Environmentálni aspekty průmyslových činností (08) Spalování odpadů Ivan Holoubek, Hans-Ulrich Hartenstein RECETOX, Masaryk University, Brno, CR holoubek@recetox.muni.cz; http://recetox.muni.cz üf evropský ř00!?'"]".^ mfl^ | MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, OPVzdelávám "%^Jr^ tondVCR EVROPSKÁ UNIE MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY pro konkurenceschopnost '<4NA«V INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ Inovace tohoto předmětu je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Omezování vzniku (nebezpečných) odpadů Termické procesy Spalování, pyrolýza - klasický postup - Brno 1905, 7 spalovacích komor, parní kotel 1 MPa, turbina a alternátor 510 kVA, výkon až 14 kT odpadů. Spalování jakéhokoliv paliva je dáno především obsahem hořlavin, popela a vody - spalovací trojúhelník. Odpad jako méně hodnotné palivo má velmi odlišné vlastnosti -zrnitost, výhřevnost, hořlavé vlastnosti dané složením, měrným povrchem. Spalovny - dimenze v množstvích stovek kg až kt za den. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 2 Definice spalovacího procesu A chemical reaction in which a substance reacts rapidly with oxygen with the production of heat and light. Such reactions are often free-radical chain reactions, which can usually be summarized as the oxidation of carbon to form its oxides and the oxidation of hydrogen to form water. A Dictionary of Science (Oxford University Press, © Market House Books Ltd 1999) Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 3 Schéma základních složek rotační pece spalovny včetně zařízení na omezování emisí do ovzduší Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 4 Spalování komunálních odpadů Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 5 Spalování komunálních odpadů Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 6 Spalování odpadů Přítomnost kyslíku Pro spalování je rozhodující přítomností kyslíku, resp. obsah kyslíku v reakčním prostoru z hlediska stechiometrické potřeby. Procesy oxidativní (spalovací) - při potřebném nebo nadbytečném množství kyslíku. Procesy reduktivní (pyrolytické) - za nepřítomnosti kyslíku nebo při substechiometrickém poměru. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 7 Spalování odpadů Základní fáze spalování: ^ Sušení, T se nezvýší nad 100 °C, ^ Zplyňování, kdy vysušený odpad vlivem stoupající teploty (vyvolané přenosem tepla z protiproudně postupujících spalin a sáláním z vyzdívky topeniště) uvolňuje těkavé složky a vzplane, ^ Teplota vzplanutí závisí na podílu prchavé hořlaviny (kolem 300 °C - odpad s nízkým obsahem prchavé hořlaviny vzplane až kolem 750 °C), Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz s Spalování odpadů Základní fáze spalovaní/2: ^ Zapálené odpady prohořívají v závislosti na hořlavých vlastnostech, přebytku vzduchu, přenosu tepla, konstrukci roštu.. ^ Doba zdržení řádově v hodinách, obdobná doba je nutná na dohořívání odpadů v dohořívací fázi roštových topenišť. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 9 Spalování odpadů Typy topenišť a roštů: <4n Velmi různá, původně odvozené od zařízení na spalování uhlí (šikmý, pohyblivý, vratisuvný rošt) Spalování komunálního odpadu - válcový rošt Spalování průmyslových odpadů - rotační ohniště (pece) Spalování kalů - etážové pece Spalování drobného, stejnorodého odpadu - fluidní topeniště Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz io 4, 4P Spalování odpadů Spalovny s rotačními ohništi - nejvýhodnější pro spalování různorodých průmyslových a nebezpečných odpadů. Možnost vypálení i celých vyprázdněných barelů. Nutnost co nejhomogennější vsázky. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 11 Spalovna se sekundární spalovací komorou Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 12 Spalování odpadů Pomocná zařízení - vstupní váha s registrací, dávkovací a mísící zařízení, kotle s přehřívači páry, vody, event. vzduchu, zařízení na čištění spalin, zařízení na odebírání, drcení škváry, vybavení na čištění pracích roztoků, OV, laboratoře. Pyrolýzní zařízení - zásadní výhodou je vyloučení tvorby PCDDs/Fs a vzhledem k redukční atmosféře při rozkladu odpadů a nižší teplotě i menší přechod toxických odpadů do spalin (vznik aerosolů z těkavých chloridů kovů). Nevýhodou je menší kapacita a větší složitost zařízení i vyšší nároky na homogenitu odpadů. Čištění spalin a dekontaminace nebo zabezpečení odpadních produktů spaloven - hlavní technický problém. Research Centre for Toxic Compounds in the Environment jj http: / / recetox.muni.cz Spalování odpadů Hlavní škodliviny: <4n <4n On Odprášení - nutnost zachycení i jemných aerosolů Kyselé plyny zejména HCl Toxické kovy (Hg - ukazatel účinnosti čištění spalin) PCDDs/Fs — omezení vzniku — konstrukce topeniště, T, doba zdržení při T nad 1 000 °C, rychlé zchlazení Alifatické halogenované HCs zachycené aktivním uhlím nebo koksem (společně se stopami PCDDs/Fs) Oxidy dusíku Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http: / / recetox.muni.cz 14 Polutanty emitované ze spalování odpadů Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 15 Spalovna KO Sako, a.s. Brno SPALOVANÍ L STUPEŇ ČISTĚNÍ It. STUPEŇ ČIŠTĚNÍ SOUDOTKACE Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 16 Zpracování tuhých komunálních odpadů při použití suché separace 21<- 20 <- 7 <■ 16 tr 24' 2) Žádná reální možnost zachycení Hg \ Unik toxických látek a částečně i Cd (při nedostatečné účinnosti zachycení cementového prachu) \ Problémy „de novo" syntézy PCDDs/Fs za přítomnosti sloučenin Cl Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 23 Bunkr s odpady 24 Procesy vymývání popílku a předúpravy popele Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 25 Inovace tohoto předmětu je spolufinancována Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Research Centre for Toxic Compounds in the Environment http://recetox.muni.cz 26