procesy, aby odpovídalo platným emisním normám. Jde o zachycení maxima prachu, těžkých kovů, odstranění stopových příměsí a kyselých složek spalin. Prachové částice mohou být zachycovány různými typy odlučovačů, které pracují na základě různých principů, s různou účinností a s různou vhodností pro jednotlivé typy prachů. Spaliny jsou mnohosložkovou směsí chemických prvků a sloučenin.
Úprava spalin: Jednou z prvních zpracování horkých spalin před jejich úpravou je jejich chlazení. Způsob chlazení má vliv na jejich kvalitu a množství. Pokud se použije nevhodný způsob chlazení může dojít ke vzniku škodlivin, jako jsou např. dioxiny. Nejvhodnější je zvolit rychlí způsob ochlazení, kdy se do horkých spalin přimíchá studené chladící medium. Výběr vhodného způsobu chlazení a využití jejich tepla závisí na výkonu spalovacího zařízení, složení odpadu a požadavcích na čištění spalin. Chlazení spalin může probíhat dvěma způsoby, a to s využitím tepla a bez využití tepla. Čištění spalin: Základní metody čištění spalin je možno rozdělit podle aplikovaného chemického nebo fyzikálního principu na odloučení tuhých znečišťujících látek od plynu, absorpci plynných znečišťujících látek, odlučování aerosolů a chemické reakce. Dále podle skupenství používaných chemických reagentů na suché, polosuché a mokré metody.
Tuhý podíl z odprášení a čištění spalin: Je nebezpečnější než tuhý hlavní zbytek. Jedná se o velmi jemné prachy nebo kaly obsahující vysoké koncentrace polychlorovaných dibenzodioxinů a dibenzofuranů, solí kovů s vysokým podílem těžkých kovů a rtuť. Pro odstranění těchto prachů se používá technologie
22
recyklace do spalovacího procesu. Jinou možností je aplikace mokrých procesů čištění spalin. Specifickou metodu vyžaduje rtuť, jejíž páry mohou procházet až za jednotku mokrého čištění spalin. Denitrifikace spalin: vysokoteplotní procesy jsou doprovázeny tvorbou oxidu dusíku. Denitrifikace probíhá dvěma způsoby: Nekatalycký-horký proces a katalytický proces. Odstranění stopových příměsí: je využívána jejich adsorbce na aktivním uhlíku nebo aktivním koksu. Kovy a soli, které jsou obsaženy v domovním a průmyslovém odpadu se mohou za vysokých teplot vypařovat, eventuálně vytvářet jemné částice , jejíž zachycení je velmi obtížné.
Odstraňování kyselých složek: Podle charakteru v závislosti na fyzikálním stavu sorpčního činidla lze odstraňování rozdělit na suché, polosuché a mokré procesy.
V spalovně SAKO Brno a.s. je realizováno a provozováno dvoustupňové čištění spalin, jehož schéma je uvedeno na obrázku v příloze č. 4. Oba stupně čistění produkují odpadní produkty:
Popílek je odpad kategorie N – nebezpečný, je produktem I.stupně čištění spalin, odseparovává se na elektrostatickém odlučovači. Váže se na něj největší podíl škodlivin tj. těžké kovy a organické persistentní polutanty typu PAU, PCB a PCDD/F. Popílek má sypkou konzistenci, šedou barvu a je bez zápachu. Shromažďován je v sile popílku a je buď dávkován do míchačky solidifikační linky, nebo odvážen přímo k následné úpravě stabilizací a využití při rekultivacích.
End - produkt je odpadní produkt z II. stupně čištění spalin kategorie N nebezpečný. Jeho chemické složení závisí na složení spalin, tedy na skladbě SKO. Z makrosložek obsahuje cca 60 % CaCl2, cca 20 % Ca(SO3)2, cca 3 %Ca(SO4)2, CaF2, nezreagovaný vápenný hydrát Ca(OH)2, aktivní uhlí. Odděluje se na textilních filtrech jako výsledný reakční produkt neutralizační reakce kyselých složek spalin a alkalického sorbentu - vápenného mléka. Je to velmi jemný prach tmavošedé barvy (vlivem přítomnosti aktivního uhlí), bez zápachu,
23
silně hygroskopický v důsledku nezreagovaného Ca(OH)2. Shromažďuje se v sile End - produktu a je buď dávkován do míchačky solidifikační linky, nebo odvážen přímo k následné úpravě stabilizací a využití při rekultivacích.
Aby byly negativní vlastnosti popílku a End-produktu minimalizovány (oba jsou odpady kategorie N), jsou míchány společně s dalšími příměsi do tzv. solidifikátu. Solidifikát je odpad kategorie O – ostatní. V míchačce solidifikační linky se dle stanovené receptury mísí v předepsaném poměru popílek, End produkt, cement a voda. Vzniklý solidifikát v kašovitém stavu, šedočerné barvy bez zápachu se plní do speciálních autocisteren a odváží se k odstranění na smluvní skládky, kde se v kašovitém stavu vypouští do určených prostorů skládky. Během 48 hodin dojde k jeho vytvrdnutí. V tomto alkalicky reagujícím prostředí jsou těžké kovy nerozpustné a veškeré škodliviny jsou pevně fyzikálně a chemicky vázány a je tak zabráněno kontaminaci životního prostředí. Příslušnost solidifikátu jako odpadu z kategorie O dokládají protokoly o zkouškách, vyhotovené laboratoří Ecochem a.s., jenž jsou uvedeny v příloze č. 5, 6 a 7.
Konkrétní přehled o množství navezených odpadů k energetickému využití a s ním související množství vzniklých odpadních produktů po jeho spálení je uveden v tabulce v příloze č. 12.
Vyčištěné spaliny, které skutečně opouštějí komín spalovny SAKO Brno a.s. a jsou emitovány do ovzduší, jsou kontinuálně sledovány a měřeny. Z hodnot snímaných každou sekundu jsou vytvořeny průměrné minutové, půlhodinové, denní a měsíční střední hodnoty, jenž jsou počítačově archivovány. Dle vyhlášky č. 356/2002 Sb., § 12, odst. 6 se při vyhodnocení kontinuálního měření postupuje dle zvláštního právního předpisu, je-li tak výslovně stanoveno. Pro spalovnu SAKO Brno a.s. je takovým zvláštním právním předpisem Nařízení vlády č. 254/2002 Sb., kterým se stanoví emisní limity a další podmínky pro spalování odpadů. Příklady okamžitých, průměrných půlhodinových, denních a měsíčních emisních hodnot SAKO Brno a.s. jsou uvedeny v příloze č. 8, 9, 10 a 11.
24
Odpadní vody ze spalovacích procesů: Vznikají jednak při chlazení hlavního tuhého zbytku, při čištění spalin a z chemické úpravy vody pro výrobu napájecí vody pro kotel. Musí být odstraněny pevné látky v usazovacích nádržích a být plně neutralizována.
Dalším, často opomíjeným, nicméně dle mého názoru zajímavým produktem termických procesů, obzvláště u spaloven komunálního odpadu, je železo, které se získává magnetickými separátory ze škváry po spálení odpadu. Takto získané železo je prakticky 100%-ně recyklovatelné.
Jednoznačně nejvyužitelnější a i ekonomicky nejzajímavější produkt ze spalování odpadu je uvolněná tepelná energie, o kterém budu psát v následující kapitole této mojí práce.
VII. Využití odpadního tepla Teplo, produkované při spalování odpadu, může být vhodným způsobem navráceno a využito. Při jediném procesu spalování odpadu tak kromě pozitivního efektu samotného zneškodnění odpadu dochází k dalšímu pozitivnímu efektu – uvolnění tepla, jež může být konvertováno na využitelnou energii. Vznikající teplo lze využít v zásadě třemi způsoby15: -
k předehřátí spalovacího vzduchu ve výměníku (nejčastěji rekuperativního typu) přiváděného následně ke spalování odpadu
-
k výrobě páry či horké vody ve výměníku
-
k výrobě elektrické energie pomocí turbíny poháněné vyrobenou párou
Zatímco předehřátí spalovacího vzduchu přináší efekt pro tepelnou práci pece (úspora podpůrného paliva, zvýšení dosažitelné spalné teploty a rychlejší dosažení zápalné teploty), výroba páry, horké vody či elektrické energie přinášejí výhody sekundární, tedy ne přímo na spalovací proces samotný. Tržby spaloven za prodej tepla či elektrické energie jsou velmi často významným faktorem ekonomického hospodaření subjektů provozujících tato zařízení. 15
Obroučka, 2001
25
VIII. Příklad a doporučení V rámci mého studia jsem měla možnost seznámit se podrobně během své bakalářské praxe s brněnskou spalovnou komunálního odpadu SAKO Brno a.s. a tuto zkušenost bych chtěla uplatnit i nyní.
VIII.1 Spalování odpadu v SAKO Brno a.s. Stavba spalovny byla původně řešena jako uzavřený ucelený komplex s prvním stupněm čištění spalin, tj. odloučení pevného úletu ze spalin na elektrostatických odlučovačích. Kotelna je osazena třemi kotli s válcovými rošty (6 válců) systém Düsseldorf s následujícími technickými parametry:
•
maximální spalovací výkon roštu 15 t/hod.;
•
minimální spalovací výkon 8 t/hod.;
•
maximální parní výkon 45 t/hod.;
•
jmenovitý parní výkon 40 t/hod.;
•
minimální parní výkon 28 t/hod. při dodržení emisních parametrů;
•
jmenovitý tlak přehřáté páry 1,47 MPa;
•
jmenovitá teplota přehřáté páry 230 °C;
•
jmenovitá teplota napájecí vody 105 °C.
Konstrukčně jsou kotle řešeny jako tzv. kotle třetí generace, tj. s maximálním snížením průtočných rychlostí spalin výhřevnými plochami, uvolněním všech vnitřních prostor z důvodů zanášení a otěru, se snahou o docílení maximálního parního výkonu kotlů. Pro všechny tři spalovací kotle byl navržen jeden komín s výškou 125 metrů. Schematický nákres brněnské spalovny (viz. příloha č. 4) podává základní charakteristiky technologie spalování, čištění spalin a úpravu konečných produktů z čištění spalin. Škvára se ukládá na zabezpečené skládce odpadů určené pro tuto skupinu odpadů. Elektromagneticky vyseparované železo je prodáváno jako druhotná surovina.
26
Z velína je řízen a kontrolován proces spalování a čištění spalin. Jedná se o "mozek" celé spalovny. Ve snaze snížit množství škodlivých látek emitovaných do ovzduší bylo rozhodnuto o vybudování dalšího stupně čištění spalin, založeného na polosuché vápenné metodě čištění spalin spolu s technickými a provozními opatřeními k řešení problematiky těžkých kovů, dioxinů a jiných persistentních organických polutantů, označené jako stavba druhého stupně čištění spalin. Emisní limity pro jednotlivé sledované škodliviny platné u nás jsou srovnatelné s emisními limity v průmyslově vyspělých zemích Evropy. Přitom je třeba podotknout, že složení SKO u nás je pro účely spalování výrazně nepříznivější než ve vyspělých zemích Evropy, protože tam je zcela běžný separovaný sběr SKO, který již na vstupu snižuje koncentrace škodlivin v produktech spalování a tím snižuje náročnost na celý čisticí proces spalin. Po uvedení do provozu druhého stupně čištění spalin se brněnská spalovna zařadila svými parametry mezi evropské ekologické stavby s cílem pozitivně působit na životní prostředí. Do objektu druhého stupně čištění jsou spaliny z kotlů přivedeny kouřovody a čištění probíhá ve dvou paralelních na sobě nezávislých linkách polosuchou vápennou metodou. Principem metody je řada chemických reakcí probíhajících mezi souproudem plynných horkých (210-260 °C) kysel ých složek spalin a alkalickým sorbentem, kterým je aerosol vápenného mléka. Tyto složky spolu reagují za postupného odpaření vody. Výsledným produktem reakce je velmi jemný prášek, který je odseparován ze spalin na tkaninových filtrech. K posledním chemickým reakcím dochází v nahromaděných vrstvách, ulpělých na těchto filtrech. Do kouřovodu mezi absorbéry a tkaninové filtry se tlakově vhání aktivní uhlí (4-5 kg/hod), na němž se adsorbují další nežádoucí složky ze spalin, které nemohly být předchozími reakcemi odstraněny. Jedná se především o těžké kovy a perzistentní organické polutanty typu PCDD/F, PCB a PAU. Takto vyčištěné spaliny před vstupem do komína jsou podrobeny kontinuální analýze.
27
Celý proces je řízen řídícím systémem automaticky tak, aby na výstupu byla konstantní teplota spalin a zbytkový obsah škodlivin byl minimálně 2x nižší, než jsou přípustné emisní limity. Popílek i odpadní produkt z druhého stupně čištění spalin obsahuje množství solí a těžkých kovů, které by mohly být na skládkách vyluhovány vlivem kyselých dešťových srážek. Vyluhování se proto zabraňuje tzv. solidifikací. V objektu solidifikace se smíchává popílek z prvního stupně čištění spalin s odpadním produktem z druhého stupně čištění spalin a jako pojivo se používá cement a voda. Chemické složení odpadního produktu závisí na chemickém složení spalin (tedy na skladbě SKO), je přibližně následující - 60% chloridu vápenatého, 20% siřičitanu vápenatého, 3% síranu vápenatého, asi 3-9% zkarbonizovaného a nezreagovaného vápenného hydrátu. Solidifikovaný produkt v kašovité formě je odvážen speciálními auty na skládky, kde tuhne v litých vrstvách do 48 hodin. V tomto alkalicky reagujícím prostředí jsou těžké kovy nerozpustné a veškeré škodliviny jsou zabetonovány a je tak zabráněno jejich vyluhování do okolí skládky. Emisní limity pro jednotlivé sledované škodliviny platné dle našich právních norem jsou srovnatelné s emisními limity v průmyslově vyspělých zemích Evropy.
VIII.2 Projekt „Odpadové hospodářství Brno“ Zpřísněné legislativní a technické požadavky na provoz zařízení pro energetické využívání odpadů se rozhodla společnost SAKO Brno a.s. řešit zásadní přestavbou a modernizací, která zabezpečí komplexní nakládání s komunálními odpady jak ve městě Brně, tak především v Jihomoravském kraji a naplní požadavek na materiálové a energetické využívání odpadů a omezení skládkování biologicky rozložitelných odpadů. Úkolem společnosti je v předstihu přijmout taková opatření, aby se zařízení i nadále mohlo svými environmentálními parametry řadit mezi evropské technologické celky, které mají za cíl pozitivně působit na životní prostředí a jsou v souladu s nejnovějšími technologickými poznatky (BAT).
28
Cíle projektu "Odpadového hospodářství Brno": 1. Zajištění legislativních požadavků EU, zejména - směrnice EU o spalování odpadu, - směrnice EU o omezení skládkování komunálního odpadu, - směrnice EU o obalech. 2. Vybudování centra využití odpadu v rámci Jihomoravského krajerealizace projektu tvoří základní pilíř koncepce nakládání s odpady Jihomoravského kraje 3. Vytvoření podmínek pro dlouhodobou provozně-ekonomickou stabilitu společnosti 4. Zlepšení environmentálního profilu společnosti
Z hlediska technologického spočívá projekt v realizaci několika opatření směřujících k naplnění výše zmíněných cílů.
Rekonstrukce spalovenských kotlů Místo stávajících tří kotlů s válcovými rošty, budou instalovány dva nové moderní robustní kotle s posuvnými rošty, které zajistí optimální provozní podmínky a kvalitativní parametry procesu spalování odpadu. Výměnou kotlů dojde i ke změně parametrů produkované páry ze současných 1,47 MPa, 220°C na vyšší parametry 4 MPa, 400°C.
Instalace parní odběrové turbíny Opatření spočívá v realizaci řešení, které zajistí efektivní využití uvolněné tepelné energie. Parní odběrová turbína se vzduchovou kondenzací je navržena s výkonem 16 MW s předpokladem dodávek elektrické energie do rozvodných sítí, dále pak pro potřeby DPmB, a.s. a TS, a.s. Redukovaná pára bude využita pro vlastní spotřebu a pro dodávky do centrální sítě CZT.
29
Vybudování dotřiďovací linky Tato část projektu bude sloužit k dotřídění vyseparovaných složek komunálního odpadu. Jedná se především o sklo, papír a PET s cílem dosažení vysokých jakostních parametrů těchto složek v souvislosti s kladenými požadavky na kvalitu ze strany odběratelů těchto druhotných surovin.
Modernizace škvárového hospodářství Oblast škvárového hospodářství bude vybavena novým systémem třídění škváry a zařízením pro separaci železa a hliníku. Záměrem společnosti je zajištění takových vlastností škváry, která bude vhodná k následnému využití jako výrobek např. materiál ke stavebním účelům.
Na projekt "Odpadové hospodářství Brno" byla ve spolupráci se Statutárním městem Brnem zpracována žádost o dotaci z programu EU ISPA. Přípravné práce spojené s realizací projektu byly zahájeny v roce 2001.
Řídící výbor komise EU schválil na svém zasedání ve dnech 12.13.listopadu 2003 poskytnutí finanční dotace ve výši 68% z celkové hodnoty plánované investice společnosti SAKO Brno, a.s. na realizaci projektu "Odpadové hospodářství Brno" z předvstupního programu EU ISPA (Instrument For Structural Policies
For
pre-accession).
Dne
12. 3. 2004
bylo
podepsáno
Finanční
memorandum. Na základě dostupných informací se jedná o třetí finančně nejnáročnější projekt ze všech kandidátských zemí, který byl v rámci programu ISPA odsouhlasen za dobu existence tohoto předvstupního nástroje EU. Nástroj předvstupních politik ISPA je jedním z finančních nástrojů Evropského společenství, který byl vytvořen na pomoc deseti kandidátským zemím střední a východní Evropy při jejich přípravě na vstup do EU v oblasti životního prostředí a dopravy v letech 2000-2006. Program ISPA je realizován v součinnosti s dalšími programy společenství, které byly vytvořeny na podporu procesu rozšíření EU (např. PHARE a SAPARD).
30
Časový harmonogram předpokládá zahájení stavebních prací na počátku roku 2005. Celková hodnota investice představuje částku cca 2,2 mld. Kč, to znamená, že příspěvek z programu EU ISPA činí cca 1,5 mld. Kč. Zbývající hodnota projektu bude financována ze sdružených zdrojů Statutárního města Brna, SFŽP a z vnitřních zdrojů společnosti. Záměrem společnosti je uvedení nového zařízení do zkušebního provozu ke konci roku 2006. Provedením rekonstrukce a modernizace bude splňovat provoz SAKO Brno a.s. i zpřísněné limity a podmínky pro spalování odpadů, které nabyly účinnosti po roce 2005.
IX. Závěr Cílem této práce bylo shrnout dosavadní poznatky a možnosti moderního termického zneškodňování odpadů nejen po stránce teoretické, technologické a popisné, nýbrž i na konkrétním příkladu z praxe brněnské spalovny komunálního odpadu SAKO Brno a.s.
Lze konstatovat, že technologie spalování odpadů prošla za celou svoji historii výraznou modernizací a negativní vlivy termického zneškodňování odpadů jsou tak minimalizovány a mohou splňovat přísná kriteria všech legislativních požadavků jak zákonů a předpisů České republiky, tak i Evropské unie.
Kromě samotného pozitivního efektu zneškodnění odpadů při jejich spalování hrají stále důležitější roli i procesy využívání co největšího množství odpadních produktů spalování odpadů – čili naplnění samotné podstaty pojmu termického využití odpadu.
Termické zneškodňování odpadů má tak bezpochyby významnou pozici na poli nakládání se zbytkovými odpady a jeho role bude dle mého názoru ještě vzrůstat.
31
Přílohy Příloha č. 1: Protokol o zkoušce č. 1062/1/2006 – půlroční vzorek škvára
32
33
Příloha č. 2: Protokol o zkoušce č. 1062/2/2006 – půlroční vzorek škvára
34
35
Příloha č. 3: Protokol o zkoušce č. 1062/3/2006 – půlroční vzorek škvára
36
37
Příloha č. 4: Schéma technologického procesu spalování odpadu v SAKO Brno a.s.
38
Příloha č. 5: Protokol o zkoušce č. 18789/1/2005 – solidifikát
39
40
Příloha č. 6: Protokol o zkoušce č. 6116/5/2005 – solidifikát-směsný vzorek
41
42
Příloha č. 7: Protokol o zkoušce č. 6116/6/2005 – solidifikát-směsný vzorek
43
Příloha č. 8: Příklad okamžitých emisních hodnot spalovny SAKO Brno a.s.
44
Příloha č. 9: Příklad půlhodinových průměrných emisních hodnot spalovny SAKO Brno a.s.
45
Příloha č. 10: Příklad denních průměrných emisních hodnot spalovny SAKO Brno a.s.
46
Příloha č. 11: Příklad měsíčních průměrných emisních hodnot spalovny SAKO Brno a.s.
47
Příloha č. 12: Přehled o množství navezených odpadů k energetickému využití a s ním související množství vzniklých odpadních produktů po jeho spálení
Množství navezených odpadů k energetickému využití a způsob odstraňování odpadů po spálení rok 2006 Měsíc leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec Celkem
návoz odpadů End(t) škvára (t) popílek (t) produkt (t) 7 049,26 1 854,26 100,08 145,86 6 570,75 1 168,18 106,48 116,04 8 359,59 1 840,86 179,56 240,28
21 979,60
4 863,30
386,12
502,18
solidifikát (t) 16,92 16,50 43,40
76,82
48
Literatura
1. Obroučka, K.: Termické odstraňování a energetické využívání odpadů, Ostrava, 2001 2. Štulír, R.: Zařízení pro termické zneškodňování odpadů, Brno, 2002 3. Včelák, L.: Spalování odpadů, Praha, 1993 4. Bezočinský, M.: Spalování odpadů jako zdroj tepelné energie?, Praha, 1993 5. Kačica, J.: Hodnocení odpadů z hlediska spalování, Praha, 1993 6. Puchýř, R.: Termické zneškodňování odpadů, Brno, 2002 7. Kuraš, M.: Odpady, jejich využití a zneškodňování, Praha, 1994 8. Filip, J., Oral, J.: Odpadové hospodářství II., Brno, 2005 9. Firemní literatura: SAKO Brno a.s. 10. Internetové rešerše: www.env.cz; www.ekolink.cz
