Innowacyjne rozwiązania, w jakich specjalizuje się firma Intermet, sprawiają, że proces spalania odpadów drewnopochodnych przebiega zgodnie z aktualnymi wymogami prawnymi, jest bardzo skuteczny i nie nastręcza problemów z obsługą.

Istota termicznego przekształcania
Na przestrzeni ostatnich lat w sektorze ciepłownictwa można zaobserwować rosnące zainteresowanie energetyką rozproszoną. Ze względu na usytuowanie zakładów przemysłowych poza granicami miast bądź dysponowanie odpadami produkcyjnymi o pewnym potencjale energetycznym, niezależność energetyczna stała się bardzo atrakcyjna.
Instalacje termicznego przekształcania odpadów nie tylko gwarantują pokrycie zapotrzebowania energetycznego, lecz także rozwiązują problem związany z utylizacją odpadów poprodukcyjnych, takich jak pozostałości płyt meblowych (MDF i HDF).
Regulacje prawne w obszarze TPO
Termiczne przekształcanie odpadów to proces polegający na utlenianiu odpadów w środowisku wysokich temperatur – powyżej 850o C. Prawidłowy przebieg procesu został opisany w aktualnym Rozporządzeniu Ministra Rozwoju z 21 stycznia 2016 r. (Dz. U. 2016 poz. 108), zestawiającym szereg wymagań dotyczących spalania odpadów.
Dla odpadów zakwalifikowanych jako „inne niż niebezpieczne”, a więc tych zawierających poniżej 1 proc. związków chlorowcoorganicznych, proces termicznego przekształcania odpadów obwarowany jest następującymi wymaganiami:
– temperatura gazów spalinowych, mierzonych za ostatnim doprowadzeniem powietrza, powinna wynosić minimum 850o C,
– gazy spalinowe powinny przebywać w środowisku wysokich temperatur minimum 2 s, przy czym pomiar tego czasu odbywa się za ostatnim doprowadzeniem powietrza (zapis ten wyklucza z obliczeń przepływowych główną komorę spalania, w której realizowane jest napowietrzanie wtórne),
– zespół energetyczny powinien być wyposażony w pomocniczy palnik olejowy lub gazowy.
Nowa konstrukcja urządzenia
Nowa konstrukcja paleniska z komorą dopalania, poparta obliczeniami przepływowymi, gwarantuje wymagany czas przebywania gazów spalinowych w komorze (za ostatnim doprowadzeniem powietrza) na poziomie powyżej 2 sekund. Podwójne sklepienie szamotowe dodatkowo zwiększa powierzchnię czynną komory.
Przyłącze recyrkulacji ma na celu pobór części gazów wylotowych opuszczających multicyklon oraz ponowne wprowadzenie ich do komory spalania wraz z „powietrzem świeżym”. Taki zabieg służy podwyższeniu temperatury panującej wewnątrz paleniska, a także wprowadzania powietrza o mniejszej koncentracji tlenu. Gwarantuje to ograniczenie utleniania azotu, czego bezpośrednim skutkiem jest niższa emisja NOx-ów.
Pomocniczy palnik olejowy lub gazowy służy wygrzaniu komory spalania podczas uruchomienia kotła oraz w przypadku spadku temperatury wewnątrz niej. Palnik załącza się automatycznie, za pośrednictwem szafy sterowania dołączonej do zespołu energetycznego.
Komora dopalania została wyposażona w dodatkowe przyłącze do instalacji wtrysku wody amoniakalnej bądź roztworu mocznika (instalacja odazotowania spalin realizowana na sposób selektywnej redukcji niekatalitycznej) .
Przebieg procesu TPO
Paliwo w postaci odpadów poprodukcyjnych, pochodzących z obróbki płyt MDF i HDF, składowane np. w silosach bądź magazynach biomasy, transportowane jest do walcowanych zbiorników przykotłowych o pojemności 1,8 lub 4,2 m3.
Ze zbiorników buforowych, za pośrednictwem transporterów ślimakowych, paliwo trafia do retorty usytuowanej w komorze spalania. Zwiększona komora spalania gwarantuje lepszy przebieg procesu odparowania wilgoci z paliwa, który następuje po przekroczeniu temperatury 100o C. Następnie, gdy paliwo osiągnie temperaturę około 200o C, rozpoczyna się proces pirolizy (odgazowania), czemu towarzyszy wydzielanie lotnych związków palnych. W przypadku odpadów pochodzenia naturalnego, udział frakcji lotnej wynosi aż do 70 proc. Dla drewna (lub odpadów drewnopochodnych) stanowi ona mieszaninę m.in. żywicy, tlenku węgla (CO) i wodoru (H2). W środowisku o temperaturze na poziomie 400o C dochodzi do zapłonu gazów palnych. Spalanie części stałej w postaci węgla drzewnego (tzw. koksu) następuje po przekroczeniu temperatury 500o C. W instalacji termicznego przekształcania odpadów temperatura panująca wewnątrz komory spalania osiąga 850o C. Gwarantuje to całkowite spalenie wszystkich związków organicznych zawartych w paliwie.
Powietrze niezbędne do przeprowadzania wyżej opisanych procesów dostarczane jest w pierwszej strefie komory spalania. Wielopunktowy system napowietrzania pierwotnego i wtórnego realizowany jest za pośrednictwem wentylatorów nadmuchowych. Dodatkowym elementem instalacji TPO jest system recyrkulacji spalin. Powietrze pobierane za multicyklonem, „pomieszane” z powietrzem świeżym, ponownie wtłaczane jest do komory spalania. Taki zabieg pozwala na zmniejszenie ilości generowanych podczas procesu spalania tlenków azotu, znanych jako NOx.
Komora dopalania została wyposażona w przyłącze do instalacji SNCR – selektywnej redukcji niekatalitycznej. Jest to system odazotowania spalin, polegający na rozpylaniu reagenta w obszarze komory dopalania. Redukcja tlenków azotu opiera się na wysokotemperaturowej reakcji gazowego amoniaku lub mocznika z tlenkami azotu, bez udziału katalizatora. Produktami takich reakcji są: azot cząsteczkowy, woda w postaci pary oraz dwutlenek węgla. Taki system gwarantuje obniżenie emisji NOx do atmosfery nawet o 70 proc.
Spaliny przepływają do trzybiegowego wymiennika ciepła usytuowanego nad komorą dopalania. Następuje tu wymiana ciepła pomiędzy gorącymi spalinami przepływającymi wewnątrz płomieniówek a medium grzewczym, wypełniającym przestrzenie wymiennika. Następnie spaliny przepływając przez czopuch kotła trafiają do multicyklonu, w którym realizowane jest ich wstępne odpylanie. Separatory cyklonowe mają zdolność do separacji cząstek o stosunkowo dużych wymiarach, mieszczących się w zakresie 5 – 100 μm. Aby instalacja spełniała wszelkie normy emisyjne, musi być wyposażona w dodatkową jednostkę filtrującą.
Po wstępnym oczyszczeniu spalin w multicyklonie, część z nich odprowadzana jest do systemu recyrkulacji (za pośrednictwem wentylatora przyłącza recyrkulacji). Pozostałość gazów spalinowych przepływa do elektrofiltru. Odpylacze wykorzystujące zjawiska elektrostatyczne mają zdolność do zatrzymywania cząstek stałych o wymiarach charakterystycznych ≥ 0,005 μm, a więc najdrobniejszych pyłów zawieszonych w spalinach. Oczyszczone gazy spalinowe opuszczające elektrofiltr trafiają do systemu kominowego, wyprowadzającego je do atmosfery. W skład systemu wchodzą dwupłaszczowe, izolowane elementy kominowe wykonane ze stali nierdzewnej.
Produktami procesu termicznego przekształcania odpadów, poza gorącymi spalinami, są odpady stałe w postaci popiołów, żużli i pyłów. Są odprowadzane do zbiorników zewnętrznych. W przypadku odpadów pochodzących z komory spalania, umożliwia to system automatycznego usuwania szlaki, wyposażony w transporter ślimakowy wyprowadzający popiół do zbiornika przykotłowego.
Aspekt środowiskowy
Każda instalacja termicznego przekształcania odpadów, po uruchomieniu i ustabilizowaniu się parametrów pracy urządzenia, musi przejść badania emisyjne na etapie odbioru kotłowni. Wykonywane są one przez zakłady Polskiego Centrum Akredytacji, które upoważnione są do wydawania certyfikatów spełnienia norm, wynikających z przedmiotowych rozporządzeń.
1 marca 2018 r. minister środowiska wydał rozporządzenie w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń do spalania lub współspalania odpadów, będące odpowiedzią na dyrektywę unijną. Określa ono dopuszczalne ilości emitowanych do atmosfery polutantów. W przypadku instalacji termicznego przekształcania odpadów wartości dopuszczalnych emisji wynoszą*:
– pył: 30 mg/m3u
– SO2: 200 mg/m3u
– NOx: 400 mg/m3u
– CO: 100 mg/m3u
*średnie trzydziestominutowe wartości emisji podane przy 11-procentowej zawartości tlenu w spalinach
Wysoce zadowalające wyniki badań są zagwarantowane przez rozwiązania wprowadzone w linii EKOMAT RTPO:
– zastosowanie recyrkulacji spalin zmniejsza ilość doprowadzanego do komory spalania „powietrza świeżego” o wysokiej koncentracji tlenu, co redukuje powstawanie tlenków azotu (tzw. NOx),
– innowacyjnym rozwiązaniem jest wyposażenie instalacji termicznego przekształcania odpadów w filtr elektrostatyczny; obecnie u-rządzenia tego typu uważane są za najbardziej efektywne odpylacze – ich sprawność osiąga nawet 99 proc.,
– zawartość chloru w paliwie (w tym przypadku stanowiącym odpady poprodukcyjne z fabryki mebli – płyty MDF, HDF) plasuje się na poziomie 0,02 proc., dlatego ilość emitowanych dioksyn i furanów podczas procesu spalania jest pomijalnie mała,
– komora dopalania wyposażona w przyłącze do instalacji SNCR pozwala na zainstalowanie systemu odazotowania spalin, który umożliwia ograniczenie generacji tlenków azotu nawet do 70 proc.
Elektrofiltry Elenergy
Elektrofiltry oferowane przez firmę Elenergy odznaczają się wysoką sprawnością odpylania spalin pochodzących m.in. z instalacji termicznego przekształcania odpadów. Wykorzystują one zjawiska elektrostatyczne w procesie odpylania, dlatego ich koszty eksploatacyjne są stosunkowo niskie. Brak struktur porowatych w konstrukcji elektrofiltrów umożliwia separację nawet najmniejszych cząstek stałych, które stanowią najbardziej poważne zagrożenie dla środowiska.
Zasada działania
Oferowane elektrofiltry składają się z dwóch podstawowych części: komory zbiorczej oraz zespołu zasilającego tę komorę prądem stałym o wysokim napięciu. W jej wnętrzu usytuowane są elektrody zbiorcze i ulotowe. Te pierwsze stanowią powierzchnię osadczą dla pyłu, natomiast elektrody ulotowe zasilane są prądem stałym o wysokim napięciu, którego źródłem jest agregat wysokonapięciowy. Ładowanie cząstek pyłu pod wpływem jednoimiennych jonów odbywa się dzięki powstawaniu zjawiska uloty elektrycznego. Występuje ono w momencie przekroczenia napięcia krytycznego, charakterystycznego dla danego układu elektrod. Naładowane cząstki stałe, zawieszone w gazie przepływającym przez komorę elektrofiltru, wędrują w kierunku przeciwnie naładowanej elektrody zbiorczej. Po zetknięciu z jej powierzchnią oddają swój ładunek i pod wpływem sił grawitacji oraz wymuszeń mechanicznych opadają do leja osadczego, skąd usuwane są za pośrednictwem ślimaka wygarniającego.
Selektywna redukcja niekatalityczna
Metoda SNCR (ang. selective non-catalytic reduction) to jedna z metod wtórnych odazotowania spalin. Jej istotą jest wtrysk reagenta (zwykle stosowane są niskoprocentowe roztwory mocznika czy amoniaku) do komory dopalania, w strefę wysokich temperatur (900 – 1080o C). Produktami reakcji zachodzących na skutek wprowadzenia reagenta do komory są: woda w postaci pary oraz azot cząsteczkowy. W przypadku stosowania mocznika generowany jest także dwutlenek węgla, jednak jego ilość jest stosunkowo niewielka.