Kopeć Michał Promotor dr Ryszard Machnik Temat: Analiza możliwości zastosowania elektrofiltru w zakładzie termicznej utylizacji odpadów Kopeć Michał Promotor dr Ryszard Machnik

Zakres tematyczny Odpady – podział i charakterystyka Sposoby gospodarowania odpadami Przegląd i analiza metod termicznej utylizacji odpadów Instalacje odpylające stosowane podczas procesów termicznej utylizacji odpadów. Elektrofiltry

Wstęp Koncepcja niszczenia odpadów poprzez ich spalanie w urządzeniach specjalnie zaprojektowanych do tego celu pojawiła się w Europie w drugiej połowie XIX wieku. Zrodziła się ona z fascynacji silnikami parowymi wytwarzającymi energię. Produkcja pary była bowiem jednym z głównych powodów, dla którego zaczęto konstruować spalarnie. Jako inne przyczyny wymieniano konieczność "sterylizacji bakteriologicznej" śmieci, w obawie przed możliwością szerzenia się chorób i zarazy oraz szybkie "pozbycie się" zwiększającej się ilości odpadów w skutek gwałtownej industrializacji i rozwoju miast.

Spalanie odpadów przemysłowych jako element systemu gospodarki odpadami budzi co prawda wiele kontrowersji, głównie w środowiskach ruchów ekologicznych, jednak niektórych przypadkach jest jedyną metodą ich utylizacji.

w miejscu i czasie w którym powstały i uciążliwe dla środowiska. Czym są odpady? Odpady są to zużyte przedmioty oraz substancje stałe i ciekłe powstające w związku z bytowaniem człowieka lub działalnością gospodarczą, nieprzydatne w miejscu i czasie w którym powstały i uciążliwe dla środowiska.

Podział odpadów: Podział ze względu na pochodzenie Odpady komunalne Odpady rolnicze Odpady przemysłowe Podział według dominującego składnika Odpady mineralne Odpady komunalne Odpady metaliczne Odpady niemetaliczne

Podział ze względu na szkodliwość Odpady szczególnie niebezpieczne i szkodliwe (ok. 0,5%) Odpady nieszkodliwe (ok. 80%) Odpady częściowo szkodliwe Podział ze względu na możliwość wykorzystania Odpady przejściowe Odpady końcowe

Sposoby gospodarowania odpadami Najprostszą metodą postępowania z odpadkami jest po prostu wyrzucenie ich na wysypisko. Na wysypiskach uporządkowanych można składować: - odpady bytowo-gospodarcze - odpady rolnicze - odwodnione osady ściekowe żużel, popiół, klinkier (nie zawierające pierwiastków radioaktywnych) - gruz budowlany - odpady wielkogabarytowe

Natomiast zabrania się składowania odpadów: powstających w wyniku prac naukowo-badawczych, rozwojowych lub działalności dydaktycznej, które nie są zidentyfikowane i których oddziaływanie na środowisko jest nieznane opon i ich części, z wyłączeniem opon rowerowych i opon o średnicy zewnętrznej większej niż 1400mm zakaźnych (medycznych i weterynaryjnych), płynnych, radioaktywnych, naftopochodnych, toksycznych - o właściwościach wybuchowych, żrących, utleniających, łatwopalnych

Jednak wielkie hałdy śmieci na wysypisku są nieestetyczne, a ich sąsiedztwo jest szkodliwe dla zdrowia. Dlatego też, odpady poddawane są procesom unieszkodliwiania czyli przekształcenia biologicznego, fizycznego lub chemicznego w celu doprowadzenia ich do stanu, który nie stwarza zagrożeń dla życia lub zdrowia ludzi oraz dla środowiska.

Sposoby unieszkodliwiania odpadów: odgazowanie spalanie kompostowanie Metody termiczne Metody biologiczne Inne zgazowanie fermentacja metanowa w pryzmach energetycznych fermentacja metanowa w komorach przerób na paliwo

METODY TERMICZNEJ UTYLIZACJI ODPADÓW 1. Spalanie klasyczne 2. Piroliza 3. Metoda pośrednia

METODY TERMICZNEJ UTYLIZACJI ODPADÓW 1. Spalanie klasyczne W przypadku procesu klasycznego spalania powstają tzw. spaliny, czyli gazowy produkt niepalny o znacznej ilości zanieczyszczeń (związki organiczne, nieorganiczne, metale ciężkie, rtęć). Powstają także niestety różne tlenki azotu zwane NOX wśród których dominuje dwutlenek azotu NO2, tlenek azotu NO, pięciotlenek azotu N2O5 i wreszcie podtlenek azotu N2O. Wreszcie w procesach spalania odpadów powstają znaczące ilości dwutlenku węgla.

2. Piroliza W wyniku termicznego rozkładu odpadów bez dostępu tlenu otrzymamy jako produkt tzw. gaz pirolityczny, który jest gazem palnym o składzie chemicznym bardzo zbliżonym do składu gazu ziemnego powszechnie u nas stosowanego w gospodarce komunalnej jak i w przemyśle.

Niestety po procesie pirolizy otrzymujemy wtórny odpad tzw Niestety po procesie pirolizy otrzymujemy wtórny odpad tzw. koksik i jest to niestety odpad toksyczny, który nie może być składowany luzem ze względu nam łatwe wymywanie z takiego koksiku głównie związków organicznych, które potem inflirtują do wód gruntowych.

3. Metoda pośrednia Jest stosowana dla szczególnych przypadków rozwiązań technicznych w odniesieniu do konkretnych grup odpadów jak np. odpadów szpitalnych. Otrzymuje się spaliny, które są niedopalone, a więc częściowo palne i które charakteryzuje ze względu na niedobór tlenu wyższa niż dla spalin normalnych zawartość tlenku węgla (a wiec bardzo toksycznego gazu zwanego potocznie czadem).

W zależności od konstrukcji komory spalania oraz zastosowanego procesu spalania odpadów urządzenia można podzielić na: Komorowe Fluidalne Rusztowe Piece Obrotowe Szybowe Konstrukcje specjalne (instalacje plazmowe)

Z paleniskiem rusztowym Rodzaj technologii Rodzaj odpadów komunalne szpitalne niebezpieczne osady ściekowe Z paleniskiem rusztowym XX X O Piec obrotowy Z warstwą fluidalną XX - podstawowe przeznaczenia X - stosowane warunkowo O - nie zalecane

Schemat ideowy procesu spalania komin Analizator spalin ODPADY Stałe kontrola przyjmowania odpadów Komponowanie wsadów do pieca Płynne Pastowate Oczyszczanie spalin Ca(OH)2 1. skład ilościowo-jakościowy 2. analiza termiczna 3. laboratoryjne spalanie Popiół z elektrofiltrów URZĄDZENIE SPALAJĄCE URZĄDZENIE DOPALAJĄCE ( wyższa temperatura) CaSO4 Metale ciężkie: Cd, Hg, Fe, Zn, V, Cr, Mn, Pb i inne popiół popiół 1.skład ilościowy 2.skład mineralogiczny 3.właściwości fizyko-chemiczne Zagospodarowanie: - budownictwo - drogownictwo - rolnictwo Metale ciężkie: Cd, Hg, Fe, Zn, V, Cr, Mn, Pb i inne Schemat ideowy procesu spalania

Spalanie odpadów jest szczególnie przydatną technologią unieszkodliwiania, gdy: wymagany jest wysoki stopień redukcji objętości odpadów wymagany jest wysoki stopień destrukcji i higienizacji odpadów, odpady odznaczają się znaczną wartością opałową, pozwalającą na obniżenie kosztów unieszkodliwiania dzięki wykorzystaniu wytworzonej energii.

Liczba instalacji termicznego przekształcania odpadów komunalnych Kraj Liczba instalacji termicznego przekształcania odpadów komunalnych Procent spalanych odpadów (%) Średnia masa odpadów spalanych przez jedną spalarnię rocznie (mg) Przeciętna wartość opałowa spalanych odpadów (kJ/kg) Szwajcaria 29 78 80 000 8500 Luksemburg 1 70 140 000 7500 Dania 32 65 35 000 8400 Szwecja 21 45 65 000 8800 Holandia 11 40 270 000 Francja 260 37 30 000 Belgia 27 33 7300 Niemcy 52 215 000 9000 Austria 3 20 170 000 Włochy 80 16 26 000 6700 Wielka Brytania 10 66 000 9200 Instalacje spalania odpadów komunalnych w krajach Europy Zachodniej w roku 1996.

OCZYSZCZANIE SPALIN Głównym zadaniem oczyszczania spalin jest prawie całkowite usunięcie wszystkich szkodliwych składników występujących w fazie gazowej, a powstałych w trakcie termicznej utylizacji odpadów. Zanieczyszczenia te występują w postaci pyłów, aerozolu jak i gazów. Rozwiązania techniczne stosowanych obecnie procesów oczyszczania gazów gwarantują osiągnięcie wartości emisji zanieczyszczeń znacznie poniżej stawianych wymagań.

Podział urządzeń odpylających odpylacze suche odpylacze mokre

Podział urządzeń odpylających ze względu na zachodzące zjawiska bezwładnościowe grawitacyjne filtracyjne odśrodkowe elektrostatyczne

Odpylacze elektrostatyczne (Elektrofiltry) Pierwsze badania i patenty związane z odpylaczami elektrostatycznymi, popularnie nazywanymi elektrofiltrami, pochodzą z początków XX w. Efektywny ich rozwój nastąpił w latach 70., pod wpływem zaostrzenia norm dotyczących czystości powietrza

Pojawiły się nowe rozwiązania konstrukcyjne i lepiej poznano teorię elektrostatycznego odpylania. Prace w kolejnych dekadach związane były nie tylko z uzyskaniem wysokiej skuteczności działania, ale także wysokiej niezawodności i dyspozycyjności tych urządzeń

Zasada działania elektrofiltru Wytrącanie zanieczyszczeń z gazu za pomocą elektrofiltru polega na oddziaływaniu pola elektrycznego na naładowane elektrycznie cząstki zanieczyszczeń.

Budowa elektrofiltru układ elektrod

Przykładowe kształty elektrod zbiorczych Przykładowe kształty elektrod ulotowych

Systemy strząsania pyłu z elektrod ulotowych zbiorczych

natomiast duże - powyżej 200 tys. m3/h. W Polsce jest zainstalowanych ok. 600 średnich i dużych elektrofiltrów. Za średnie uważane są te, których natężenie przepływów odpylanych gazów mieści się w zakresie od 100 do 200 tys. m3/h, natomiast duże - powyżej 200 tys. m3/h. Największe obecnie pracujące w kraju elektrofiltry charakteryzują się natężeniem przepływu gazów na poziomie ok. 1 mln m3/h.

Elektrofiltry charakteryzują się: niewielkimi oporami przepływu 30-200[Pa] uniwersalnością zastosowań w różnych gałęziach przemysłu i procesach technologicznych wysoka efektywność procesu odpylania przydatność do stosowania w instalacjach – zarówno dla tzw. „małych źródeł pylenia”, jak i średnich i dużych szeroki zakres temperatur odpylanego medium - duża odporność na agresywne środowisko pracy - stosunkowo niewielkim zużyciem energii elektrycznej - wysoka dyspozycyjność i trwałość użytkowa wysoką skutecznością odpylania 99[%] - dużą wydajnością - niskie koszty eksploatacji i remontów

Wadami elektrofiltrów są: wysokie koszty inwestycyjne ze względu na duże gabaryty, niebezpieczeństwo wybuchu pyłów palnych, wrażliwość na zmiany charakterystyki oczyszczanego gazu

Dziękuję za uwagę