Zakład Zagospodarowania Odpadów Nowy Dwór Sp. z o.o.”

Gdańsk, 20.05.2016 r.

Technologia zgazowania odpadów w ZZO

Nowy Dwór

Szansa na innowacyjność polskiej gospodarki

odpadami

Projekt a realizacja

Wymogi przetwarzania odpadów

kalorycznych

Rozporządzenia Ministra Gospodarki z dnia 16 lipca 2015 (Dz.

U. z 2015 r., poz. 1277) w sprawie dopuszczenia odpadów do

składowania na składowiskach.

Od 1 stycznia 2016 r. odpady o kodach 19 08 05, 19 08 12, 19 08 14,

19 12 12 oraz z grupy 20 spełniające poniższe kryteria nie mogą być

już składowane na składowisku.

Sposoby zagospodarowania odpadów

kalorycznych pow. 6 MJ/kg

Zbycie odpadów w przetargu podmiotom produkującym rdf lub

zagospodarowującym w całości odpad np. spalarnie odpadów

koszty (od 150 zł/Mg odpadu)

Wytworzenie paliwa alternatywnego rdf, powiększenie rynku

zbytu, „sprzedaż” do spalarni lub cementowni itp. koszty

wybudowania instalacji, koszty produkcji, koszty zbycia/zysk

+ utrzymanie wymagań dla podmiotów odbierających rdf

Zagospodarowanie odpadów we własnym zakładzie koszt

budowy instalacji, koszt produkcji + zyski (ciepło/energia)

Rodzaje zagospodarowania

odpadów kalorycznych

Spalanie – termiczne przekształcanie odpadów.

Piroliza – głównie endotermiczny proces przekształcania

bogatych w węgiel substancji organicznych

przebiegający w środowisku całkowicie pozbawionym

tlenu lub w znikomej jego ilości.

Zgazowanie – transformacja odpadów w obecności

czynnika utleniającego (czynnika zgazowującego –

powietrze, tlen, para wodna).

Plazma – rozkład zanieczyszczeń w strumieniu

plazmowym (nawet 8 000oC) stworzonym przez pole

elektryczne.

Metody termicznego

unieszkodliwiania

Spalanie jest najbardziej popularną metodą

termicznego unieszkodliwiania odpadów

komunalnych. Jednym z powodów popularności

tej metody jest fakt, że została ona już dobrze

zbadana i sprawdzona, również pod względem

ekonomicznym (opłacalność).

Pozostałe metody termicznego

zagospodarowania odpadów nie są aż tak

rozpowszechnione.

Instalacje do pirolizy czy zgazowania cechują

lepszą redukcją zanieczyszczeń do atmosfery,

jednak posiadają mniejszą przepustowość

instalacji, w porównaniu do tradycyjnej

spalarni.

Zgazowanie

Zgazowanie polega na przemianie stałych i ciekłych substancji

takich jak wszelka biomasa, węgiel w gaz składający się głównie z

monotlenku węgla i wodoru oraz w mniejszej ilości z ditlenku

węgla oraz metanu. Proces ten prowadzony jest w bardzo wysokiej

temperaturze (rzędu 1000oC) w obecności powietrza albo pary

wodnej, czyli czynnika zgazowującego.

Nad technologią zgazowania trwają obecnie intensywne badania,

wynikające z dążenia do zmiany paliw konwencjonalnych w

gazowe, które w mniejszym stopniu są źródłem emisji szkodliwych

substancji oraz pozwolą wykorzystać wszechobecne odpady jako

paliwo.

Procesy fizykochemiczne zachodzące w reaktorze zgazowarki:

Suszenie - odparowanie wilgoci;

Piroliza;

Utlenianie części lotnych (reakcje homogeniczne);

Reakcje powierzchniowe (reakcje heterogeniczne).

Produktem końcowym zgazowania jest syngaz, a także

popioły i żużle.

Zgazowanie

+ i - zgazowania odpadów Plusy Minusy

• Utylizacja odpadów komunalnych, przy

jednoczesnym odzysku energii (energia

cieplna/energia elektryczna).

• Eliminacja czynników ryzyka zagrożenia stanu

środowiska. Usunięcie źródeł zanieczyszczeń:

powietrza, wód gruntowych, podziemnych oraz

gleby.

• Eliminacja odorów składowiskowych.

• Oszczędność miejsca do składowania odpadów

oraz możliwość zagospodarowania tych miejsc w

inny sposób.

• Redukcja wytwarzania z kwater CO2, metanu i

innych szkodliwych związków uwalniających się

z zalegających na składowisku odpadów.

• Wykorzystanie odpadów jako paliwa w

instalacji.

• Wyeliminowanie niebezpieczeństwa awarii i

przecieku systemów zbierania odcieków.

• Zmniejszenie potrzeby wydobycia węgla i

wykorzystanie paliwa alternatywnego bez

wymaganych nakładów na wydobycie.

• Możliwość stworzenia rozproszonej struktury

sieci elektroenergetycznej, umożliwiającej

zwiększenie niezawodności dostaw prądu.

• Powstanie nowych miejsc pracy.

• Długi cykl prawno-budowlany inwestycji.

• Wymagane duże nakłady (środki) inwestycyjne.

• Trudność w znalezieniu stałego, wydajnego

odbiorcy na energię i ciepło wytworzone w

instalacji, z uwagi na sezonowość – ograniczenie

zapotrzebowania na ciepło z procesu.

• Zmienność wsadu do reaktora.

• Opór społeczny – strach przed nieznanym.

Zgazowarka w ZZO

Autotermiczny reaktor grawitacyjny zgazowania odpadów

komunalnych powstał dzięki współpracy trzech podmiotów:

Instytutu Maszyn Przepływowych im. Roberta Szewalskiego

PAN w Gdańsku – beneficjenta dofinansowania udzielonego

przez Wojewódzki Fundusz Ochrony Środowiska i

Gospodarki Wodnej w Gdańsku

ECO – Construction sp. z o.o. w Gdańsku

Zakładu Zagospodarowania Odpadów Nowy Dwór Sp. z o.o.

Projekt rozpoczął się w 2015 r. uzyskując dofinansowanie z

WFOŚiGW w Gdańsku przez IMP.

Planowany okres realizacji: 18 miesięcy

Kwiecień 2015 – Wrzesień 2016

Ogólne informacje

Pilotażowa instalacja ma na celu przetestowanie

technologii umożliwiającej zagospodarowanie odpadów

kalorycznych, które dotychczas były unieszkodliwiane

poprzez składowanie lub zbywane w przetargu. Tym samym

przez zgazowanie możliwe będzie na razie w niewielkiej

mierze zmniejszenie ilości składowanych odpadów na

kwaterze oraz zmniejszenie wielkość emisji gazów

wysypiskowych proporcjonalnie do ilości przetworzonych

odpadów w zgazowarce.

W projekcie zastosowano technologie, która polega na

rozkładzie w warunkach wysokiej temperatury odpadów

składających się z plastików, papierów, tekstyliów, biomasy

oraz substancji mineralnych w mieszaninę gazów (syngaz).

Instalacja badawcza posiada wydajności ~100 kg/h co

przekłada się na produkcję syngazu na poziomie 200-250

Nm3/h. Instalacja pilotażowa obecnie w niewielkiej

mierze zaspokaja aktualne potrzeby zakładu, jednak

daje możliwości udoskonalenia metody zgazowania, co

w przyszłości może przyczynić się do utworzenia

instalacji docelowej. Głównym celem prowadzonych

badań jest efektywne zagospodarowanie odpadów o

kaloryczności powyżej 6 MJ w reaktorze.

Ogólne informacje

Przedsięwzięcie jest realizowane na terenie ZZO Nowy

Dwór w wydzielonej części działki nr 217/6.

Zgazowarka w ZZO

W skład instalacji wchodzi:

Kontener (z komorą spalania i reaktorem zgazowującym

oraz niezbędną aparaturą)

Podajnik paliwa z zasobnikiem

Odbiornik popiołu

Do zgazowarki kierowane są odpady o kodach:

02 02 99 – Inne niewymienione odpady

04 02 09 – Odpady materiałów złożonych (np. tkaniny

impregnowane, elastomery, plastomery);

04 02 22 – Odpady z przetworzonych włókien

tekstylnych;

16 01 19 – Tworzywa sztuczne;

19 12 12 – Inne odpady (w tym zmieszane substancje i

przedmioty) z mechanicznej obróbki odpadów inne niż

wymienione w 19 12 11;

20 03 07 – Odpady wielkogabarytowe;

Wymienione odpady poddaje się rozdrobnieniu na

rozdrabniaczu do średnicy 40 mm.

Rozdrobnione paliwo kierowane jest do zasobnika za

pomocą ładowarki kołowej.

Jednorazowy załadunek

paliwa pozwala napełnić

zasobnik wsadem o masie

około 600 kg.

Przygotowany surowiec kierowany jest

do autotermicznego reaktora

zgazowania odpadów, w którym na

skutek wysokiej temperatury następuje

rozpad części lotnych. W dolnej części

reaktora następuje dalsza zmiana wsadu

w gaz na skutek reakcji

heterogenicznych pomiędzy gazami

pirolitycznymi.

Zgazowarka wyposażona jest w komorę

spalania, która zapewnia utrzymanie

gazów spalinowych w temperaturze min.

850°C przez co najmniej 2 sekundy przy

zawartości co najmniej 6% tlenu

(Rozporządzenia Ministra Gospodarki z

dnia 21 marca 2002 r. w sprawie

wymagań dotyczących prowadzenia

procesu termicznego przekształcania

odpadów).

Etapy realizacji

Lp.

Etap projektu Termin realizacji

1 Badania zgazowania mieszanek paliwa wtórnego i

biomasy w reaktorze Pomian

Kwiecień – lipiec

2015

2 Projekt instalacji autotermicznego zgazowania

paliwa odpadowego i oczyszczania syngazu

Sierpień 2015

3 Budowa i montaż instalacji Wrzesień –

Październik 2015

4 Uruchomienie instalacji autotermicznego

zgazowania

Listopad – grudzień

2015

5 Wielowariantowe badania eksperymentalne

zgazowania paliwa i oczyszczania syngazu

Styczeń – maj 2016

6 Badania i optymalizacja układu transportu smół i

pyłów lotnych do reaktora

Czerwiec – sierpień

2016

7 Podsumowanie projektu Wrzesień 2016

Realizacja – Etap 5

Obecnie realizowany jest Etap 5 projektu związany z

wielowariantowymi badaniami zgazowania paliwa stałego, który

powinien zakończyć się 31 maja.

W pierwszej części realizacji etapu 5, prowadzono prace związane

z wielowariantowym podawaniem powietrza do reaktora oraz

zastosowaniem różnego rodzaju wsadu (odpady drzewne oraz

komunalne) do reaktora oraz wyznaczenie pełnej charakterystyki

pracy zgazowarki. W pierwszym etapie prac prowadzono próby na

odpadach drzewnych. Jednak ze względu na pojawiające się

problemy związane z obecnością elementów metalowych oraz nie

do końca rozdrobnionych kawałków drewna, prace zostały

przerwane i zastosowano rozdrobnione odpady komunalne.

Obecnie trwają 12-godzinne testy zgazowarki przez pracowników

IMP.

Podczas zgazowania odpadów komunalnych rejestrowano prawidłową

temperaturę w komorze spalania.

Duże znaczenie dla stabilnej pracy instalacji zgazowania odegra układ

podawania paliwa. Zasobnik na paliwo został zaprojektowany i

dostosowany do możliwości związanych z załadunkiem za pomocą łyżki

załadowczej. Podczas prowadzonych prac, na zrębkach drzewnych oraz

odpadach komunalnych, zaobserwowano problem z kumulacją paliwa w

rurze ślimaka za otworem wlotu paliwa do reaktora, który powodował

nierównomierne podawanie paliwa do reaktora. Ze względu na pojawiające

się problemy z transportem paliwa przeprowadzono modyfikację układu

podawania paliwa. Wymieniono wlot paliwa do reaktora, co pozwoliło na

stabilne opadanie odpadów komunalnych. Po dokonaniu w/w modyfikacji

podczas prowadzonych prób:

uzyskano wysoki i stabilny rozkład temperatur w reaktorze na poziomie

1100 °C;

temperatura w komorze spalania utrzymywała się na poziomie 800-850

°C, bez pracy palnika wspomagającego;

układ ślimakowy działał ciągle i stabilnie dozował paliwo do reaktora.

Realizacja – Etap 5

PodsumowaniePodstawy technologii zgazowania były już znane w latach

dziewięćdziesiątych i na początku dwudziestego wieku jako

metoda uzysku gazu z węgla, jednak technologia ta została

wyparta w momencie rozpowszechniania się gazu ziemnego.

Do technologii zgazowania zaczęto powracać w ostatnich

latach XXw., jako do alternatywnej metody uzysku gazu i

produkcji energii z pominięciem tradycyjnych metod. W

szczególności jest to spowodowane większą troską o ochronę

środowiska naturalnego.

Obecnie jako kraj w dobie dążenia Unii Europejskiej do

wdrożenia zamkniętego systemu obiegu odpadów jesteśmy

zobowiązani do szukania kompleksowych rozwiązań

zagospodarowania odpadów i poszukiwania innowacyjnych

metod wykorzystania olbrzymich zasobów energetycznych

jakimi są odpady. Zgazowanie odpadów może pozwolić na

powstanie efektywnego systemu gospodarki odpadami

połączonego z produkcją energii cieplnej, jak i elektrycznej.

Poznanie i wykorzystanie technologii zgazowania odpadów niesie za sobą

wiele korzyści dla środowiska i zakładu:

Poprzez zgazowanie zmniejszy się ilość składowanych na kwaterze

odpadów, powstałe w procesie (popioły, żużle) mogą wynieść około 5%

pierwotnej ilości odpadów przeznaczonych do składowania;

Emisja do atmosfery jest znikoma i nie przekroczy ona parametrów

wynikających z przepisów UE dzięki zastosowaniu komory spalania;

Wyeliminowanie odorów, które zostają unieszkodliwione podczas

procesu;

Możliwość zgazyfikowania dużej gamy odpadów;

Uzyskanie korzyści ekonomicznych i ekologicznych;

Możliwość wykorzystania energii elektrycznej i cieplnej powstałej

podczas procesu dla celów własnych jak również sprzedaż nadwyżek do

sieci;

Przetwarzanie odpadów za pomocą nowych technologii niesie za

sobą wiele pozytywnych skutków. Technologia zgazowania

odpadów pomimo mniejszej przepustowości w porównaniu do

tradycyjnej spalarni może być procesem lokalnym, który będzie

wspomagał mniejsze zakłady, a w konsekwencji cały system

gospodarki odpadami (możliwość zagospodarowania odpadów na

miejscu bez konieczności wysyłania odpadów np. do spalarni).

Dużą zaletą instalacji do zgazowywania, może być wielkość

instalacji. Obecna instalacja pilotażowa o wydajności do 100 kg/h

zajmuje teren pod dwa kontenery dzięki czemu może zostać

ustawiona w wielu lokalizacjach na terenie zakładu, co jest bardzo

dobrym ergonomicznym i ekonomicznym rozwiązaniem.

Zgazowanie odpadów może umożliwić rozwiązanie problemu

składowania odpadów, oraz uregulowanie sytuacji prawnej

związanej z odpadami kalorycznymi powyżej 6 MJ/kg.

Zgazowanie odpadów komunalnych to proces obiecujący, rokujący

pozytywnie na przyszłość, będący jednak cały czas w fazie badań i

doświadczeń, przeprowadzanych w Zakładzie Zagospodarowania

Odpadów Nowy Dwór sp. z o.o

Dziękuje za uwagę!