Badania procesu samonagrzewania się paliwa alternatywnego wytwarzanego ze zmieszanych odpadów komunalnych

• Autorzy: Malinowski M. , Wolny-Koładka K.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2015.9(1)034

Warianty tytułu

EN

Investigation of the self-heating process of an alternative fuel derived from municipal solid waste

• Konferencja: ECOpole’14 Conference (15-17.10.2014, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Paliwa alternatywne (RDF) znane są jako stabilne i bezpieczne źródła energii dla przemysłu cementowego i energetycznego zarówno pod względem mikrobiologicznym, jak i sanitarnym. Pomimo to w literaturze opisano wiele przypadków samozapłonu paliw alternatywnych w czasie ich magazynowania. Przeprowadzone badania wstępne wykazały, że przy zastosowaniu sita o średnicy oczka 80 mm do paliwa alternatywnego wytwarzanego ze zmieszanych odpadów komunalnych przedostają się odpady ulegające biodegradacji, w tym: papier, odpady organiczne, drewno itp. Udział tych odpadów w paliwie zawiera się w przedziale 11-29%. Znaczący udział odpadów ulegających biodegradacji w paliwie oraz mikroorganizmy, które je zasiedlają, są główną przyczyną samonagrzewania się tego źródła energii. Podstawowym celem badań była analiza procesu samonagrzewania się magazynowanego w pryzmie paliwa alternatywnego od momentu jego wytworzenia aż do czasu ustabilizowania się temperatury. Analizy przeprowadzono w instalacji mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów komunalnych w Krakowie w okresie od września 2013 do sierpnia 2014 roku. W celu określenia zmian temperatury w czasie wykorzystano technikę termograficzną, a także system pomiarowy firmy APAR, składający się z 3 czujników temperatury PT100, umieszczonych na różnej głębokości pryzmy. Ponadto przeanalizowano zmiany zawartości tlenu wewnątrz pryzmy oraz wstępnie oceniono różnorodność mikroorganizmów zasiedlających paliwo. Badania wykazały, iż rozkład temperatury wewnątrz pryzmy magazynowanego paliwa nie jest jednakowy. Maksymalna osiągnięta temperatura wynosiła 76ºC. W pryzmie stwierdzono obecność grzybów pleśniowych, promieniowców oraz bakterii wegetatywnych i spoczynkowych. Wyizolowano także drobnoustroje chorobotwórcze (Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Salmonella spp., Enterococcus faecalis i Clostridium perfringens), stanowiące zagrożenie dla zdrowia osób pracujących przy instalacji do wytwarzania paliwa alternatywnego.

EN

Alternative fuel (RDF) has been known as a stable and safe solid-fuel (in terms of microbiological and sanitary) for cement and power plant. However, some spontaneous ignition incidents occurred during storage of RDF in certain facilities. As introductory research proves, the morphological composition of an alternative fuel manufactured from mixed municipal solid waste reveals such bio-degradable components as paper, organics, wood, etc. The share of those components in an alternative fuel (examined with the use of an 80 millimeter sifter) is in the range 11-29%. A significant share of biodegradable waste in the fuel and the high variety of microorganisms that colonize them are a major cause of self-heating is this energy source. The main aim of the study was to analyze the self-heating process in heap of alternative fuel since its manufacture until the temperature stabilizes. Analyses were carried out in the installation of mechanical - biological treatment of municipal solid waste in Krakow in the period from September 2013 to August 2014. To determine temperature changes during process, the thermographic technique was used, and the APAR measurement system consisting of three PT100 temperature sensors (placed at different depths of heap). The oxygen content inside the heap and the variety of microorganisms inhabiting RDF was analyzed too. Research has shown that the temperature distribution inside heap of stored fuel is not uniform. The presence of mold fungi, actinomycetes, as well as vegetative and spore-forming bacterial cells were found in the heap. Pathogenic microorganisms (Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Salmonella spp., Enterococcus faecalis and Clostridium perfringens), which pose threat to the health of people working with the installation for the production of alternative fuel, were also isolated.

Słowa kluczowe

PL

odpady komunalne; paliwo alternatywne; RDF; mikroorganizmy

EN

municipal solid waste; alternative fuel; RDF; microorganisms

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 9, No. 1
• Strony: 261--268
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Malinowski M.

• Zakład Infrastruktury Technicznej i Ekoenergetyki, Instytut Inżynierii Rolniczej i Informatyki, Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, ul. Balicka 116b/311, 30-149 Kraków, tel. [phone]

autor

Wolny-Koładka K.

• Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, al. A. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Skutan S, Brunner H. Metals in RDF and other high calorific value fractions from mechanical treatment of MSW: Analysis and sampling errors. Waste Manage Res. 2012;30.7:645-655. DOI:10.1177/0734242X12442740.
• [2] Malinowski M. Selected properties of an alternative fuel manufactured from municipal solid waste. Infrastruct Ecol Rural Areas. 2013;2013/4/2:125-139. http://www.infraeco.pl/pl/art/a_17260.htm?plik=1520.
• [3] Ragazzi M, Rada EC. RDF/SRF evolution and MSW bio-drying. WIT Trans Ecol Environ. 2012;163:199-208. DOI: 10.2495/WM120191.
• [4] Dębicka M, Żygadło M, Latosińska J. Investigations of bio-drying process of municipal solid waste. Ecol Chem Eng A. 2013;20(12):1461-1470. DOI: 10.2428/ecea.2013.20(12)132.
• [5] Celińska A, Marek E. Potencjał paliw odpadowych do wykorzystania w kompleksach agrotechnicznych. Paliwa z Odpadów. 2009;7:11-22.
• [6] Karcz H, Kantorek M, Głąbik R, Grabowicz M, Szczepaniak S. Energetyczny recykling odpadów zwierzęcych. Cz. 2. Proces termicznej utylizacji mączki w prototypowej instalacji doświadczalnej. Paliwa z Odpadów. 2009;7:285-294.
• [7] Oleniacz R. Assessment of the impact of using alternative fuels in the cement klin on the emissions of selected substances into the air. Waste Energy Environ. 2011;1:37-49.
• [8] Wzorek M. Wpływ dodatku lepiszczy na właściwości paliwa z osadów ściekowych i mułu węglowego. Paliwa z Odpadów 2009;7:45-52.
• [9] Ariyaratne WKH, Melaaen MC, Tokheim LA. Determination of biomass fraction for partly renewable solid fuels. Energy. 2014;70.1:465-472. DOI: 10.1016/j.energy.2014.04.017.
• [10] Mokrzycki E, Uliasz-Bocheńczyk A, Sarna M. Use of alternative fuels in the Polish cement industry. Appl Energy. 2003;74:101-111. DOI: 10.1016/S0306-2619(02)00136-8.
• [11] Yasuhara A, Amano Y, Shibamoto T. Investigation of the self-heating and spontaneous ignition of refuse-derived fuel (RDF) during storage. Waste Manage. 2010;30:1161-1164. DOI:10.1016/j.wasman.2009.11.003.
• [12] Yasuhara A. Chemical consideration on spontaneous incineration accidents of refuse-derived fuels and exothermic reaction mechanism. J Japan Soc Safety Eng. 2006;45:117-124.
• [13] Gao L, Hirano T. Process of accidental explosions at a refuse derived fuel storage. J Loss Prev Process Ind. 2006;19:288-291. DOI: 10.1016/j.jlp.2005.05.016.
• [14] Hogland W, Marques M. Physical, biological and chemical processes during storage and spontaneous combustion of waste fuel. Resources Conserv Recycling. 2003;40:53-69. DOI: 10.1016/S0921-3449(03)00025-9.
• [15] KPGO 2014. Krajowy Plan Gospodarki Odpadami na lata 2010-2014. MP Nr 101, poz. 1183.
• [16] Jędrczak A. Skład sitowy i morfologiczny odpadów komunalnych na terenie powiatu zgorzeleckiego. Raport końcowy. Zielona Góra: Instytut Inżynierii Środowiska UZ; 2011.
• [17] PN-EN 15443-2011 Stałe paliwa wtórne - Metody przygotowania próbki laboratoryjnej.
• [18] PN-EN 15400-2011 Stałe paliwa wtórne - Oznaczanie wartości opałowej.
• [19] PN-EN 15403-2011 Stałe paliwa wtórne - Oznaczanie zawartości popiołu.
• [20] PN-EN 15414-3-2011 Stałe paliwa wtórne - Oznaczanie zawartości wilgoci metodą suszarkową. Część 3: Wilgoć w ogólnej próbce analitycznej.
• [21] Malinowski M, Sikora J. Wpływ zawartości odpadów ulegających biodegradacji na właściwości paliwa alternatywnego z odpadów. Proc ECOpole. 2014;8(1):223-230. DOI: 10.2429/proc.2014.8(1)029.
• [22] Jędrczak A, Haziak K. Określenie wymagań dla kompostowania i innych metod biologicznego przetwarzania odpadów. Zielona Góra; 2005.
• [23] Winkler MKH, Bennenbroek MH, Horstink FH, van Loosdrecht MCM, van de Pol GJ. The biodrying concept: An innovative technology creating energy from sewage sludge. Bioresour Technol. 2013;147:124-129. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.07.138.
• [24] Sugni M, Calcaterra E, Adani F. Biostabilization-biodrying of municipal solid waste by inverting air-flow. Bioresour Technol. 2005;96:1331-1337. DOI: 10.1016/j.biortech.2004.11.016.
• [25] Adani F, Baido D, Calcaterra E, Genevini P. The influence of biomass temperature on biostabilizationbiodrying of municipal solid waste. Bioresour Technol. 2002;83:173-179. DOI: 10.1016/S0960-8524(01)00231-0.