Zplyňování paliv a odpadů – stav a perspektivy

VYUŽÍVÁNÍ VYTŘÍDĚNÉ SLOŽKY BIOLOGICKY ROZLOŽITELNÉHO ODPADU (BRO) Z KOMUNÁLNÍHO ODPADU – MECHANICKO-BIOLOGICKÁ ÚPRAVA (MBÚ)
Poslední dobou je v centru pozornosti získávání biologicky rozložitelného odpadu ze směsného komunálního odpadu. Vedlejšími produkty tohoto postupu jsou pak nadsítné frakce, které jsou určeny k různým účelům.
Vzhledem k rozsahu této problematiky a již doposud zveřejněných informací z různých zdrojů, rozhodli se autoři koncentrovat svou pozornost na krátké shrnutí možností zpracování biosložky vytříděné z komunálního odpadu.
Optimální volba technologie dalšího zpracování je ovlivněna zastoupením jednotlivých komponent v BRO a dále chemickým složením, hlavně množstvím organického uhlíku (TOC) v matrici. Byly provedeny chemické rozbory mimo jiné v souladu s vyhláškou č. 294/2005 Sb., mineralogická fázová analýza pro určení charakteru anorganické složky (stavební suť, zemina) a dále byla sledována ekotoxicita a ostatní mikrobiologické ukazatele.
Klíčovým parametrem z hlediska energetického využití je množství celkového organického uhlíku (TOC) v BRO. Hlavním problémem BRO je obvykle poměrně vysoký obsah anorganické složky (51,95 %) a 48,05 % organické složky, která obsahuje cca 33 % TOC, 1,46 % Ncelk, a obsah síry je < 0,1 %. Za optimální lze považovat poměr C : N pro anaerobní digesci, problémem je vysoký anorganický podíl ve vzorku, který může způsobit mechanické poškození zařízení.
Z hlediska výběru technologické aplikace jsme se zabývali výzkumem podsítné i nadsítné frakce. U podsítné frakce byla provedena řada pokusů zaměřených na zplyňování, resp. fermentaci v laboratorním zařízení.
Dosažení optimálních podmínek pro anaerobní digesci je ovlivňováno celou řadu faktorů:

• optimální poměr C : N,
• skladba hlavních majoritních složek biomasy (lignin),
• pufrační schopnost biosložky,
• zabráněním vzniku mastných kyselin při skladování vzorků, které mohou významně zkomplikovat průběh digesce.

Zastoupení jednotlivých komponent v BRO[%]

Problémy jsou i s konečnou kvalitou digestátu, který vykazuje ekotoxicitu pravděpodobně ovlivněnou vysokým obsahem těžkých kovů. Energetické využívání nadsítné frakce je soustředěno na dvě skupiny – jednak spalování nízkovýhřevné frakce (do cca 11 MJ . kg–1) – spalování v cementárnách a spalovnách.
Tato situace je celkem přehledná, naráží však na kapacitní problémy těchto spalovacích zařízení. Pokud by mělo i v budoucnu docházet ke spalování ve výše uvedených energetických zařízeních, pak je nutno instalovat nová zařízení s dostatečnou kapacitou a rozložením po republice, resp. s dosahovou vzdáleností od zařízení MBÚ.
Pokud se týká vysocevýhřevné frakce (nad cca 11 MJ . kg–1), pak se jedná zejména o využívání v klasických energetických blocích. Podmínkou je však dodržení emisních limitů stanovených pro kombinované spalování těchto materiálů, nikoliv dodržení emisních limitů klasického uhelného bloku. Moderní cestou je však zplyňování takového odpadu, zejména v kombinovaných procesech.

Pilotní zařízení pro vývoj bioplynu

TERMICKÉ ŘEŠENÍ
Vzhledem k nedostatečně uspokojivým výsledkům s podsítnou frakcí v bioplynovém reaktoru byly provedeny ještě další rozbory týkající se jejího energetického obsahu. Jeden ze zajímavých kombinovaných přístupů k řešení problematiky zplyňování odpadů je uveden na předcházejícím obrázku.

Kombinovaný přístup ke zpracování odpadu a využívání klasického paliva v Německu na teplárně Westfalen.

Pilotní zařízení pro vývoj bioplynu

SHRNUTÍ
Podle výsledků získaných z několikaletého výzkumu a konzultací problematiky s kolegy v zahraničí (TU Dresden-D, TU Wien- A, SIU Carbonsale-USA), se rozhodli autoři navrhnout a postupně propracovat zařízení zohledňující získané poznatky. Mezi nejdůležitější sledované parametry však patří mnohdy opomínejená úprava (přeúdprava) BRKO. V současné době jsou propracovávány detaily modulového zařízení pro zpracování vybrané složky odpadu s cílem produkce – plynného, kapalného a pevného produktu. Z hlediska termického zpracování nemůže zplyňování nebo pyrolýza odpadů v žádném případě nahradit samostatné spalování, může však vhodným způsobem systém nakládání s odpady doplnit. V ČR je nutno každopádně s termickým zpracováním odpadů počítat, nakládání s odpadem je komplexní systém a téměř žádný ze známých způsobů zpracování odpadů nelze vyloučit, ale ani příliš upřednostnit. Systém by měl být založen na principu postupného uplatňování vzniklých produktů v následné technologii, teprve zcela nevyužitelný zbytek by měl skončit na skládce odpadů. MOTO prováděných prací: Každá technologie funguje s určitou účinností, čím horší vstup – tím horší výsledek.

Schéma nakládání s komunálním odpadem

Příspěvek vznikl mimo jiné v rámci projektu MPO Výzkum a vývoj modulové pyrolýzní jednotky pro zpracování vybrané složky odpadu a bioodpadu.

Dagmar Juchelková, VŠB – TU Ostrava
Pavel Bartoš, FITE, a. s.
Andrej Harmecko, Moravský výzkum, s. r. o.
Roman Smelík – Arrow line, a. s.

ZDROJE INFORMACÍ:
[1]Pokusy prováděné VŠB – TU Ostrava, zejména katedrou energetiky a institutu geologického inženýrství
[2] Best avaible technology – Report ECE EU
[3] Ověření použitelnosti metody mechanicko – biologické úpravy komunálních odpadů a stanovení omezujících podmínek z hlediska dopadů na ŽP, Závěrečná zpráva Fite, a. s. VaV – SL-7-183-05
[4] Technická zpráva – Návrh technologického procesu Biocrack, Arrowline, a. s.

Celý článek naleznete v časopise All for Power 2/2008. Možnost si jej předplatit ZDE
 

Autoři

• Doc. Ing. Juchelková Dagmar Ph.D
• Ing. Smelik Roman
• Ing. Bartoš Pavel