Działanie spalarni od kulis - rozmowa z prof. Grzegorzem Wielgosińskim

Dodano: 2 miesiące temu Czytane: 89
Redakcja poleca!

Zasady funkcjonowania spalarni bez tajemnic. Kulisy pracy instalacji termicznego przekształcania odpadów zdradza prof. Grzegorz Wielgosiński

Działanie spalarni od kulis - rozmowa z prof. Grzegorzem Wielgosińskim
  1. Nowa instalacja – nowe miejsca pracy?

Zatrudnienie w spalarni odpadów komunalnych zazwyczaj wynosi ok. 50-100 osób,
w zależności od wielkości instalacji. Jest to w większości kadra inżynierska o wysokich kwalifikacjach.

  1. Czy na spalaniu można zarobić? Czy zakłady termicznego przekształcania odpadów pozwalają samorządom osiągnąć niezależność energetyczną?

Przychody spalarni generowane są przez taką działalność jak: przyjęcie odpadów, sprzedaż ciepła i sprzedaż prądu. Do kosztów należą: materiały eksploatacyjne, obsługa i zagospodarowanie odpadów wtórnych. Według mojej wiedzy żadna z polskich nowych spalarni nie jest na deficycie. Koszt przyjęcia odpadów do spalenia waha się od 230 do 340 zł za tonę (2019) w przypadku obiektów wybudowanych z dofinansowaniem Unii Europejskiej. Zastępując w miejskiej ciepłowni jeden kocioł wodny opalany węglem typu WR-25 instalacją spalania RDF (frakcji palnej wydzielonej z odpadów) - spalamy ok. 65 000 ton odpadów i mamy z tego ok. 30 MW ciepła. Planowana w Zamościu instalacja termicznego przekształcania odpadów ma mięć wydajność ok. 15 500 ton na rok i ma dać ok. 5,5 MW ciepła. Jest to wynik zastąpienia jednego kotła ciepłowniczego, węglowego typu WR-5 o mocy ok. 6 MW. Takich kotłów w polskim ciepłownictwie jest kilkaset.

  1. Czy tego typu inwestycje są bezpieczne dla otoczenia? Jakie poziomy emisji i hałasu osiągają? Jaki wpływ spalarnia ma na stan zdrowia ludzi w sąsiedztwie?

Emisja ze spalarni odpadów jest znacznie niższa od istniejącej ciepłowni opalanej węglem, ze względu na ostrzejsze wymagania prawne. Poziom hałasu jest podobny jak dla istniejącej ciepłowni opalanej węglem. Wpływ spalarni na stan środowiska i okolicznych mieszkańców był przedmiotem wielu badań na całym świecie. Wynika z nich jednoznacznie, że ich funkcjonowanie nie ma najmniejszego wpływu na stan zdrowia zamieszkujących w pobliżu ludzi. Najważniejsze wyniki badań to dane z Portugalii (3 publikacje w prestiżowych czasopismach naukowych) analizujące zmiany w stanie środowiska i zdrowiu ludzi przed i po wybudowaniu dużych spalarni (Lizbona, Porto). Wniosek z tych publikacji jest jeden – nie mają one żadnego wpływu na stan zdrowia osób zamieszkujących w sąsiedztwie. W 2019 roku ukazała się publikacja na podobny temat dotycząca Wielkiej Brytanii – z podobnymi wnioskami o braku wpływu. Pierwsze tego typu opracowania pojawiły się na początku lat 90. XX wieku. Najwcześniejszy, to raport Niemieckiego Związku Lekarzy z 1993 roku - również brak wpływu. Wracając do przykładu Zamościa – nowa instalacja spalania RDF będzie emitowała znacznie mniej zanieczyszczeń niż zastępowany przez nią istniejący kocioł węglowy typu WR-5. Jest to efekt znacznie ostrzejszych przepisów obowiązujących spalarnie odpadów.

  1. Jakie są wymogi UE w związku z zakładami termicznego przekształcania odpadów, składowaniem odpadów, recyklingiem? Jakie jest miejsce spalarni w układzie GOZ? Jak ma się działanie spalarni do narzucanych przez UE poziomów recyklingu – czy to stoi
    w sprzeczności?

Zgodnie z dyrektywą składowiskową do roku 2020 powinniśmy zredukować składowanie odpadów biodegradowalnych do poziomu 35% ilości z roku 1995. W 2020 roku powinniśmy (zgodnie z traktatem akcesyjnym) osiągnąć również 50% recykling odpadów opakowaniowych. Zgodnie z założeniami GOZ-u recykling (i przeróbka biologiczna) wszystkich odpadów ma wynieść 65%, odpadów opakowaniowych - średnio 75%, a składowanych ma być poniżej 10% odpadów. Wskaźniki te już dziś (dane za rok 2017 i 2018) spełniają Niemcy: 67% recyklingu, 32% spalania i poniżej 1% składowania. W 2017 roku Komisja Europejska wydala komunikat "Miejsce WtE (spalarni) w circular economy (GOZ)" potwierdzając brak sprzeczności pomiędzy recyklingiem i spalaniem. Spalarnia stanowi uzupełnienie, domknięcie systemu gdzie trafiają wszystkie odpady nienadające się do recyklingu. Według mojej analizy przy obecnym składzie odpadów polskich osiągniecie celów GOZ będzie praktycznie niemożliwe. Przy 75% recyklingu opakowań, aby osiągnąć 65% stopień recyklingu całości musielibyśmy poddawać przeróbce biologicznej aż 90% odpadów biodegradowalnych, co byłoby rekordem świata. Moim zdaniem jest to niemożliwe - za dużo odpadów opakowaniowych (papier, tektura, drewno, plastiki) trafia do indywidualnych pieców domowych i jest nielegalnie spalana. Każda selektywne zbiórka jest realizowana z jakąś skutecznością - cieszylibyśmy się gdyby to było 70-80%. A w takim razie reszta trafi do odpadów resztkowych i powinna być spalona. Z szacunkowych obliczeń wynika, że nawet po wprowadzeniu i ścisłym przestrzeganiu GOZ-u w Polsce zostanie jeszcze ok. 4 mln ton odpadów komunalnych (tzw. resztkowych) – które trzeba będzie spalić, by ich nie składować. A to oznacza, że nowoczesne instalacje termicznego przekształcania odpadów są w Polsce niezbędne. Patrzmy na przykład z Niemiec!

  1. Co się dzieje z produktami końcowymi spalania?

Wtórne odpady z procesu spalana to żużle i popioły paleniskowe oraz pyły lotne i produkty oczyszczania spalin. Pierwsza grupa: żużle i popioły paleniskowe to ok. 23-35% początkowej masy odpadów (w zależności od ilości substancji niepalnej zawartej w odpadach komunalnych - np. popiołu z indywidualnych pieców domowych). Nie jest to odpad niebezpieczny i w całej Europie jest wykorzystywany gospodarczo
- jako np. podsypka przy budowie dróg itp. Ostatnio, w niektórych krajach, odpad ten przed wykorzystaniem jako podsypka poddawany jest procesom odzysku metali. Druga grupa: pyły lotne i produkty oczyszczania spalin to ok. 5% początkowej masy odpadów spalanych. Jest to odpad niebezpieczny ze względu na dużą zawartość metali ciężkich w formie uwalnialnej do środowiska i toksycznych zanieczyszczeń organicznych. Jest on najczęściej stabilizowany w bloczkach betonowych i składowany na składowisku odpadów niebezpiecznych (czasami, np. w Niemczech w wyeksploatowanych wyrobiskach górniczych). Proces ten jest szczególnie kontrolowany i realizowany zgodnie z procedurami dla tego typu odpadów.

  1. Jaka jest awaryjność spalarni?

Porównywalna z awaryjnością ciepłowni czy elektrociepłowni, czyli nieduża. W ciągu 3 lat eksploatacji spalarni w Polsce nie mieliśmy żadnej poważnej awarii. Według Komisji Europejskiej największe zagrożenie - to pożar zmagazynowanych odpadów, ale są tam bardzo dobre zabezpieczenia (kamery termowizyjne, detektory dymu, armatki wodne, zraszacze itp.), co skutecznie eliminuje zagrożenie.

  1. Co zamiast spalarni? Czy istnieje związek między niekontrolowanymi pożarami składowisk (częste w 2018 roku) a brakiem lub istnieniem spalarni?

Nasz system gospodarki odpadami komunalnymi opiera się aktualnie na selektywnej zbiórce odpadów (ok. 32%) oraz dostarczeniu reszty odpadów do instalacji mechaniczno-biologicznego przetwarzania (MBP). W instalacjach tych powstają 3 strumienie: frakcja nadsitowa zwana umownie RDF, frakcja biologiczna kierowana do kompostowania oraz tzw. balast czyli reszta do składowania. W typowej instalacji MBP przywiezione odpady komunalne trafiają na sito obrotowe o oczkach 80 x 80 mm lub 100 x 100 mm. To co zostanie na tym sicie nazywamy frakcja nadsitową (lub RDF), zaś to co przeleci przez oczka sita podawane jest na kolejne sito obrotowe o oczkach 20 x 20 mm (czasami 10 x 10 mm) To co zostaje na drugim sicie nazywamy frakcją podsitową, biologiczną i kierujemy do kompostowania, natomiast to co przeleci przez oczka drugiego sita jest balastem, który jest składowany. Frakcji RDF powstaje aktualnie ok. 3-3,5 mln ton rocznie. Ok. 0,7-1,0 mln ton biorą wytwórcy paliw alternatywnych dla cementowni (do 1,5 mln ton uzupełniają plastikiem i gumą - oponami), kolejne 0,5 mln ton biorą spalarnie (8 istniejących), resztę swojej wydajności uzupełniają tzw. odpadami resztkowymi, czyli tym co zostaje po selektywnej zbiórce – tymi, które wrzucamy jako odpady zmieszane. Brak jest możliwości zagospodarowania ok. 2,0-2,5 mln ton rocznie RDF. Według szacunków Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla z Zabrza w kraju zalega już ok. 30 mln ton RDF, z którym nie ma co zrobić. W 2018 roku było (według PSP) ponad 240 pożarów, głównie tzw. „miejsc tymczasowego magazynowania RDF-u”. RDF jest odpadem i musi być spalany tak jak odpady. Brak wystarczających mocy przerobowych powoduje, że RDF jest nielegalne składowany i płonie. Pożary są najczęściej wynikiem celowego podpalenia. Powstanie instalacji w Polsce, których wydajność pozwoli na bieżące utylizowanie tej frakcji może przyczynić się do zmniejszenia zjawiska niekontrolowanych pożarów składowisk.

  1. Jak można wykorzystywać energię powstałą w spalarniach? Czy i jak jest dystrybuowana wśród mieszkańców? Czy widać związek między istnieniem spalarni w danym mieście
    a cenami energii?

Wszystkie polskie spalarnie odpadów produkują zarówno ciepło jak i prąd elektryczny. Dane o wydajności, mocy cieplnej i elektrycznej oraz o ilości spalonych odpadów, a także ilości wyprodukowanego sprzedanego ciepła i prądu w tabelach poniżej:

Tabela 1. Zestawienie zbiorcze parametrów polskich spalarni odpadów

Lp.

Lokalizacja

Wydajność roczna

Ilość linii

Wydajność jednej linii

Moc cieplna

Moc elektryczna

ton/rok

-

ton/h

MWt

MWe

1

Kraków

220 000

2

14,1

35,0

10,7

2

Poznań

210 000

2

13,5

34,0

15,0

3

Bydgoszcz

180 000

2

11,5

27,7

9,2

4

Szczecin

150 000

2

10,0

32,0

9,4

5

Białystok

120 000

1

15,5

17,5

6,1

6

Rzeszów

100 000

1

12,5

16,5

4,6

7

Konin

94 000

1

12,05

15,5

4,4

8

Warszawa

40 000

1

5,4

9,1

1,4

 

Tabela 2. Ilość sprzedanego ciepła i energii elektrycznej z polskich spalarni odpadów (2018)

Lp.

Lokalizacja

Ilość spalonych odpadów

Energia cieplna

Energia elektryczna

Wyprodukowana

Sprzedana

Wyprodukowana

Sprzedana

ton/rok

GJ/ton

GJ/ton

MWh/ton

MWh/ton

1

Kraków

218 351,14

3,7894

3,7420

0,3785

0,2613

2

Poznań

209 972,75

1,4377

1,4305

0,5360

0,4616

3

Bydgoszcz

157 464,00

3,2205

3,2153

0,4465

0,3209

4

Szczecin

113 537,04

1,9674

0,1971

0,6146

0,4730

5

Białystok

114 121,07

3,0961

3,0698

0,5012

0,4201

6

Rzeszów

-

-

-

-

-

7

Konin

89 080,74

6,8913

1,5166

0,5301

0,4395

8

Warszawa

46 021,00

5,6470

5,6470

0,1728

0,0447

  1. Ile energii jest w stanie wytworzyć przeciętna spalarnia – jak ta liczba odnosi się do potrzeb miasta?

Przykład Olsztyna: spalarnia o wydajności 110 000 ton na rok wyprodukuje ok. 20 MW ciepła, czyli ok. 10-15% maksymalnego zapotrzebowania na ciepło przez miasto, ale także 100% zapotrzebowania na ciepło (ciepłą wodę użytkową) w okresie letnim.
Latem pracować będzie tylko spalarnia. Inne źródła ciepła włączą się dopiero w okresie
jesienno-zimowym.

  1. Ile wytwarzanej energii spalarnia zużywa na własną obsługę?

Podobnie jak w przypadku elektrowni ok. 10-20% wytworzonej energii (głównie elektrycznej) wykorzystywane jest na własne potrzeby.

  1. Jak wygląda technologia spalania i oczyszczania gazów?

W zdecydowanej większości w europejskich spalarniach odpadów dominuje technologia rusztowa. W Polsce wszystkie 8 spalarni to instalacje rusztowe. Działa to mniej więcej tak: do spalarni przyjeżdżają śmieciarki i przywożą nasze odpady komunalne. Rozładowują je do ogromnego zasobnika zwanego bunkrem lub fosą, którego objętość pozwala na ok. 5 dni pracy spalarni (długie weekendy!). Spalarnia pracuje w sposób ciągły przez ok. 7500-8000 godzin w ciągu roku. Raz do roku ma około 1-miesięczny postój konserwacyjno-remontowy. Odpady z bunkra ładowane są specjalnym chwytakiem do leja zasypowego, skąd trafiają na ruszt. Ruszt jest pochylony, ruchomy. Odpady spalają się tam prze około godzinę, po czym żużel opuszcza ruszt. Gazy spalinowe z procesy spalania są dopalane w kotle, a następnie ogrzewają układ odzysku ciepła gdzie produkowana jest para. Para ta służy do produkcji energii elektrycznej oraz ogrzewa wodę dla systemu ciepłowniczego (jak w typowej elektrociepłowni). Dalej spaliny są oczyszczane. Dozowane są reagenty wiążące gazy kwaśne (SO, HCl), węgiel aktywny do wiązania metali oraz dioksyn, a następnie spaliny są odpylane celem usunięcia pyłu oraz produktów oczyszczania spalin. Tlenki azotu usuwane są poprzez dodawanie amoniaku lub mocznika do gorących spalin w kotle, w temperaturze ok. 900oC. Zawartość niebezpiecznych i toksycznych składników spalin (po ich oczyszczeniu) jest kontrolowana przez system ciągłego monitoringu umieszczony w kominie, przez który spaliny wprowadzane są do powietrza. System ciągłego monitoringu pracuje 24 godziny na dobę mierząc stężenia zanieczyszczeń z częstotliwością co kilka sekund. Żużle i popioły po okresie ok. 1-3 miesięcznego sezonowania są przekazywane do wykorzystania jako np. podsypka do budowy dróg. Pyły i produkty oczyszczania spalin są stabilizowane np. cementem i składowane na składowisku odpadów niebezpiecznych.

dr hab. inż. Grzegorz Wielgosiński, profesor Politechniki Łódzkiej, kierownik Zakładu Technik Inżynierii Środowiska (Katedra Inżynierii Środowiska – Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiskowej). Jest autorem podręczników oraz wielu publikacji naukowych, krajowych i zagranicznych. Zajmuje się zagadnieniami ochrony powietrza (oczyszczanie gazów odlotowych, rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń w atmosferze, zarządzanie ochroną powietrza), gospodarki odpadami (termiczne przekształcanie odpadów, plany gospodarki odpadami, paliwa alternatywne) oraz zrównoważonego rozwoju.



Dodaj komentarz
Dodaj komentarz Ukryj formularz
Captcha
Przepisz tekst widoczny na obrazku.