Innovative technologies in the development of alternative RDF fuel

• Autorzy: Rajca P.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2018.3.4

Warianty tytułu

PL

Innowacyjne technologie w zagospodarowaniu paliwa alternatywnego RDF

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Innovative solutions are being developed in many areas of human activity, including environmental protection. Innovations that help reduce the negative impact of processes and products on the environment are referred to as “eco-innovation”. The increasingly restrictive European legislation on waste management, which is also implemented into the national regulations, aims to increase waste recovery and thus to improve the state of the environment. The legislation is oriented towards the development of a circular economy based on the maximal utilization of waste through material and energy recovery while ensuring efficient management of natural resources. The amount of waste collected for storage is being reduced in Poland as it represents the least desirable form of waste development, whereas the volume of waste returned to recycling and thermal treatment is increasing. Due to the fact that innovations are regarded as a factor that impacts on the pace of economic development, the present paper discusses the innovative solutions of thermal waste treatment, with particular focus on incineration, pyrolysis and gasification. The process of pyrolysis of waste in the form of an alternative RDF fuel is an interesting alternative, allowing for obtaining syngas with high calorific value (21.7 MJ/kg) and significant energy efficiency at the level of 75%, which offers a huge potential for electricity recovery. Furthermore, the high calorific value of pyrolysis gas encourages its use as a fuel in heating installations, both in the heating and metallurgical sectors, currently using coal gas with lower calorific value (about 16.5 MJ/kg). Furthermore, pyrolysis gas obtained from waste is likely to contribute to the reduction of natural gas consumption, thus leading to diversification of fuel and energy sources in Poland. The innovative solutions for thermal waste disposal presented in this paper are likely to limit the use of landfills and they contribute to the increase of the level of environmental protection.

PL

Innowacyjne rozwiązania dotyczą wielu dziedzin, m.in. ochrony środowiska. Innowacje przyczyniające się do zmniejszenia negatywnego wpływu procesów oraz produktów na środowisko określa się mianem „ekoinnowacji”. Coraz bardziej restrykcyjne europejskie przepisy dotyczące gospodarki odpadami, które są następnie wdrażane w ustawodawstwie krajowym, mają na celu zwiększenie odzysku odpadów, a tym samym poprawę stanu środowiska. Dążą one do wprowadzenia gospodarki o obiegu zamkniętym, opierającej się na maksymalnym wykorzystaniu odpadów poprzez odzysk materiałowy i energetyczny, przy racjonalnym gospodarowaniu zasobami naturalnymi. W ostatnich latach w Polsce zmniejszono udział magazynowania, które jest najmniej pożądaną formą ich zagospodarowania, a jednocześnie zwiększono udział głównie recyklingu i przekształcenia termicznego. Ze względu na fakt, iż innowacje są uważane za decydujący czynnik w tempie rozwoju gospodarczego, w niniejszym artykule skupiono się na innowacyjnych możliwościach termicznej utylizacji odpadów ze szczególnym uwzględnieniem: spalania, pirolizy i gazyfikacji. Na uwagę zasługuje proces pirolizy odpadów w postaci paliwa alternatywnego RDF, pozwalający na uzyskanie syngazu o wysokiej wartości opałowej (21,7 MJ/kg,) a także znaczącej wydajności energii, na poziomie 75%, co daje ogromny potencjał do odzysku energii elektrycznej. Ponadto, wysoka kaloryczność gazu pirolitycznego zachęca do wykorzystywania go jako paliwo w urządzeniach grzewczych, zarówno w ciepłownictwie, jak i w przemyśle hutniczym, stosującym obecnie gaz koksowniczy o mniejszej wartości opałowej (ok. 16,5 MJ/kg). Dodatkowo, syngaz otrzymany z odpadów może się również przyczynić do ograniczenia zużycia gazu ziemnego, co pozwoli na dywersyfikację źródeł paliw i energii w Polsce. Wskazane w niniejszym artykule innowacyjne możliwości termicznej utylizacji odpadów po pierwsze ograniczą wykorzystanie składowisk, a po drugie przyczynią się do podniesienia poziomu ochrony środowiska.

Słowa kluczowe

EN

innovations; waste management; energy recovery

PL

innowacje; gospodarka odpadami; odzysk energii

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 21, nr 3
• Strony: 251--260
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., il. kolor., wykr.

Twórcy

autor

Rajca P.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Production Engineering and Materials Technology, Chair of Industrial Furnaces and Environmental Protection al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Kassenberg A., Śniegocki A., Rola ekoinnowacji w niskoemisyjnej transformacji, 2012.
• [2] Węgrzyn G., Ekoinnowacje w Polsce na tle krajów Unii Europejskiej, Ekonomia i Środowisko 2013, 3(46), 138-148.
• [3] GUS, Ochrona środowiska 2015, 2015.
• [4] GUS, Departament Badań Regionalnych i Środowiska, Ochrona środowiska 2016, 2016.
• [5] GUS, Departament Badań Regionalnych i Środowiska, Ochrona środowiska 2017, 2017.
• [6] Adamczyk I., Przybylska M., Różańska B., Sobczyk M., Infrastruktura komunalna w 2012 r., 2013.
• [7] Adamczyk I., Przybylska M., Różańska B., Sobczyk M., Infrastruktura komunalna w 2013 r., 2014.
• [8] Nowak M., Szul M., Possibilities for application of alternative fuels in Poland, Archives of Waste Management and Environmental Protection 2016, 18(1), 33-44.
• [9] Załęcka-Kościukiewicz K., Problematyka prawna zagospodarowania RDF, prezentacja, 2015.
• [10] Proksa J, Zborowska I., Perspektywy rozwoju rynku paliw wtórnych w świetle wymagań prawnych, Instal 2017, (7-8), 10-15.
• [11] Lombardi L., Carnevale E., Corti A., A review of technologies and performances of thermal treatment systems for energy recovery from waste, Waste Management 2015, 37, 26-44.
• [12] Jerzy D., Kołosowski M., Tomasiak J., Ekologiczne i technologiczne uwarunkowania działalności innowacyjnej w przemyśle materiałów budowlanych, Modern Management Review 2017, XXII(24(1)), 7-19.
• [13] Bosmans A., Helsen L., Energy from waste: Review of thermochemical technologies for Refuse Derived Fuel (RDF) treatment, Third International Symposium on Energy from Biomass and Waste, 2010 (November 2010), 8-11.
• [14] Duczkowska-Kądziel A., Duda A., Odpady komunalne i przemysłowe alternatywnymi surowcami i paliwami w procesie produkcji cementu, Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych 2014, (18), 172-187.
• [15] Chalermcharoenrat S., Laohalidanond K., Kerdsuwan S., Optimization of Combustion Behavior and Producer Gas Quality from Reclaimed Landfill Through Highly Densify RDF-Gasification, Elsevier B.V., 2015.
• [16] Wielgosiński G., Przegląd technologii termicznego przekształcania odpadów, Nowa Energia 2011, 1, 55-68.
• [17] Arafat H.A., Jijakli K., Modeling and comparative assessment of municipal solid waste gasification for energy production, Waste Management 2013, 33(8), 1704-1713.
• [18] Kungkajit C., Prateepchaikul G., Kaosol T., Influence of Plastic Waste for Refuse-Derived Fuel on Downdraft Gasification, Elsevier B.V., 2015.
• [19] Tippayawong N, Kinorn J., Use of refuse derived fuel as renewable energy source via pyrolysis, International Journal of Renewable Energy 2007, 2(1), 45-51.
• [20] Younan Y., van Goethem M.W.M., Stefanidis G.D., A particle scale model for municipal solid waste and refuse-derived fuels pyrolysis, Computers and Chemical Engineering 2016, 86, 148-159.
• [21] Çepelioğullar Ö., Mutlu İ., Yaman S., Haykiri-Acma H., A study to predict pyrolytic behaviors of refuse-derived fuel (RDF): Artificial neural network application, Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2016, 122, 84-94.
• [22] Zhou C, Yang W., Effect of heat transfer model on the prediction of refuse-derived fuel pyrolysis process, Fuel 2015, 142, 46–57.
• [23] Chhabra V., Shastri Y., Bhattacharya S., Kinetics of pyrolysis of mixed municipal solid waste - A review, Procedia Environmental Sciences 2016, 35, 513-527.
• [24] Shi H, Mahinpey N, Aqsha A, Silbermann R., Characterization, thermochemical conversion studies, and heating value modeling of municipal solid waste, Waste Management 2016, 48, 34-47.
• [25] Kamiński D., Technologia zamknięcia cyklu życia odpadu kalorycznego - piroliza RDF z wytworzeniem energii elektrycznej, Prezentacja rozwiązania, 2015.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).