Вихід діоксинів і фуранів у конвекторі для МТВ у Вюрбурзі

Настільки низькі рівні викидів недавно були прийняті в якості стандартів у Швеції, Нідерландах, Німеччині [28] та Австрії, а величина 0, 1 нг КЕТ/Нм³, очевидно, буде прийнята як стандарт Європейською Комісією
Найбільш важливі результати, отримані в ході випробувань, полягають у наступному [29]:

1. Додавання середніх і великих кількостей змішаних пластмас з побутового сміття в спалюючі МТВ покращують згорання газоподібних і твердих залишків на кінцевій стадії спалювання. Це відбувається тому, що при збільшенні вмісту пластмас горіння стає більш стабільним і інтенсивним, ніж при стандартних умовах згоряння.

2. Збільшення загального вмісту полімерних відходів (включаючи ПВХ) не призводить до помітного збільшення виходу діоксинів і фуранів у вимірах [28].

3. Усі газоподібні викиди зареєстровані при роботі проекту, виявились цілком відповідними німецькому стандарту при наявності активно нейтралізуючої вугільно - вапняної добавки.

4. Більш високі концентрації пластмас роблять позитивний вплив на склад викидів, створюючи стабільні рівні згоряння, що веде до зменшення викиду СО. Знижується концентрація сірчистого ангідриду. Причиною є той факт, що пластмаси – це сильний агент горіння, знижують потребу в додаванні, таких викопних видів палива, щомістять сірку.

Дослідження підтвердило позитивну роль спалювання МТВ як диоксінового стоку; ефективність розкладання діоксинів і фуранів більше 80%.
Всі залишки згоряння - попіл на гратах, залишки в бойлері, циклоні і фільтрах - мають менший вміст залишкового незгорілого вугілля як прямий результат додавання полімеру [27]. Більш сприятливі характеристики згоряння розширюють коло використання колосникового попелу в якості вторинного сировинного матеріалу і сприяють збереженню потенційної ємності звалищ.
5. Абсолютні величини вмісту сумарного залишкового органічного вуглецю (СЗОВ) складають менше 15 г / кг, що вкрай мало в порівнянні з іншими спалюючими установками для муніципальних твердих відходів, поширеними в Європі.

6. У порівнянні з сумарною концентрацією важких металів, у загальному потоці спалюваних відходів, внесок важких металів з пластмас незначний. Збільшення частки полімерних матеріалів в сировині для спалювання не збільшує концентрацію важких металів, які виявляються в залишках. Повна концентрація приблизно однакова в операціях по спалюванню МТВ у всій Західній Європі [28].

Програми випробувань, здійснені в рамках проекту в Вюрцбурзі підтвердили сприятливий ефект від присутності змішаних пластмас у МТВ, спалюваних з метою отримання енергії.

Оскільки пластмаси залишаються ресурсом для ефективної упаковки, і оскільки загальна кількість побутового сміття постійно зростає, то і вміст у ньому пластмас буде зростати [27]. Дане дослідження показує, що це не буде мати негативного впливу на навколишнє середовище при спалюванні МТВ і витяганні енергії, і буде сприяти більш ефективній роботі європейських заводів по переробці МТВ. У кінцевому рахунку, це буде збільшувати енергетичну ефективність і задавати напрямок розвитку для нових та існуючих відновлювальних заводів.

3.3.3.Зпівставлення моно та змішаного спалювання. Традиційне спалювання відходів залишається найбільш поширеним способом моноспалювання відходів. Однак воно призводить до низької теплової ефективності і високої пікової температур в печі через занадто значну фракцію матеріалів з високою теплотворною здатністю. Це збільшує кількість летючих горючих продуктів і може призводити до експлуатаційних проблем, якщо поверхні теплообміну розташовані в печі неправильно [29].

Оскільки теплотвірна здатність палива з відходів дуже мінлива в порівнянні з традиційними видами палива, найпростіший шлях уникнути труднощів полягає в спільному спалюванні палива обох типів [28]. Навіть в печі, що допускає варіації паливної сировини, наприклад в реакторі з флюи-дізірованним шаром, у більшості випадків застосовується спільне спалювання [30]. У залежності від кількості теплової енергії, що міститься у виробленому парі, можна використовувати печі з киплячим флюідізірованним шаром (КФШ) або з циркулюючим флюідізірованим шаром (ЦФШ). Хоча ЦФШ більше підходить для спільного спалювання, ніж КФШ, застосування ЦФШ вимагає виходу пари 50 000 кг / год, тобто приблизно 20 МВт. ЦФШ-спалювання (несортованого) сміття вивчав Рікмен, який показав, що рівень турбулентності робить спалювання в бойлері цього типу найбільш кращим.
У США перший бойлер з флюідізірованим шаром (два блоки КФШ, що спалюють до 300 т. / добу і виробляють 12 МВт приблизно з 550 т. ТПВ в день) був запущений в 1995 р. [29]. У Швеції ЦФШ подібної продуктивності працює на чистому ТПВ тільки влітку, а в інший час спалювання проводиться спільно з торфом і дерев'яними відходами.

Важливою проблемою при спільному спалюванні ЦФС і КФС в установках з флюідіцірованим шаром є спікання попелу. Суміш неорганічного залишку (попелу), основного палива (вугілля, торф, дерево) і палива з пластмас разом з матеріалом флюідізірованого шару може призводити до утворення хімічних речовин з низькою температурою плавлення, що підсилює тенденцію до спікання шару. Якщо проблема пов'язана з використанням в якості матеріалу шару піску або кварцу, то застосування оксиду алюмінію зменшує взаємодію між шаром і попелом з палива.

3.3.4. Спалювання з викопним паливом.3.3.4.1. Паливо з міських відходів. Паливо з побутових відходів (ТПВ) проводиться видаленням негорючих компонентів з муніципальних твердих відходів (МТВ), таких як метали, скло і органічні рештки [30]. ТПВ може використовуватися в якості єдиного пального або в поєднанні з викопним паливом у разі застосування схеми спільного спалювання. Енергетична цінність ТПВ 15-17 МДж / кг.

3.3.4.2. Паливо з пакувальних матеріалів (ППМ). ППМ, яке складається головним чином з паперу з різних джерел і пакувального полімерного матеріалу, можна спалювати разом з викопним паливом. Його енергетична цінність 20 МДж / кг.

Франкенхаузер з співробітниками [29] провели дослідження за спільним спалюванням ТПМ і вугілля в бойлері з парою низького тиску і шаром КФЦ. Проект здійснювався у співпраці з Фінської федерацією промисловості пластмас.

Головною метою програми випробувань було дослідження впливу різних співвідношень хлор / сірка під вводиться паливі, а також уприскування вапняку, на освіту ПХДД / ПХДФ. Також було важливо отримати дані з емісії при спільному спалюванні суміші пластиків із вугіллям порівняно зі спалюванням чистого вугілля. Бойлер типу КФС який використовувався у всіх експериментах, мав потужність 7 МВт, потік пари 2, 5 кг / с., тиск пари 1, 8 Мпа і температуру пари 239° С [30].
Прийшли до висновку, що як неорганічна, так і органічна сумарна питома емісія при виробництві енергії (МДж / кг) нижче при використанні як паливо суміші побутових пластмасових відходів, ніж при використанні вугілля [28].

Установка з флюідизірованним шаром з ефективним контролем пилу і монооксиду вуглецю може відповідати майже всім найсуворішим нормам по емісії ПХДД / ПХДФ, які тільки можна чекати.

Результати випробувань відносяться до суміші побутових пластиків (4% хлору) з вугіллям (0, 5 - 3%) [29].

Електростанція в м. Кауттуа у Фінляндії є чудовим прикладом використання ТПВ та ТПМ в доповнення до традиційного палива, і поліпшення роботи в сенсі поліпшення контролю із забрудненням навколишньої середи [30]. Випробування, проведені на цьому заводі, показали, що введення 20% ТПВ або ТПМ знижує викиди монооксиду вуглецю, а також незгорілого вугілля і летючого попелу [31].
В цьому обладнанні в якості палива можна було використовувати такі види шламу: шлами з процедур очищення, шлами емульсійного процесу, шлами зі сховищ і біологічні шлами.

В Карлсруе з введенням до 12% різних відходів типу Е + Е в МТВ, показали покращене згорання придонного попелу без збільшення викидів у повітря [30]. Цим були підтверджені попередні результати, отримані на спалювачої установці в Вюрцбурзі, де додавання відходів полімерної упаковки (включаючи ПВХ) в МТВ не призвело до вимірному збільшення виходу діаксинів і фуранів [31]. Сучасні спалююче установки є більшою мірою винищувачами діоксинів, ніж генераторами цих сполук.

Повномасштабні дослідження були виконані також на заводі зі спалювання відходів в Японії. Вони проводилися для визначення можливості вилучення енергії та здійснення адекватного контролю викидів при спалюванні 100% не підлягають переробці пластмасових відходів і призначалися для поховання. Для випробувань використовувався бойлер з флюідізірованним шаром з внутрішньою циркуляцією, тканинним пиловловлювачем, кислотних газопромивателя і коксівним фільтром Результати досліджень представлені Цукамото і Куріхара [30]. Під час випробувань продуктивність становила 30 т / добу. Потік полімерних відходів вводився в установку зі швидкістю 530 кг / ч. Використовувалися два потоки відходів: пластмасовий сміття, виділений із залишкового МТВ, і гранульований полімерний матеріал зі складом, близьким залишковим пластмасам. При дослідженні не було проведено базовий тест порівняння поведінки змішаних МТВ і очищених від пластмас відходів [32]. Було продемонстровано стабільне згоряння з виробництвом пара при середньому рівні вмісту СО приблизно 22 ррm (проміле) [31].