Spalarnia odpadów

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Spalarnia odpadów Amager Bakke w Kopenhadze
Spalarnia odpadów Spittelau w Wiedniu
Spalarnia odpadów w Marchwood
Stanowisko kontrolne w spalarni odpadów

Spalarnia odpadówzakład przemysłowy zajmujący się termicznym przekształcaniem w procesie spalania odpadów (komunalnych, przemysłowych lub niebezpiecznych, a także osadów ściekowych). Często pełni funkcję elektrowni lub elektrociepłowni produkując energię elektryczną lub cieplną.

Rozpowszechnienie spalarni odpadów[edytuj | edytuj kod]

Pierwsze spalarnie odpadów powstały w drugiej połowie XIX w. w Wielkiej Brytanii. Uznawana za pierwszy taki obiekt spalarnia odpadów komunalnych w Paddington pod Londynem została uruchomiona w 1870 roku i bardzo szybko zamknięta z uwagi na nieefektywność. Jednak jeszcze w latach 70. XIX wieku otwarto kolejne tego typu obiekty w Wielkiej Brytanii (m.in. Nottingham, Leeds, Manchester). W Stanach Zjednoczonych pierwsze spalarnie powstały w 1885 r. W 1894 r. uruchomiono pierwszą spalarnię w Niemczech (Hamburg). Powodem tworzenia spalarni odpadów były względy higieniczne (ogromne ilości odpadów zalegające w ówczesnych miastach, powodujące zagrożenie chorobami – np. w Hamburgu podjęto decyzję o budowie po epidemii cholery), jak i gospodarcze (rosnące zapotrzebowanie na energię). Jeszcze przed pierwszą wojną światową w Wielkiej Brytanii powstało kilkaset takich obiektów, intensywnie rozwijały się także w USA, poza tym powstawały kolejne obiekty w Niemczech, a w pierwszych latach XX w. uruchomiono spalarnie w kolejnych krajach europejskich (Dania, Szwecja, Belgia, Szwajcaria, Czechy, Polska). Szybki wzrost liczby spalarni trwał do lat 20. XX w., a następnie po II wojnie światowej[1].

W 2009 roku 20% odpadów komunalnych wytworzonych w krajach Unii Europejskiej było przetwarzanych w takich zakładach (w Danii i Szwecji - blisko 50%)[2]. W 2013 r. w Europie istniało przeszło 470 tego typu obiektów, w tym we Francji 129, w Niemczech 72, w Szwecji 28, w Danii 23. W 30 szwajcarskich spalarniach termicznie przekształcane było wówczas 70% wytwarzanych w kraju odpadów[3]. W 2019 roku w Polsce funkcjonowało 8 spalarni odpadów komunalnych. Według danych GUS z 2017r. 24,4% odpadów komunalnych w Polsce było poddawanych termicznemu przekształcaniu[4].

Technologie[edytuj | edytuj kod]

Najpopularniejszą technologią spalania odpadów jest technologia rusztowa. Stosuje się także jednak inne rozwiązania, np. kotły fluidalne. Niekiedy spalaniu poddawane są odpady poddane wcześniej obróbce w celu uzyskania frakcji o wysokiej kaloryczności (tzw. RDF). Alternatywę stanowią inne procesy wysokotemperaturowe, np. piroliza lub technologia plazmowa (przy odpadach chemicznych)[5].

Przygotowanie odpadów do spalania[edytuj | edytuj kod]

Schemat spalania odpadów komunalnych w kotle rusztowym z odzyskiem energii
Bunkier w spalarni odpadów
Ruszt w spalarni odpadów

Odpady dostarczane do spalarni są ważone oraz poddawane kontroli. Następnie gromadzone są w bunkrze (zasobniku), do którego zwykle są zsypywane z samochodów dostawczych (śmieciarek) przez zamykane włazy. Operatorzy za pomocą chwytaków na suwnicach gospodarują odpadami w bunkrze rozdrabniając je i mieszając w celu uzyskania jednorodnego paliwa, a także krusząc odpady wielkogabarytowe. Z bunkra zasysane jest powietrze i wykorzystywane do procesu spalania w komorze spalania, co zapobiega rozprzestrzenianiu się odorów wytwarzanych podczas magazynowania odpadów poza bunkier i halę rozładunkową. Pojemność bunkra zwykle pozwala na zmagazynowanie odpadów w ilości wystarczającej na 3–5 dni działania zakładu[6].

Rusztowa technologia spalania[edytuj | edytuj kod]

Odpady są przenoszone chwytakami z bunkra do podajnika zsypowego, skąd przy pomocy rampy hydraulicznej lub innego urządzenia są wprowadzane na ruszt. Najczęściej stosowane są ruszty o przesuwnych rusztowinach, dzięki czemu odpady przechodzą przez kolejne strefy. Powietrze konieczne do procesu spalania w części podawane jest pod ruszt (tzw. powietrze pierwotne), w części powyżej rusztu (tzw. powietrze wtórne), dzięki czemu górnej części komory spalania następuje dopalanie produktów niepełnego spalania. Większość rusztów jest chłodzonych, zwykle przy użyciu powietrza, rzadziej wody. W komorze spalania są też zlokalizowane palniki pomocnicze, wykorzystywane do rozgrzania kotła do minimalnej temperatury przy jego rozruchu (niekiedy także używane w trakcie procesu spalania w przypadku spadku temperatury poniżej minimalnej)[7].

Spalanie w złożu fluidalnym[edytuj | edytuj kod]

Silny przepływ powietrza jest przepychany pod ruszt z otworami, a następnie przez warstwę rozdrobnionego, niepalnego materiału inertnego, składającego się m.in. z piasku, popiołu, sorbentu i węgla (3–5%). Poruszające się przez złoże powietrze generuje proces fluidyzacji, tworząc dynamiczną zawiesinę[8]. Do tej intensywnie mieszającej się zawiesiny wprowadzane są odpady i paliwo (o ile proces tego wymaga), np. rozpalające czy też dodatkowe w przypadku niskokalorycznych odpadów. Wstępnie przygotowane (rozdrobnione) odpady mieszają się z piaskiem i zawieszają się w strumieniach powietrza, utrzymując całość w stanie podobnym do pęcherzyków pary we wrzącym płynie. Tak utrzymane złoże pozwala na utrzymanie jednolitej temperatury spalania oraz równomierne spalanie[potrzebny przypis].

Produkcja energii elektrycznej i cieplnej (odzysk energii ze spalin)[edytuj | edytuj kod]

Produkcja energii elektrycznej i energii cieplnej następuje dzięki przekazywaniu ciepła ze spalin do wody skierowanej do kotła w wymiennikach ciepła (wiązkach rur znajdujących się na drodze spalin) i zmiany jej pod wpływem wysokiej temperatury w parę. Para ta w pierwszej kolejności napędza turbinę przekazującą energię mechaniczną do generatora energii elektrycznej. Potem przez upust generatora trafia do wymiennika ciepła i tutaj ogrzewa wodę lub parę stanowiącą nośnik energii w sieci ciepłowniczej. Energia cieplna może także zostać uzyskana także poprzez zastosowanie systemów kondensacji spalin (skraplania pary zawartej w spalinach) oraz pompy ciepła[9].

W wyniku procesu spalania odpadów komunalnych powstają odpady wtórne: żużel oraz popioły lotne, pyły z odpylania, placków filtracyjnych i innych. Żużel stanowi ok. 25% wagi spalonych odpadów, a popiół ok. 7,5%. Żużel powstający w spalarni po odpowiedniej obróbce ma charakter materiału obojętnego dla środowiska i może zostać wykorzystany gospodarczo, np. jako kruszywo budowlane przy budowie dróg. W przypadku popiołów podstawowym sposobem ich zagospodarowania jest składowanie (jako odpad niebezpieczny – np. w wyrobiskach kopalnianych). Istnieją jednak możliwości ich przetworzenia w celu zmiany ich charakterystyki i umożliwienia wykorzystania gospodarczego[10].

Technologie oczyszczania spalin[edytuj | edytuj kod]

Schemat przykładowego systemu oczyszczania spalin

Istnieją różne rodzaje systemów oczyszczania spalin. Liczne elementy mogą być łączone w różnych kombinacjach. Na różnych etapach procesu są usuwane następujące zanieczyszczenia:

  • w metodzie suchej zanieczyszczenia w spalinach łączą się z sorbentem stałym podawanym w postaci mączki z wykorzystaniem zjawiska adsorpcji i są usuwane wraz z pyłami;
  • w metodzie półsuchej spaliny są zraszane wodą z sorbentem (podawaną w postaci sprayu), następnie woda zostaje odparowana, a pozostałości w postaci stałej są usuwane wraz z pyłami,
  • w metodzie mokrej stosowane są płuczki, a stałą pozostałością procesu może być np. gips;
  • tlenki azotu – w większości wypadków za pomocą systemów selektywnej redukcji niekatalitycznej lub wymagającej niższych temperatur selektywnej redukcji katalitycznej, w których dzięki zastosowaniu amoniaku (w przypadku redukcji katalitycznej lub niekatalitycznej) lub mocznika (w przypadku redukcji katalitycznej), dochodzi do redukcji tlenków azotu do wolnego azotu; mogą również być stosowane dodatkowe metody zmniejszające ilość azotu już w komorze spalania takie jak wstrzykiwanie tlenu lub recyrkulacja gazów spalinowych (wprowadzenie ich do komory spalania wraz z powietrzem wtórnym);
  • rtęć – m.in. poprzez przekształcenie w jony rtęci dzięki dodaniu utleniaczy, a następnie osadzenie w płuczce (w przypadku spalania odpadów niebezpiecznych konieczne jest odpowiednie nachlorowanie odpadów i wieloetapowe płuczki);
  • toksyczne związki organiczne – w procesie adsorpcji poprzez dodawanie do spalin węgla aktywnego lub stosowanie adsorberów wypełnionych węglem aktywnym lub koksem aktywnym; do usuwania tych związków stosowane są także odpowiednio przystosowany system selektywnej redukcji katalitycznej lub katalityczne filtry workowe[11].

Kontrowersje[edytuj | edytuj kod]

Technologia spalania odpadów, choć szeroko stosowana, wzbudza kontrowersje. Krytyka tego rozwiązania koncentruje się na wskazywaniu negatywnego wpływu stosowania spalania odpadów na stosowanie innych, bardziej efektywnych i tańszych metod utylizacji odpadów – spalanie jest prostsze i szybsze od recyklingu czy kompostowania. Podnoszony jest też negatywny wpływ spalarni na środowisko z uwagi na emitowane zanieczyszczenia powietrza[12].

Duńczycy w ciągu dekady planują ograniczyć o 30% ilość spalarni śmieci, zamykając 7 z 23 działających instalacji. Za powód podaje się to, że instalacje spalają więcej odpadów niż Dania sama produkuje i odpady muszą być importowane z Niemiec i Wielkiej Brytanii w ilości ok. 1 mln ton rocznie [13].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Martin F. Lemann: Waste Management. Bern: Peter Lang AG, 2008, s. 19–23. ISBN 978-3-03911-514-3. [dostęp 2012-11-01].; Martin V. Melosi. The Viability of Incineration as a Disposal Option: The Evolution of the Niche Technology, 1885-1985. „Public Works Management Policy”. 1, s. 32–37, 1996. [dostęp 2012-11-01]. ; H. Lanier Hickman Jr.: American Alchemy: The History of Solid Waste Management in United States. Forester Press, s. 269. ISBN 0-9707687-2-9. [dostęp 2012-02-10].; Waste Incineration in Europe. Texocon, 2008, s. 1–6. [dostęp 2012-11-01].; A.J. Chandler, T.T. Eighmy, J. Hartlén, O. Hjelmar, D.S. Kosson, S.E. Sawell, H.A. van der Sloot, J. Vehlow: Municipal Solid Waste Incinerator Residues. Amsterdam: Elsever Science B.V., 1997, s. 2–12, seria: Studies in Environmental Science. 67. ISBN 0-444-82563-0. [dostęp 2012-11-01].
  2. Por. Municipal Waste Treatment in 2009 EU 27. Confederation of European Waste-to-Energy Plants. [dostęp 2018-04-06].; Waste-to-Energy in Europe in 2009. Confederation of European Waste-to-Energy Plants. [dostęp 2018-04-06].; Municipal waste generation and treatment, by type of treatment method. Eurostat. [dostęp 2016-09-21].; Karin Blumenthal: Generation and treatment of municipal waste. W: eurostat: Statistics in Focus, 31/2011 [on-line]. Eurostat, 2011. [dostęp 2016-09-21].
  3. Spalarnie w Europie. 2013-07-10. [dostęp 2016-04-12].
  4. Grzegorz Wielgosiński. Małe instalacje termicznego przekształcania odpadów. „Nowa Energia”. 1(66), s. 52–56, 2019. ISSN 1899-0886 (pol.). [dostęp 2020-11-10]. 
  5. Grzegorz Wielgosiński: Przegląd technologii termicznego przekształcania odpadów. Centrum Informacji o Rynku Energii. [dostęp 2012-02-10].; Janusz Różalski: Energetyczne wykorzystanie odpadów jako remedium na luki paliwowe i rozwiązanie problemu utylizacji odpadów. Centrum Informacji o Rynku Energii. [dostęp 2012-02-10].
  6. Dokument referencyjny dla najlepszych dostępnych technik dla spalania odpadów. Komisja Europejska, 2006. s. 19-21, 40. [dostęp 2017-04-07].; Henryk Skowron. Segment bunkra odpadów. „Przegląd Komunalny”. nr 3, 2008. [dostęp 2017-04-07]. 
  7. Dokument referencyjny dla najlepszych dostępnych technik dla spalania odpadów. Komisja Europejska, 2006. s. 34-41. [dostęp 2017-04-07].; Włodzimierz Kordylewski, Odpady i ich spalanie, [w:] Włodzimierz Kordylewski (red.), Spalanie i paliwa, wyd. IV, Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2005, s. 359–360, ISBN 83-7085-912-7 [dostęp 2018-01-19] [zarchiwizowane z adresu 2019-02-14].; Grzegorz Wielgosiński: Wybór technologii termicznego przekształcania odpadów komunalnych. Centrum Informacji o Rynku Energii. [dostęp 2018-01-19].
  8. Kocioł fluidalny, energia360.pl [dostęp 2020-11-09] (pol.).
  9. Dokument referencyjny dla najlepszych dostępnych technik dla spalania odpadów. Komisja Europejska, 2006. s. 78-79, 85-88, 91-95, 278-280. [dostęp 2017-04-07].; Maciej Cyranka, Michał Jurczyk: Skojarzone wytwarzanie energii elektrycznej i cieplnej w spalarniach odpadów komunalnych. ResearchGate, 2015. s. 37. [dostęp 2018-08-20].
  10. Janusz Mikuła, Michał Łach, Dariusz Mierzwiński: Sposoby zagospodarowywania popiołów i żużli ze spalarni odpadów. Inżyniera Ekologiczna, 2017, nr 3, 2015. s. 37–40. [dostęp 2018-08-20].
  11. Dokument referencyjny dla najlepszych dostępnych technik dla spalania odpadów. Komisja Europejska, 2006. s. 97-121. [dostęp 2017-04-07].; Joanna Żołyniak: Technologie oczyszczania gazów odlotowych z zakładów termicznego przekształcania odpadów. Koło Naukowe Inżynierii Ochrony Powietrza, 2015. s. 622-625. [dostęp 2018-08-21].
  12. Paweł Głuszyński: 10 argumentów przeciwko budowie spalarni odpadów w Polsce. Wydawnictwo "Zielone Brygady". [dostęp 2012-02-10].; Grzegorz Wielgosiński: Oddziaływanie na środowisko spalarni odpadów. Nowa Energia, 2008-10-24. [dostęp 2012-02-10].
  13. Denmark’s ‘devilish’ waste dilemma, POLITICO, 17 września 2020 [dostęp 2021-03-28] (ang.).

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]