Nacházíte se:  Úvod    Paliva    Ropa    Zplyňování paliv a odpadů – stav a perspektivy

Zplyňování paliv a odpadů – stav a perspektivy

Publikováno: 16.7.2008, Aktualizováno: 12.7.2022 13:22
Rubrika: Ropa, Spalovny

Zplyňování různých druhů paliv včetně odpadů je v centru pozornosti již řadu let. Dominantním zájmem uplatnění procesu je pokud možno přímá přeměna na elektrickou energii, popř. dále uplatnitelné palivo. Základní známé procesy (technologie) zplyňování dospěly v posledních letech k bouřlivému rozvoji, který je doplňován zejména výzkumem v problematice čištění vznikajícího plynu.

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[%]

Tabulka 1     

    Vzorek v dodaném stavu Vzorek bezvodý Hořlavina vzorku

Voda celková

% 65,54 - -

Popel

% 9,79 28,42 -

Hořlavina

% 24,67 71,58 100,00

Spalné teplo

kj/kg 5.225 15.163 21.183

Výhřevnost

kj/kg 3.356 14.112 19.715

Vodík

% 1,76 5,103 7,13

Uhlík

% 12,80 37,154 51,91

Dusík

% 0,44 1,28 1,79

Kyslík

% 9,57 27,78 38,82

Síra

% 0,09 0,259 0,36

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
 

Publikace v oboru energetiky, strojírenství a stavebnictví k prodeji
 

NEJčtenější souvisejicí články (v posledních 30-ti dnech)

Modernizace řídicího systému kotlů KY II v UE a.s. Komořany (41x)
Firma Honeywell spol. s r.o. zajišťuje formou na klíč výměnu řídicího systému kotlů KY II v United Energy a.s. Komořany ...
Význam metod verifikace a validace výsledků z CFD analýz při výpočtech vibrací vyvolaných prouděním pro návrh zařízení na výměnu tepla (41x)
Vibrace vyvolané prouděním (flow-induced vibration) mohou způsobovat velké problémy u zařízení na výměnu tepla, jakými j...
Bosch: inovativní řešení pro průmyslové kotleBosch: inovativní řešení pro průmyslové kotle (40x)
Společnost Bosch Industriekessel GmBh v Gunzenhausenu vyrábí průmyslové parní a horkovodní kotle větších výkonů. Zastoup...