W artykule przedstawiono wymagania prawne dotyczące instalacji termicznego przekształcania odpadów. Zwrócono uwagę na problemy związane ze sprawdzaniem warunków procesu spalania, tj. wymogu przebywania spalin przez co najmniej dwie sekundy w temperaturze nie niższej niż 1100oC dla odpadów niebezpiecznych oraz od 850oC dla pozostałych odpadów. Omówiono dostępne metodyki pomiarowe oraz problemy związane z ich właściwym doborem. Przedstawiono problemy z interpretacją wymagań dotyczących prowadzenia procesu spalania. Zaproponowano zastosowanie analizy statystycznej poprzez uwzględnienie niepewności pomiarowej rozszerzonej typu A dla oceny zgodności uzyskanych wyników pomiarów temperatury spalin z wymaganiami prawnymi. Zwrócono uwagę na popełniane błędy w pomiarach i w ocenie spełniania warunku procesu spalania. Przedstawiono metodykę pomiaru czasu przebywania spalin przez dwie sekundy w wymaganej temperaturze.
EN
The article presents legal requirements for thermal waste treatment plants. It points out problems with checking combustion conditions, namely, the required flue gas residence time of at least two seconds at a temperature not lower than 1100°C for hazardous waste and at least 850°C for other types of waste. The article discusses available measurement methodologies and problems related to their proper selection. Moreover, it presents difficulties in interpreting the requirements for the combustion process. The use of statistical analysis is proposed, i.e., considering Type A expanded measurement uncertainty to assess compliance of the results of flue gas temperature measurements with the legal requirements. The article highlights errors when taking measurements and in assessing compliance with the combustion condition. Besides, it presents the methodology for measuring the flue gas residence time of two seconds at the required temperature.
Dzięki zmianom, jakie zaszły w gospodarce odpadami na przestrzeni ostatnich 30 lat, możliwe było znaczące obniżenie emisji gazów cieplarnianych. W jaki sposób? Przestaliśmy składować odpady, a zaczęliśmy je przetwarzać i spalać. Im więcej spalania odpadów, tym mniej emisji gazów cieplarnianych.
Aby udało się domknąć system gospodarki odpadami komunalnymi w Polsce, konieczne jest upraszczanie procedur administracyjnych, dofinansowanie elektrociepłowni odzyskujących energię z odpadów oraz stworzenie ram prawnych umożliwiających realizację procesu współspalania RDF-u w ciepłowniach. Słowem, konieczna jest determinacja politycznych decydentów.
Jedną z metod zagospodarowania osadów ściekowych jest przeznaczenie ich do współspalania. Korzyścią jest nie tylko przetworzenie odpadu, ale też powstała energia. W niniejszym materiale omówimy technologiczne aspekty wykorzystywania tej metody.
Odpady towarzyszą człowiekowi od zawsze. W miarę postępu ewolucyjnego człowieka zmieniała się nie tylko jakość odpadów, ale także ich ilość. Już w starożytności podejmowano próby uporządkowania kwestii odpadów, co poprzez stulecia skutkowało różnymi regulacjami prawnymi. Ostatnie 150 lat to gwałtowny rozwój technik i technologii mających na celu rozwiązania problemów związanych z odpadami, w tym także komunalnymi. Wymusiły to m. in. rewolucja przemysłowa, której towarzyszył gwałtowny rozwój miast związany ze wzrostem liczby mieszkańców, a w konsekwencji wzrosła ilość wytwarzanych odpadów. Aktualne działania, szczególnie w Unii Europejskiej, zmierzają w kierunku maksymalnego wykorzystania odpadów, ograniczając ich składowanie na wysypiskach na rzecz ponownego zagospodarowania. Jednym z elementów w tym łańcuchu działań jest spalanie odpadów komunalnych, które pozwala na istotne ograniczenie ilości odpadów kierowanych na wysypiska. Problemem są jednak odpady wtórne, będące produktami spalania, które są klasyfikowane jako odpady niebezpieczne. Po poddaniu ich odpowiedniej obróbce docelowo trafiają na składowiska odpadów niebezpiecznych, które mimo stosowania zaawansowanych zabezpieczeń stanowią potencjalne zagrożenie dla środowiska.
EN
Waste has always accompanied man. As human evolution progressed, not only the quality of waste changed, but also its quantity. Already in antiquity, attempts were made to organize the issue of waste, which over the centuries resulted in various legal regulations. The last 150 years have seen a rapid development of techniques and technologies aimed at solving problems related to waste, including municipal waste. This was forced, among others, by the industrial revolution, which was accompanied by the rapid development of cities associated with the increase in the number of inhabitants, and as a consequence, the amount of generated waste increased. Current activities, especially in the European Union, are aimed at the maximum use of waste, limiting its storage in landfills for re-use. One of the elements in this chain of activities is the incineration of municipal waste, which significantly reduces the amount of waste sent to landfills. However, the problem is secondary waste, which is the product of combustion and is classified as hazardous waste. After being properly treated, they end up in hazardous waste landfills, which, despite the use of advanced security measures, pose a potential threat to the environment.
Municipal waste is a global issue and they are generated in all countries around the world. Both in the European Union and the United States, a common method of non-recyclable waste utilization is thermal incineration with energy recovery. As a result of this treatment, residual waste like bottom ash, air pollution control residues and fly ashes are generated. This research shows that residues from waste incineration can be a potential source of critical raw materials. The analysis of the available literature prove that the residues of municipal waste incinerators contain most of the elements important for the US and EU economies. Material flow analysis has shown that each year, the content of elemental copper in residues may be 29,000 Mg (USA) and 51,000 Mg (EU), and the amount of rare earth elements in residues exceeds their mining in the EU. In the case of other elements, their content may exceed their extraction by even over 300%. The recovery of elements is difficult due to their encapsulation in the aggregate matrix. The heterogeneous nature of residues and the many interactions between different components and incineration techniques can make the process of recovery complicated. Recovery plants should process as much of the residues as possible to make their recovery profitable. However, policy makers from the EU and the US are introducing new legal regulations to increase the availability of critical raw materials. In the EU, new regulations are planned that will require at least 15% of the annual consumption of critical raw materials to come from recycling. Therefore, innovative technologies for recovering critical raw materials from waste have a chance to receive subsidies for research and development.
PL
Odpady komunalne stanowią globalny problem i są wytwarzane we wszystkich krajach na całym świecie. W Unii Europejskiej i Stanach Zjednoczonych powszechną metodą utylizacji odpadów nienadających się do procesów recyklingu jest ich termiczne spalanie z odzyskiem energii. W wyniku tego procesu generowane są pozostałości procesowe, takie jak popioły denne, stałe pozostałości z oczyszczania spalin i popioły lotne. Badania wykazały, że te odpady mogą być potencjalnym źródłem surowców krytycznych. Analiza dostępnej literatury dowodzi, że pozostałości z instalacji termicznego przekształcania odpadów komunalnych zawierają większość surowców krytycznych ważnych dla gospodarki USA i UE. Analiza przepływu materiałów wykazała, że zawartość miedzi pierwiastkowej w pozostałościach może wynosić rocznie 29 000 Mg (USA) i 51 000 Mg (UE), a ilość metali ziem rzadkich w pozostałościach przewyższa ich wydobycie w UE. W przypadku innych pierwiastków, ich zawartość może przewyższać wydobycie nawet o ponad 300%. Odzyskiwanie pierwiastków jest jednak trudne ze względu na ich agregację. Heterogeniczna natura pozostałości i liczne interakcje między różnymi składnikami oraz technikami spalania mogą komplikować proces odzysku. Instalacje specjalizujące się w przetwarzaniu pozostałości muszą przetwarzać jak najwięcej odpadów aby ich odzysk był opłacalny. Jednak politycy z UE i USA wprowadzają nowe regulacje prawne w celu zwiększenia dostępności surowców krytycznych. W UE planowane są nowe przepisy wymagające, aby minimum 15% rocznego zużycia surowców krytycznych pochodziło z recyklingu. Dlatego innowacyjne technologie odzysku surowców krytycznych z odpadów mają szanse na uzyskanie dotacji na badania i rozwój.
Rising carbon dioxide emissions are driving climate change and there is growing pressure to find alternative energy sources. Co-combustion of waste with fuels is still occurring in some regions of the world, and it is important to know the compounds emitted from such combustion. This study investigated the emissions from the combustion of wood pellets with waste. The wood pellet was combusted with different additions of polyethylene terephthalate plastic and medium-density fiberboard (10 and 50%), in a low-power boiler (18W). Phenols, alkylphenols, phthalates, biomass burning markers, and polycyclic aromatic hydrocarbon emissions were determined. Gas chromatography coupled with a mass spectrometry detector was used to analyze these compounds after extraction and derivatization in the particulate matter and gas phase. The emissions of biomass burning markers and phthalates were the highest among all the compounds determined for MDF addition. The total emission of these compounds was 685 mg/h and 408 mg/h for 10% addition and 2401 mg/h and 337 mg/h for 50% addition, respectively. For the co-combustion of biomass with PET, PAHs and phenols had the highest emission; the emission was 197 mg/h and 114.5 mg/h for 10% addition and 268 mg/h and 200 mg/h for 50% addition, respectively. In our opinion, the obtained results are insufficient for the identification of source apportionment from household heating. After further study, tested compounds could be treated as markers for the identification of the fuel type combusted in households.
PL
Rosnąca emisja dwutlenku węgla powoduje zmiany klimatyczne przez co rośnie presja na poszukiwanie alternatywnych źródeł energii. Współspalanie odpadów z paliwami nadal występuje w niektórych regionach świata, dlatego istotna jest wiedza na temat związków emitowanych z takiego spalania. W niniejszej pracy zbadano wpływ dodatku odpadów na emisję ze współspalania z biomasą. Pelet drzewny współspalano z różnymi dodatkami plastiku z politereftalanu etylenu i płyty pilśniowej średniej gęstości (10 i 50%), w kotle małej mocy (18 W). Oznaczono emisję fenoli, alkilofenoli, ftalanów, markerów spalania biomasy oraz wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Do analizy tych związków po ekstrakcji i derywatyzacji w fazie pyłowej i gazowej zastosowano chromatografię gazową sprzężoną ze spektrometrem mas. Emisja znaczników spalania biomasy oraz ftalanów była najwyższa spośród wszystkich związków oznaczonych dla dodatku MDF. Całkowita emisja tych związków wynosiła odpowiednio 685 mg/h i 408 mg/h dla 10% dodatku oraz 2401 mg/h i 337 mg/h dla 50% dodatku. Dla współspalania biomasy z PET największą emisję miały WWA i fenole; emisja wynosiła odpowiednio 197 mg/h i 114,5 mg/h dla 10% dodatku oraz 268 mg/h i 200 mg/h dla 50% dodatku. Naszym zdaniem uzyskane wyniki są niewystarczające do identyfikacji źródeł zanieczyszczeń z ogrzewania gospodarstw domowych. Po dalszych badaniach, badane związki mogłyby być traktowane jako markery do identyfikacji rodzaju paliwa spalanego w gospodarstwach domowych.
Biorąc pod uwagę, że dla spalarni, nie tylko odpadów, podstawowym i stałym parametrem technicznym i technologicznym jest pojemność cieplna komory spalania, a nie masa odpadów poddawanych spalaniu, na podstawie aktualnych badań wartości opałowej odpadów dostarczanych do wybranej analizowanej spalarni. W artykule przeanalizowano ilość odpadów, która powinna być spalona, aby praca spalarni odbywała się w warunkach nominalnych (przy założonej w projekcie i pozwoleniu zintegrowanym pojemności cieplnej komory) i uzyskiwano założone w projekcie efekty energetyczne.
EN
Considering that for incineration plants, not only waste, the basic and constant technical and technological parameter is the heat capacity of the combustion chamber, and not the mass of waste subjected to incineration, on the basis of current research on the calorific value of waste delivered to the selected analyzed incineration plant, the article analyzes the amount of waste, which should be incinerated in order for the incineration plant to operate in nominal conditions (at the thermal capacity of the chamber assumed in the design and in the integrated permit) and to achieve the energy effects assumed in the design.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Występujące braki paliw stałych na rynku polskim mogą powodować spalanie niedozwolonych materiałów (odpadów) w komunalnych urządzeniach grzewczych. Może to powodować zwiększenie emisji zanieczyszczeń do atmosfery i mieć negatywny wpływ na zdrowie człowieka. Spalanie odpadów powoduje znaczące zwiększenie emisji takich związków jak tlenek węgla oraz związki organiczne, w tym: wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, dioksyny, furany, fenole oraz formaldehydy. Spalanie odpadów ma również bardzo negatywny wpływ na prace urządzeń grzewczych oraz instalacji kominowych.
EN
The shortages of solid fuels on the Polish market may results in the combustion of prohibited materials (waste) in municipal heating devices. This can increase the emission of pollutants into the atmosphere and have a negative impact on human health. The combustion of waste causes a significant increase in emissions of carbon monoxide and organic compounds, including: polycyclic aromatic hydrocarbons, dioxins, furans, phenols and formaldehydes. Waste combustion also has a very negative impact on the operation of heating devices and chimney installations
Niezależnie od typu instalacji, rodzaju spalanego paliwa, mocy czy przeznaczenia, zawsze pozostaje miejsce na ulepszenia. Rozwiązania poprawiające efektywność wprowadzono również w działającej od 4 lat Instalacji Termicznego Przetwarzania z Odzyskiem Energii w Rzeszowie. Instalacja w skrócie nazywana ITPOE działa na terenie rzeszowskiej elektrociepłowni, należącej do PGE Energia Ciepła, z grupy PGE.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Porównano 4 spalarnie odpadów komunalnych pod względem ich oddziaływania na środowisko, stosując analizę przepływów materiałowych i analizę multikryterialną. Sporządzono bilanse materiałowe spalarni. Najkorzystniejsza okazała się spalarnia w Wuppertal (Niemcy).
EN
Four com. incinerators of municipal waste were compared in respect of their environmental impact. The material flow and multi-criterial anal. were used for the assessment. The material balances of the incinerator were performed. The most abantagenous was the incinerator from Wuppertal (Germany).
Numerous varieties of solid fuels have been employed for the production of heat in buildings and during cooking by utilizing furnaces and boilers. The most commonly used energy carriers include hard and brown coal, coke, and wood-based solid biofuels in the form of various types of pellets, briquettes, and chips. Notably, furnace and boiler users can combine these fuels in any way by changing their proportions. Generally, users of furnaces and boilers are known to co-burn solid fuels and various types of municipal waste. However, the municipal waste contains a number of organic compounds and toxic metals that can be released into the atmosphere during the combustion process; this poses a threat to the health of the environment and public. Herein, chemical and petrographic tests were performed to study the sources of furnace wastes. This research facilitates the identification of unacceptable substances such as plastics, metal filings, and glass.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Four municipal waste incineration plants were visited in Belgium. Facilities mainly consist of grate furnaces. During stopping for maintenance, in situ observations were mainly realized in two plants, refractory and slag samples were collected. These samples were observed and analysed in laboratory: ICP chemical analysis, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, EDS analysis, thermo-optical analysis. Three mechanisms of degradation were identified. Their appearance mainly depends on the location in the furnace. On site observation and laboratory investigations allow to understand and to model the degradation mechanisms of materials versus composition, temperature, and their locations in the furnaces.
PL
Odwiedzono cztery belgijskie spalarnie odpadów komunalnych. Obiekty składają się głównie z pieców rusztowych. Podczas postoju z powodu konserwacji w dwóch zakładach przeprowadzono głównie obserwacje in situ i pobrano próbki materiałów ogniotrwałych i żużla. Próbki te obserwowano i analizowano w laboratorium: analiza chemiczna ICP, dyfrakcja rentgenowska, skaningowa mikroskopia elektronowa, analiza EDS, analiza termooptyczna. Zidentyfikowano trzy mechanizmy degradacji. Ich występowanie zależy głównie od lokalizacji w piecu. Obserwacje na miejscu i badania laboratoryjne pozwalają zrozumieć i modelować mechanizmy degradacji materiałów w zależności od składu, temperatury i ich lokalizacji w piecach.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Thermal transformation of waste is one way in which the negative impact of human activities on the environment can be reduced. Thermal waste treatment is generally negatively associated by the public as hazardous and harmful to the environment. In this study the authors present the possibility of waste management in the process of co-firing with coal using BAT (Best Available Techniques) for both the combustion process and the exhaust gas purification process. Co-firing of coal with RDF (Refuse Derived Fuel) while ensuring stable production of electricity and heat supports the process of waste management which, if not burned, will end up in landfills, which, according to the authors, is the worst possible way to handle waste both from the point of view of environmental protection itself and from the point of view of energy efficiency.
Spalanie odpadów, według Sławomira Mazurka, wiceministra środowiska, nie może być kierunkiem, w którym podążać powinna gospodarka odpadami komunalnymi. Powinno ono stanowić jedynie uzupełnienie systemu gospodarki odpadami. Spalanie odpadów lub produkcja paliw z odpadów nie przyczynią się też do osiągnięcia wymaganych poziomów ponownego użycia i recyklingu.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Racjonalna gospodarka paliwami naturalnymi jest podstawowym warunkiem funkcjonowania całej gospodarki, zwłaszcza w Polsce, w której zasoby surowcowe w wielu obszarach są ograniczone. Ze względu na fakt, że wszystkie produkty powstające podczas spalania, powinny być zagospodarowane zgodnie z obowiązującymi normami, badania naukowe i aplikacyjne w obszarze dziedzin przetwarzania wszelkiego rodzaju odpadów, stanowią obszar innowacji dla energetyki. Proponowane rozwiązanie idzie w kierunku określenia takich wskaźników technologicznych i materiałowych, które ograniczają ilości emitowanych do atmosfery substancji szkodliwych, powstających w trakcie termicznego przetwarzania. Niskotemperaturowa karbonizacja odpadów i biomasy jest jedną z metod przygotowania tych substancji do wysokotemperaturowego wykorzystania w procesie termicznej waloryzacji. Toryfikacja jest niskotemperaturowym sposobem przygotowania odpadów do wykorzystania w procesie termicznej utylizacji w kotłach energetycznych.
EN
Rational management of natural fuels is a basic condition for the functioning of the entire economy, especially in Poland, where raw material resources are limited in many areas. Due to the fact that all products generated during combustion should be managed in accordance with applicable standards, scientific and application research in the field of processing all types of waste, constitute an area of innovation for the energy sector. The proposed solution goes towards the definition of such technological and material indicators that limit the amount of harmful substances emitted into the atmosphere that are created during thermal processing. Low-temperature carbonization of waste and biomass is one of the methods for preparing these substances for high-temperature use in the process of thermal valorisation. Torrefaction is a low-temperature way of preparing waste for use in the thermal utilization process in power boilers.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Racjonalna gospodarka paliwami naturalnymi jest podstawowym warunkiem funkcjonowania całej gospodarki, zwłaszcza w Polsce, w której zasoby surowcowe w wielu obszarach są ograniczone. Ze względu na fakt, że wszystkie produkty powstające podczas spalania, powinny być zagospodarowane zgodnie z obowiązującymi normami, badania naukowe i aplikacyjne w obszarze dziedzin przetwarzania wszelkiego rodzaju odpadów, stanowią obszar innowacji dla energetyki. Proponowane rozwiązanie idzie w kierunku określenia takich wskaźników technologicznych i materiałowych, które ograniczają ilości emitowanych do atmosfery substancji szkodliwych, powstających w trakcie termicznego przetwarzania. Niskotemperaturowa karbonizacja odpadów i biomasy jest jedną z metod przygotowania tych substancji do wysokotemperaturowego wykorzystania w procesie termicznej waloryzacji. Toryfikacja jest niskotemperaturowym sposobem przygotowania odpadów do wykorzystania w procesie termicznej utylizacji w kotłach energetycznych.
EN
Rational management of natural fuels is a basic condition for the functioning of the entire economy, especially in Poland, where raw material resources are limited in many areas. Due to the fact that all products generated during combustion should be managed in accordance with applicable standards, scientific and application research in the field of processing all types of waste, constitute an area of innovation for the energy sector. The proposed solution goes towards the definition of such technological and material indicators that limit the amount of harmful substances emitted into the atmosphere that are created during thermal processing. Low-temperature carbonization of waste and biomass is one of the methods for preparing these substances for high-temperature use in the process of thermal valorisation. Torrefaction is a low-temperature way of preparing waste for use in the thermal utilization process in power boilers.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Racjonalna gospodarka paliwami naturalnymi jest podstawowym warunkiem funkcjonowania całej gospodarki, zwłaszcza w Polsce, w której zasoby surowcowe w wielu obszarach są ograniczone. Ze względu na fakt, że wszystkie produkty powstające podczas spalania, powinny być zagospodarowane zgodnie z obowiązującymi normami, badania naukowe i aplikacyjne w obszarze dziedzin przetwarzania wszelkiego rodzaju odpadów, stanowią obszar innowacji dla energetyki. Proponowane rozwiązanie idzie w kierunku określenia takich wskaźników technologicznych i materiałowych, które ograniczają ilości emitowanych do atmosfery substancji szkodliwych, powstających w trakcie termicznego przetwarzania. Niskotemperaturowa karbonizacja odpadów i biomasy jest jedną z metod przygotowania tych substancji do wysokotemperaturowego wykorzystania w procesie termicznej waloryzacji. Toryfikacja jest niskotemperaturowym sposobem przygotowania odpadów do wykorzystania w procesie termicznej utylizacji w kotłach energetycznych.
EN
Rational management of natural fuels is a basic condition for the functioning of the entire economy, especially in Poland, where raw material resources are limited in many areas. Due to the fact that all products generated during combustion should be managed in accordance with applicable standards, scientific and application research in the field of processing all types of waste, constitute an area of innovation for the energy sector. The proposed solution goes towards the definition of such technological and material indicators that limit the amount of harmful substances emitted into the atmosphere that are created during thermal processing. Low-temperature carbonization of waste and biomass is one of the methods for preparing these substances for high-temperature use in the process of thermal valorisation. Torrefaction is a low-temperature way of preparing waste for use in the thermal utilization process in power boiler.
Mimo że Unia Europejska najprawdopodobniej nie będzie dofinansowywać instalacji termicznego przekształcania odpadów, stawiając na gospodarkę obiegu zamkniętego, polski rząd - który wcześniej z dużą ostrożnością podchodził do spalania odpadów - zamierza połączyć te rozwiązania i ze wspierania spalarni rezygnować nie chce. O zagadnieniach tych mowa będzie podczas 16. Konferencji "Termiczne Przekształcanie Odpadów", która odbędzie się w listopadzie w Katowicach i Zabrzu.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.