Krajské integrované centrum nakládání s odpady - Technologie

Přeskočit na menu

Jak to chodí ve spalovně odpadů?

Schematicky znázorněný technologický řetězec je klasickým příkladem toho, jak má být sestaven k tomu, aby se dalo realizovat jak energetické, tak i látkové využívání odpadu:

  • Bunkr SKO – Shromažďování odpadů. Jeřábník průběžně míchá (homogenizuje) odpady tak, aby byly připraveny pro spalování.
  • Jeřábem jsou odpady přenášeny do vstupní násypky roštového ohniště.
  • Ohniště/kotel – V ohništi probíhá proces spalování odpadu při teplotách 850 – 1100°C. V kotli předávají spaliny své teplo vodě a je tak vyráběna pára. Na vhodném místě kotle je do spalin dávkován redukční prostředek, který umožní přeměnu oxidů dusíku na molekulární dusík, který je přirozenou součástí našeho ovzduší.
  • Pára je z kotle přiváděna do turbogenerátoru, kde je vyráběna elektřina.
  • Po opuštění turbogenerátoru je pára přiváděna do technologických procesů nebo do soustavy zásobování teplem, kde je její energie zpravidla převedena do vody vytápějící obytné zástavby.
  • Škvára z vyhořelých odpadů je z roštového ohniště dopravována do bunkru škváry. Do bunkru škváry je rovněž přiváděn vypraný popílek, zbavený solí a těžkých kovů. Následuje separace železných kovů a barevných kovů. Po jejich vytřídění se škvára odváží buď na skládku nebo k dalšímu využití.
  • Po opuštění kotle jsou spaliny přiváděny do filtrační jednotky (např. elektroodlučovač neboli elektrofiltr), kde jsou zbaveny popílek – tzv. tuhého úletu.
  • Odloučený popílek je odváděn do sila popílku odkud je přiváděn k extrakci („vypírce“) těžkých kovů a solí. Jako extrakční látka slouží aktivní kyselina z prvního stupně pračky spalin.
  • Takto upravený popílek je přes speciální filtr přiváděn do bunkru škváry. Filtrát je pak, spolu s pracími vodami z dalších stupňů pračky spalin, přiváděn k procesu číření (úpravy pracích vod).
  • Po opuštění odlučování tuhého úletu jsou spaliny přivedeny do tzv. katalytického filtru, kde jsou zbaveny zbytkového popílku a kde probíhá katalyticko - oxidační destrukce látek typu PCDD/F – tzv. dioxinů a furanů. Tento procesní krok má za následek téměř dokonalou destrukci PCDD/F a to až na zlomky legislativního limitu. Zde odloučený zbytkový popílek, jedná se o malá množství v řádu kg za hodinu, je určen pro skládku odpovídající kategorie.
  • Po katalytickém filtru procházejí spaliny několikastupňovou pračkou spalin, kde jsou škodliviny pomocí zpravidla chemicko-fyzikální absorpce převedeny do prací vody. Vyčištěné spaliny jsou přiváděny do komína a posléze předávány atmosféře.
  • 12. Prací vody z prvního stupně pračky spalin se používají na extrakci solí a těžkých kovů z popílku a posléze jsou spolu s pracími vodami ostatních stupňů pračky čířeny. (neutralizace, vločkování, sedimentace, filtrace). Produktem tohoto číření je upravená prací voda, která se odvání buď do kanalizace, nebo vodoteče a tzv. filtrační koláč. Filtrační koláč obsahuje kolem 20% zinku a je možné jej pro jeho výrobu využít (tento postup je uplatněn např. v bernské spalovně).

Příklad technologického řetězce s odvodem vyčištěných pracích vod
Příklad technologického řetězce s odvodem vyčištěných pracích vod (Zdroj: E.I.C., spol. s.r.o.)

Poznámka: V případě, že není možné upravené prací vody odvádět do kanalizace nebo do vodoteče je do technologického řetězce nutné začlenit vhodně dimenzovaný aparát, který umožní odpaření vyčeřených pracích vod. Tento aparát bývá konstruován jako rozprašovací sušárna a může být vřazen před katalytický filtr. Toto řešení je energeticky náročnější – je nutné investovat energii spalin na pokrytí výparného tepla upravených pracích vod.

Vstup odpadů

Dodávky odpadů do bunkru vídeňské spalovny Spittelau – řazení vozů s odpady
Dodávky odpadů do bunkru vídeňské spalovny Spittelau – řazení vozů s odpady (Zdroj: Fernwärme Wien)

Odpad, který do spalovny dovážejí svozové vozy, je shromažďován v bunkru. Tady se skladuje a připravuje pro vstup do ohniště kotle, kam se dopravuje pomocí speciálně konstruovaných jeřábů.

Pohled do bunkru zařízení Termizo Liberec
Pohled do bunkru zařízení Termizo Liberec (Zdroj: STEO)

Drapáky nabírají odpad v bunkru spalovny Termizo Liberec
Drapáky nabírají odpad v bunkru spalovny Termizo Liberec (Zdroj: STEO)

Jeřábník z klimatizované kabiny ovládá jeřáby vkládající homogenizované (promíchané) odpady do násypky ohniště. Úloha jeřábníka při tzv. homogenizování odpadů je velmi důležitá a na jeho kvalitě práce závisí významně i kvalita paliva vkládaného do kotle.

Jeřábník kabině basilejské spalovny při práci
Jeřábník kabině basilejské spalovny při práci (Zdroj: KVA Basel)

Ohniště a kotel spalovny

V ohništi dosahuje teplota 850-1100 °C. Směsný komunální odpad hoří sám, není nutné k němu přidávat žádné palivo. Pouze při najíždění spalovny fungují omezenou dobu podpůrné hořáky. Stává se to ale jen několikrát v roce po technologických odstávkách, protože spalovna musí jinak pracovat kontinuálně. Většina spaloven ve světě (i ty u nás) je vybavena roštovými ohništi. Jednotlivé segmenty roštu jsou konstruovány tak, že umožňují prostup spalovacího vzduchu do ohniště a zároveň zajišťují postup odpadu od jeho vstupu do ohniště až po výstup spáleného odpadu (škváry).
Ohniště a kotel musí být sestaveny tak, aby vznikající spaliny setrvaly minimálně dvě vteřiny při teplotě 850 °C. Toto je zákonná podmínka a při její dodržení je zaručen naprosto dostatečná destrukce všech organických složek.

Pohled do ohniště ZEVO Praha
Pohled do ohniště ZEVO Praha (Zdroj: STEO)

Kotel spalovny komunálního odpadu je postaven nad vlastním ohništěm, které je umístěno v jeho spodní části.

Energie

Vzniklé spaliny postupují kotlem a postupně se ochlazují až na cca 180-220 °C (výstupní teplota z kotle). Teplem z ochlazování spalin se vyrábí pára, a ta se využívá k výrobě tepla a elektřiny. Tento úsek je ve spalovně v podstatě stejný jako v jiných běžných elektrárnách. Zásadní rozdíl je v palivu. Uhelné elektrárny vyrábějí páru tím, že spalují například hnědé uhlí. To se musí vytěžit v povrchových dolech, které negativně poznamenaly krajinu například v severních Čechách. Spalovny komunálního odpadu spalují odpad, který už nikdo nepotřebuje a který by jinak skončil na skládce.

Pohled do strojovny turbogenerátoru Termizo - výroba elektřiny a tepla
Pohled do strojovny turbogenerátoru Termizo - výroba elektřiny a tepla (Zdroj: STEO)

Zachycení popílku, zpracování škváry a popílku čištění spalin

Spaliny vzniklé spalováním odpadu obsahují kromě kyslíku, dusíku, oxidu uhličitého, vodní páry také pro životní prostředí škodlivé látky (oxidy dusíku, popílek, oxidy síry, chlorovodík, fluorovodík, dioxiny a furany, těžké kovy např. rtuť, kadmium, olovo, zinek). Tyto škodlivé látky je z nich nutné odstranit a jsou proto před jejich vypuštěním do atmosféry podrobeny několikastupňovému procesu čistění. V každém stupni se postupně odstraňují škodliviny, aby do komína odcházely vyčištěné spaliny, které nemohou negativně ovlivňovat životní prostředí. Kvalita vyčištěných spalin předávaných atmosféře je neustále kontrolována (kontinuálně) a musí vyhovovat velmi přísným limitům, které stanovila Evropská unie i naše legislativa.

Redukce oxidů dusíku (NOx)

Stěna kotle nad ohništěm – místo vstřiku redukčního prostředku spalovna Termizo
Stěna kotle nad ohništěm – místo vstřiku redukčního prostředku spalovna Termizo (Zdroj: STEO)

Při spalování vzniká směs oxidů dusíku (označuje se jako NOx), jejichž množství je třeba ve spalinách rovněž snižovat. Proto se přímo do prostoru nad ohništěm, kde je teplota kolem 850 °C, vstřikuje redukční prostředek - vodný roztok čpavku nebo močoviny. Díky tomu se oxidy dusíku redukují postupně až na neškodný dusík a vodní páru. Redukovat oxidy dusíku na dusík a vodní páru je také možné v dražším katalyzátoru při podstatně nižší teplotě.

Zachycení popílku

Katalytický filtr spalovny Termizo – vlevo od komínů
Katalytický filtr spalovny Termizo – vlevo od komínů (Zdroj: Eveco)

Hned za kotlem jsou zařazeny různé typy filtrů, které popílek zachycují. Elektroodlučovač neboli elektrofiltr například zachycuje popílek tak, že získá nejdříve vlivem elektrického pole elektrický náboj a pak se působením elektrostatické síly usazuje na usazovací elektrodě, ze které je pravidelně oklepáván a odváděn z filtru. Elektrické pole je vytvořeno přivedením stejnosměrného napětí 30 až 100 kV.
Poznámka: Zařízení v průmyslovém měřítku využívá jev, s nímž jsme se setkali všichni: když chcete utřít hodně zaprášený nábytek, po prvním tahu prachovkou se prach zelektrizuje a pak se už neustále chytá na plochu.
Místo elektroodlučovače je možné použít textilní, tzv. rukávcový filtr.

Katalytický rozklad dioxinů a furanů

Pohled do ohniště ZEVO Praha
Pohled do ohniště ZEVO Praha (Zdroj: STEO)

Dioxinů a furanů (PCDD/F -polychlorované dibenzo-p-dioxiny a dibenzofurany) vzniká ve spalovnách komunálního odpadu nepatrné množství (asi 1-5 miliardtin gramu v kubickém metru). Nicméně je nutné je ze spalin také odstranit. Technologie spalování je nastavena tak, aby k jejich vzniku docházelo co nejméně. Dioxiny a furany, které vzniknou, jsou rozloženy na neškodné složky v katalytických filtrech či katalyzátorech nebo zachycovány ve speciálních adsorpčních reaktorech.

Zpracování škváry a popílku

Kromě spalin vzniká v ohništi spalovny popílek a škvára, která se po opuštění roštu zpravidla nejdříve ochladí ve vodní lázni. Potom se z ní vyberou pomocí speciálních zařízení železo a barevné kovy, které do ohniště přišly s odpadem. Kovy pak směřují do hutí, kde se znovu použijí. Také škváru je možné využít k pomocným stavebním účelům (například pro podsypy při budování cest). Nevyužitelný zbytek je ukládán na skládku.
Popílek se nechá promývat procesní vodou z pračky spalin, přičemž se z něj odstraní rozpustné soli a extrahovatelné těžké kovy.
Takto upravený popílek se dá spolu s škvárou použít ke stavebním účelům.

Extrakce těžkých kovů a solí z popílku – „promývání popílku“ zařízení Bern
Extrakce těžkých kovů a solí z popílku – „promývání popílku“ zařízení Bern (Zdroj: STEO)

Popílek z katalytického filtru (odstraňování látek typu PCDD/F) se však s ostatním popílkem nemíchá a odváží se na skládky příslušné kategorie.

Pračka spalin

Pračka spalin Termizo – pohled na quench a na těleso pračky
Pračka spalin Termizo – pohled na quench a na těleso pračky (Zdroj: STEO)

Budova pračky spalin Termizo
Budova pračky spalin Termizo (Zdroj: STEO)

Číření - úprava pracích vod

Úprava pracích vod Termizo Termizo
Úprava pracích vod Termizo Termizo (Zdroj: Termizo)

Prací vody z procesu čištění spalin se také čistí v několika stupních: neutralizují se, aby nebyly příliš kyselé nebo zásadité, a vysrážejí se z nich těžké kovy. Znečišťující látky z vody se zachytí do vzniklého kalu. Ten v sedimentační nádrži klesne na dno a nahoře zůstane čirá voda, která se po nepřetržité kontrole vypouští do kanalizace a odchází na běžnou čistírnu odpadních vod. Sedimentovaný kal je posléze ve speciálním – např. svíčkovém filtru částečně zbaven vody a ve formě tzv. filtračního koláče je ze spalovny odvážen na skládku příslušné kategorie. Filtrační koláč lze také využít jako surovinu, kdy se z něj dá získat zinek. Filtrační koláč ho obsahuje kolem 20%.

Svíčkový filtr Termizo
Svíčkový filtr Termizo (Zdroj: STEO.)

Vyčištěné prací vody z procesu čištění spalin je možné rovněž odpařit. Používá se k tomu způsob dávkování do proudu horkých spalin ve speciálním reaktoru, tzv. rozprašovací sušárně. Látky, které byly ve vodě obsaženy, se procesem vysuší a mohou se buď dále použít, nebo se skládkují.

Kde se u nás vyrábí energie z odpadu

V České republice jsou v současnosti v provozu tři spalovny komunálního odpadu. Ve všech se odpad využívá pro výrobu energie.
První moderní zařízení na energetické využívání odpadů bylo budováno od osmdesátých let minulého století v Brně. Zařízení v Praze se budovalo velmi dlouho, ještě v období socialistického Československa, a bylo zprovozněno až v letech 1996–1998. Na podzim 1999 bylo uvedeno do provozu nové zařízení na energetické využívání odpadů v Liberci, které snese nejpřísnější měřítka ohledně koncepce, architektonického zpracování a v neposlední řadě ohledně instalovaného technologického řetězce.

^ nahoru


Podmenu


Hlavní menu