ODZYSK ENERGETYCZNY Z ODPADÓW KOMUNALNYCH NA

ODZYSK ENERGETYCZNY Z ODPADÓW KOMUNALNYCH NA PRZYKŁADZIE
INSTALACJI TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA ODPADÓW W ZUSOK
Tomasz Wadas
Zakład Unieszkodliwiania Stałych Odpadów Komunalnych
ul. Gwarków 9
04-459 Warszawa
([email protected])
Zakład Unieszkodliwiania Stałych Odpadów Komunalnych w Warszawie choć kojarzy się
wyłącznie ze spalarnią, w rzeczywistości jest wielobranżowym zakładem, gdzie:
-
Segregowane są odpady komunalne z odzyskiem surowców wtórnych,
Termicznie przekształcane są odpady nie nadające się do wtórnego odzysku,
Kompostowana jest wydzielona frakcja organiczna z odpadów komunalnych,
Przerabiany jest powstający w procesie spalania żużel i popiół na nieszkodliwy dla
środowiska naturalnego granulat,
Wytwarzana jest energia elektryczna,
Wytwarzana jest energia cieplna.
Dostarczane odpady komunalne poddawane są procesowi segregacji ręcznej i mechanicznej
mającej na celu wydzielenie surowców wtórnych (metale żelazne i nieżelazne, szkło) oraz
oddzielenie frakcji mineralnej (<20mm) i organicznej (20 – 50 mm) od frakcji palnej (>50mm).
Frakcja mineralna kierowana jest na składowiska odpadów innych niż obojętne i
niebezpieczne, gdzie ma zastosowanie jako przesypka warstw odpadów komunalnych.
Frakcja organiczna kierowana jest do procesu kompostowania w systemie Siloda.
Przyspieszony proces rozkładu materii organicznej realizowany jest w budynku o powierzchni
ok. 1 ha, w napowietrzanych boksach. Cykl intensywnego kompostowania w budynku trwa 36 –
37 dni, po czym materiał dojrzewa na placu odkładczym kompostu przez okres ok. 2 miesięcy.
Otrzymany materiał wykorzystywany jest do rekultywacji biologicznej składowisk odpadów.
Frakcja palna podawana jest do leja zasypowego pieca rusztowego (Krügera), gdzie za
pomocą wypychacza dozowana jest na ruszt pieca. Odpady spalane są w przedziale temperatur
850-1150°C, a powstający żużel zsypuje się do leja z kurtyną wodną, gdzie następuje jego
schłodzenie. Powietrze konieczne w procesie spalania czerpane jest z bunkrów odpadów
tworząc tam podciśnienie, które ogranicza uciążliwość zapachową bunkrów. Spaliny z komory
spalania przepływają do komory dopalania, gdzie przebywają min. 2 s w temperaturze ok.
1050°C. Następnie kierowane są do kotła odzysknicowego, walczakowego (Istroenergo), w
którym wytwarzana jest para przegrzana o temperaturze 380°C i ciśnieniu 38 bar. Para
przegrzana podawana jest na turbozespół (Fincanteri) w którym wytwarzana jest energia
elektryczna. Przy nominalnej wydajności kotła na poziomie 15 Mg/h pary wytwarzane jest ok.
1,5 – 1,8 MW energii elektrycznej, która pokrywa potrzeby energetyczne zakładu, a nadwyżka
sprzedawana jest do sieci energetycznej.
Do lipca 2007 para po przejściu przez turbinę kierowana była na skraplacz powietrzny, zaś
energia cieplna kondensacji emitowana była do atmosfery.
W październiku 2006 roku rozpoczęła się budowa bloku ciepłowniczego w ZUSOK wraz z
kolektorem przyłączeniowym ∅400 o dł. 1063 m do sieci ciepłowniczej SPEC S.A. Prace
inwestycyjne zakończyły się w lipcu 2007.
Eksploatacja wybudowanego bloku ciepłowniczego pozwala na wykorzystanie energii cieplnej
pary po przejściu przez turbinę kondensacyjną.
Układ technologiczny bloku ciepłowniczego składa się z dwóch wymienników płytowych
para/woda z zabudowanymi chłodnicami skroplin o mocy cieplnej 10 MW każdy. Wymienniki
służą do podgrzewu parą wodną wody sieciowej dla odbiorców komunalnych. Przepływ wody
sieciowej przez wymienniki waha się w granicach 143,4 ÷ 330,7 Mg/h i zależny jest od
parametrów (temperatury zasilania i powrotu wody sieciowej) wymaganych przez odbiorców.
Każdy wymiennik jest w stanie odebrać całkowitą ilość wytwarzanej pary tj. ok. 14 – 16 Mg/h.
Układ cieplny i instalacja rurociągowa umożliwia pracę wymienników w ruchu bezawaryjnym z
mocą cieplną ok. 10 MW w następujący sposób:
Praca podstawowa – sezon letni oraz początek i koniec sezonu grzewczego w zakresie
temperatur powietrza zewnętrznego +12 ÷ 0 0C.
Woda powrotna z sieci ciepłowniczej o temperaturze 46 ÷ 50 0C doprowadzona jest do
wymiennika, gdzie podgrzewana jest do temperatury 72 ÷ 86 0C. Wymiennik zasilany jest parą
wylotową z turbiny o ciśnieniu 0,5 ÷ 0,75 bar i temperaturze 100 ÷ 180 0C. W układzie tym nie
zachodzi potrzeba schładzania skroplin.
Praca podszczytowa – sezon grzewczy w zakresie temperatur powietrza zewnętrznego 0 ÷ 10 0C
Woda powrotna z sieci ciepłowniczej o temperaturze 50 ÷ 56 0C doprowadzona jest do
wymiennika A, gdzie podgrzewana jest do temperatury 860C. Wymiennik A zasilany jest parą
wylotową z turbiny o ciśnieniu 0,5 ÷ 0,75 bar i temperaturze 100 ÷ 180 0C. Woda wylotowa z
wymiennika A podgrzewana jest w wymienniku B do temperatury 86 ÷ 106,7 0C. Wymiennik
zasilany jest parą ze stacji redukcyjno-schładzającej o ciśnieniu 3 bar i temperaturze 187 0C,
skropliny z wymiennika B schładzane są do temperatury 80 0C.
Praca szczytowa – sezon grzewczy w zakresie temperatur powietrza zewnętrznego -10 ÷ -20 0C
Woda powrotna z sieci ciepłowniczej o temperaturze 56 ÷ 62 0C doprowadzona jest do
wymiennika A lub B, gdzie podgrzewana jest do temperatury 106,7 ÷ 122 0C. Wymiennik
zasilany jest parą ze stacji redukcyjno-schładzającej o ciśnieniu 3 bar i temperaturze 187 0C,
skropliny z wymiennika schładzane są do temperatury 80 0C.
Ilość ciepła dostarczana do sieci ciepłowniczej wynika z regulacji ilościowo-jakościowej, z
uwzględnieniem zamawianych przez Odbiorcę temperatur czynnika i regulowana wydajnością
pomp wody sieciowej.
Z dotychczasowych doświadczeń wynika, że przy pracy podstawowej możliwe jest
wytworzenie 1,5 – 1,6 MW energii elektrycznej i 9 MW energii cieplnej. Przy pracy
podszczytowej wytwarzane jest ok. 1 – 1,1 MW energii elektrycznej i 9,5 MW energii cieplnej.
Przy pracy szczytowej wytwarzane jest 10,5 MW energii cieplnej przy wyłączonym
turbozespole.
Uruchomienie bloku ciepłowniczego spowodowało pogorszenie warunków pracy
turbozespołu zmniejszając wytwarzaną energię elektryczną z 345 kWh/Mg spalanych odpadów
do 290 kWh/Mg przy pracy podstawowej i 230 przy pracy podszczytowej. Jednocześnie
wytwarzanie w skojarzeniu energii cieplnej znacznie podniosło efektywność odzysku
energetycznego z odpadów. Ilości wytwarzanej energii cieplnej wynoszą odpowiednio:
-
dla pracy podstawowej 5,9 GJ/Mg spalanych odpadów,
dla pracy podszczytowej 6,3 GJ/Mg spalanych odpadów,
dla pracy szczytowej 6,9 GJ/Mg spalanych odpadów.
2
Blok ciepłowniczy w ZUSOK jest najtańszym źródłem energii w Warszawie. Roczny zysk
ze sprzedaży energii cieplnej powinien wynieść ok. 3 mln zł rocznie, co stanowić będzie ok.
30% dotychczasowych przychodów zakładu. Moc cieplna bloku ciepłowniczego
zainstalowanego w ZUSOK stanowi zaledwie 0,21% dyspozycyjnej mocy cieplnej
warszawskich elektrociepłowni i ciepłowni szczytowych.
3