Możliwości wytwarzania witryfikatu popiołowego z energetyki zawodowej na stanowisku półtechnicznym w skali 1 MWth i sprawdzanie jego przydatności do celów gospodarczych

• Autorzy: Nehring Grzegorz , Świątkowski Bartosz , Jagiełło Krzysztof

Warianty tytułu

EN

Possibility to produce a vitrificate from energy ashes on a 1 MWth semi-industrial stand scale and testing its suitability for economic purposes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Energetyka zawodowa w Polsce wytwarza rocznie ok. 20 mln ton ubocznych produktów spalania (UPS), z czego zagospodarowywanych jest blisko 76%. Stosuje się je do produkcji betonu towarowego, w drogownictwie, górnictwie, do produkcji gipsu i cementu, rekultywacji terenów oraz w ceramice. Instytut Energetyki – Państwowy Instytut Badawczy prowadzi badania nad produkcją witryfikatów z popiołu energetycznego, które mogłyby konkurować z kruszywami naturalnymi. Produkcja witryfikatów z popiołów energetycznych może być opłacalna w połączeniu z produkcją energii oraz kosztami uniknięcia składowania. Witryfikacja, stosowana do utylizacji niebezpiecznych odpadów, może być ekonomicznie uzasadniona także dla UPS, zwłaszcza w kontekście nowych regulacji dotyczących emisji CO₂ i gospodarki obiegu zamkniętego: dyrektywa ETS2 (od 01.01.2027 również transport i budownictwo); rozporządzenie CPR2 z dnia 30.02.2022 r. W Instytucie Energetyki – Państwowym Instytucie Badawczym prowadzono badania nad produkcją witryfikatu na stanowisku półtechnicznym o mocy 1 MW_th. Osiągnięto efektywność instalacji na poziomie 38,8% dla stosunkowo małego reaktora i krótkiego czasu eksperymentu. Witryfikat uzyskany w testach wykazał wysoką obojętność środowiskową oraz dobrą wytrzymałość, spełniając normy dla kruszyw do betonu konstrukcyjnego: próba „Los Angeles” – LA = 23; wytrzymałość na miażdżenie – Xr = 19,8%. Wykazano opłacalność budowy instalacji z komorą do ciekłego odprowadzania żużla o mocy 40 MW współpracującą z kotłem energetycznym, przy przychodzie skumulowanym powyżej 150 zł/Mg witryfikatu oraz czasie zwrotu wynoszącym 5,5 roku od momentu uruchomienia produkcji, co czyni tę technologię atrakcyjną alternatywą dla składowania ubocznych produktów spalania.

EN

Power sector in Poland generates approximately 20 million tons of combustion by-products (CBPs) annually, of which about 76% are utilized. They are used in the production of ready-mixed concrete, road construction, mining, gypsum and cement production, land reclamation and ceramics. The Institute of Power Engineering – National Research Institute conducts research on the production of vitrificates from energy ash, which could compete with natural aggregates. The production of vitrificates from energy ashes can be profitable when combined with energy production and the costs of avoiding landfill. Vitrification normally used for the disposal of hazardous waste, can also be economically justified for CBPs, especially in the context of new regulations on CO₂ emissions and the circular economy: ETS2 directive (from January 1, 2027, including transport and construction); CPR2 regulation of February 30, 2022. At the Institute of Power Engineering, research was conducted on the production of vitrificates products on a semi-industrial stand with a power of 1 MW_th. The efficiency of the installation reached 38.8% for a relatively small reactor and a short experiment duration. The vitrificates products obtained in the tests showed high environmental neutrality and good strength, meeting the standards for aggregates for structural concrete: „Los Angeles” test – LA = 23; crushing strength – Xr = 19.8%. The economic viability of constructing a 40 MW installation with a slag liquid discharge chamber cooperating with a power boiler was demonstrated, with cumulative revenue exceeding 150 PLN/Mg of vitrificate products and a payback period of 5.5 years from the start of production, making this technology an attractive alternative to the landfilling of combustion by-products.

Słowa kluczowe

PL

witryfikaty; popiół energetyczny; Instytut Energetyki; badania; produkcja wirtyfikatów; stanowisko półtechniczne; Instytut Energetyki- Państwowy Instytut Badawczy

EN

vitrificates; energy ash; Power Engineering; research; production of vitrificates; semiindustrial stand; Institute of Power Engineering-National Reserch Institute

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Energia [Stowarzyszenie Elektryków Polskich - COSiW]
• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 8
• Strony: 325--331
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nehring Grzegorz

• Instytut Energetyki - Państwowy Instytut Badawczy

autor

Świątkowski Bartosz

• Instytut Energetyki - Państwowy Instytut Badawczy

autor

Jagiełło Krzysztof

• Instytut Energetyki - Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• [1] Materiały konferencyjne firmy EKOZEC z XXVI Międzynarodowej Konferencji „Popioły z Energetyki", Sopot, 8-10.10.2019.
• [2] Ksit B., Janiszewski D., Wpływ właściwości żużli na trwałość żużlobetonowych elementów konstrukcyjnych, „Warstwy" 1999, tom 4, s. 70-73.
• [3] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady UE 2023/959 z dnia 10 maja 2023 r. zmieniająca dyrektywę 2003/87/WE -Dz.U.UE.L.2023.130.134.
• [4] Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych, zmieniające rozporządzenie (UE) 2019/1020 i uchylające rozporządzenie (UE) nr 305/2011. Bruksela, 30.03.2022.
• [5] Raport z badań wykonanych przez ICiMB, Laboratorium innowacyjnych materiałów i monitorowaniu środowiska w Opolu, Sprawozdanie z badań nr 4L056S19/1, Opole, ICiMB, 2019, pdf.
• [6] Raport z badań wykonanych przez ICiMB Oddział Szkła i Materiałów Budowlanych, Zakład Betonów Zapraw i Kruszyw, Sprawozdanie z badań nr SB/341/19/K, Opole, ICiMB, 2019, pdf.
• [7] Góralczyk S., Kukielska D., Jakość krajowych kruszyw, „Górnictwo i Geoinżynieria" 2010, Rok 34, zeszyt 4, s. 211-224.
• [8] Jinsu Kim, Hyunmin Oh, Seokyoung Lee and Young-Seek Yoon, Advanced One-Dimensional Entrained-Flow Gasifier Model Considering Melting Phenomenon of Ash, "Energies" 2018, 04,11,1015.
• [9] Zigo O., Adamovicova K., Kosa L, Nerad I., Prokos I. - Determination of the heat fusion of 2CaO*AI203*SiO2 (gehlenite), "Chem. Papers" 1987, vol. 41 (2), p. 171-181.
• [10] Cennik za przyjęcie odpadów Zakładu Unieszkodliwiania Odpadów w Lubawce, Dostępny w Internecie: https://sanikom.com.pl/cena-za-przyjecie-odpadow-komunalnych-do-zuo.
• [11] Cennik za przyjęcie odpadów na Składowisko Odpadów Komunalnych Sp. z o.o. w Oświęcimiu - obowiązujący od dnia 01.01.2023 r., dostępny w Internecie: https://www.sok-oswiecim.biz/cennik.