ZASTOSOWANE ROZWIĄZANIA TECHNICZNE BLOKU …odzyskajmyenergie.pl/uploads/6. Savona.pdf · niekatalitycznej metody redukcji tlenków azotu (SNCR), metoda suchego lub półsuchego

Krosno, 28 wrzesień 2015r.

ZASTOSOWANE ROZWIĄZANIA TECHNICZNE BLOKU ENERGETYCZNEGO OPALANEGO PALIWEM

ALTERNATYWNYM W KROŚNIE

*** Bezpieczeństwo procesowe i ochrona środowiska

PLAN PREZENTACJI

Termiczne przekształcanie odpadów – dokumenty referencyjne BAT (BREF), konkluzje BAT, pozwolenia zintegrowane

Zastosowanie najlepszych dostępnych technik BAT w rozwiązaniach technicznych Bloku Energetycznego opalanego RDF/preRDF

TERMICZNE PRZEKSZTAŁCANIE ODPADÓW

Dokumenty referencyjne BAT (BREF), konkluzje BAT

USTAWA z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska

Art. 3 pkt 10: NAJLEPSZE DOSTĘPNE TECHNIKI (ang. Best Available Techniques (BAT)) - rozumie się przez to najbardziej efektywny i zaawansowany poziom rozwoju technologii i metod prowadzenia danej działalności, który wskazuje możliwe wykorzystanie poszczególnych technik jako podstawy przy ustalaniu dopuszczalnych wielkości emisji i innych warunków pozwolenia mających na celu zapobieganie powstawaniu, a jeżeli nie jest to możliwe, ograniczenie emisji i oddziaływania na środowisko jako całość, z tym że:

a) technika - oznacza zarówno stosowaną technologię, jak i sposób, w jaki dana instalacja jest projektowana, wykonywana, eksploatowana oraz likwidowana,

b) dostępne techniki - oznaczają techniki o takim stopniu rozwoju, który umożliwia ich praktyczne zastosowanie w danej dziedzinie przemysłu, z uwzględnieniem warunków ekonomicznych i technicznych oraz rachunku kosztów i korzyści, a które to techniki prowadzący daną działalność może uzyskać,

c) najlepsza technika - oznacza najbardziej efektywną technikę w osiąganiu wysokiego ogólnego poziomu ochrony środowiska jako całości;


Art. 3 pkt. 2b: DOKUMENT REFERENCYJNY BAT (BREF) - rozumie się przez to dokument, będący wynikiem wymiany informacji zorganizowanej przez Komisję Europejską zgodnie z przepisami dotyczącymi emisji przemysłowych, sporządzony dla określonego rodzaju działalności i opisujący w szczególności stosowane techniki, aktualne wielkości emisji i zużycia, techniki uwzględniane przy okazji ustalania najlepszych dostępnych technik, a także opisujący konkluzje BAT oraz wszelkie nowe techniki;

BREF: Dokument Referencyjny dla najlepszych dostępnych technik dla spalania

odpadów (IPPC, sierpień 2006); 578 str. Dokument referencyjny nt. najlepszych dostępnych technik - Przemysł

Przetwarzania Odpadów (IPPC, sierpień 2006); 636 str.


Art. 3 pkt 8d: KONKLUZJE BAT - rozumie się przez to dokument sporządzony na podstawie dokumentu referencyjnego BAT, przyjmowany przez Komisję Europejską, w drodze decyzji, zgodnie z przepisami dotyczącymi emisji przemysłowych, formułujący wnioski dotyczące najlepszych dostępnych technik, ich opisu, informacji służącej ocenie ich przydatności, wielkości emisji powiązanych z najlepszymi dostępnymi technikami, powiązanego monitoringu, powiązanych poziomów zużycia oraz, w stosownych przypadkach, odpowiednich sposobów przeprowadzenia remediacji;


Art. 143: Technologia stosowana w nowo uruchamianych lub zmienianych w sposób istotny instalacjach i urządzeniach powinna spełniać wymagania, przy których określaniu uwzględnia się w szczególności: 1) stosowanie substancji o małym potencjale zagrożeń; 2) efektywne wytwarzanie oraz wykorzystanie energii; 3) zapewnienie racjonalnego zużycia wody i innych surowców oraz materiałów i paliw; 4) stosowanie technologii bezodpadowych i małoodpadowych oraz możliwość odzysku

powstających odpadów; 5) rodzaj, zasięg oraz wielkość emisji; 6) wykorzystywanie porównywalnych procesów i metod, które zostały skutecznie

zastosowane w skali przemysłowej; 7) (uchylony); 8) postęp naukowo-techniczny.

Pozwolenia zintegrowane dla instalacji musza spełniać wymagania najlepszych dostępnych technik zdefiniowane w konkluzjach BAT lub dokumentach referencyjnych.

ITPO Analiza najlepszych dostępnych technik BAT

Zgodnie z BREF obszar analizy obejmuje 68 szczegółowych technik dot. m.in.: Przyjęcia i magazynowania odpadów (odory, odcieki, ryzyka pożarów), Konstrukcji pieca i kotła (rozkład temperatur, czas przetrzymania oraz turbulencji), Optymalizacji i regulacji warunków spalania (kontrola dostarczanego powietrza (tlenu), jego

dystrybucji i temperatury, łącznie z mieszaniem spalin i utleniacza (tlenu), kontroli poziomu i rozkładu temperatury spalania oraz kontroli czasu przebywania gazów surowych),

optymalizacji efektywności energetycznej instalacji oraz odzysku energii, Zastosowania całościowego systemu obróbki spalin (FGT) (rodzaj odpadów, ich skład i

zmienność, wielkość strumienia spalin, temperatura i spalin, skład spalin i jego zmienność, wymagane poziomy emisji, zużycie reagentów, itp.),

Zastosowania odpowiedniego połączenia technik i zasad dla poprawy wypalenia odpadów do stopnia wymaganego, tak aby osiągnąć zawartość Całkowitego Węgla Organicznego (TOC) w popiołach poniżej 3% wagowych,

Obróbka pozostałości poprocesowych (popioły lotne, pyły kotłowe oraz pozostałości z oczyszczania spalin) do stopnia wymaganego, aby spełnić kryteria przyjęcia dla wybranej opcji postępowania z nimi.

ZASTOSOWANIE NAJLEPSZYCH DOSTĘPNYCH TECHNIK BAT W ROZWIĄZANIACH TECHNICZNYCH BLOKU

ENERGETYCZNEGO OPALANEGO RDF/PRERDF

(elementy wybrane)

KONCEPCJA TECHNICZNA BUDOWY ITPO (1)

SCHEMAT TECHNOLOGICZNY ITPO

Źródło: Opracowanie SAVONA na podstawie oferty firmy Envikraft.

W ramach budowy Bloku Energetycznego można wyodrębnić następujące główne węzły techniczno-technologiczne:

Węzeł dostarczania i wyładunku wsadu;

Węzeł magazynowania wsadu;

Węzeł termicznego przekształcania;

Węzeł odzysku i konwersji energii;

Węzeł oczyszczania spalin;

Węzeł automatyki i pomiarów;

Węzeł zasilania w energię elektryczną;

Węzeł wyprowadzenia energii;

Węzeł zasilania wodą technologiczną.

PODSTAWOWE SKŁADOWE INSTALACJI

KONCEPCJA TECHNICZNA BUDOWY ITPO

PODSTAWOWE PARAMETRY TECHNICZNE BLOKU (1)

PODSTAWOWE PARAMETRY TECHNICZO – RUCHOWE ITPOK

Rodzaj przetwarzanego wsadu - RDF/pre-RDF

Nominalna wydajność ITPO Mg/rok 35 200

Ilość linii termicznego przekształcania - 1

Nominalny czas pracy linii termicznego przekształcania h/rok 8 000

Nominalna wydajność ITPO Mg/h 4,4

Nominalna wartość opałowa wsadu MJ/kg 9,81

Zakres tolerowanej przez Blok wartości opałowej wsadu MJ/kg 9,1 – 10,4

Odzysk energii

Układ bezciśnieniowy bar(g) 1

Olej termalny °C 430

Moc cieplna Bloku MW ok. 7,9

Moc elektryczna Bloku MW ok. 1,8

PODSTAWOWE PARAMETRY PRACY BLOKU (2)

Technologia termicznego przekształcania i odzysku energii

Palenisko Rusztowe zintegrowane z kotłem Kocioł Odzyskowy, olejowy Odzysk energii Moduł ORC na olej termalny

Technologia oczyszczania spalin

Rodzaj oczyszczania Metoda Odczynnik

Usuwanie gazów kwaśnych Pół-sucha

(alternatywnie sucha)

Reagent na bazie wapnia (Ca(OH)2) + woda (alternatywnie reagent na

bazie sodu)

Redukcja dioksyn, furanów i metali ciężkich

Adsorpcja na węglu aktywnym

Węgiel aktywny (aktywny koks)

Usuwanie tlenków azotu SNCR Woda amoniakalna (alternatywnie

mocznik)

Paliwo alternatywne będzie dostarczane specjalistycznymi samochodami na teren instalacji poprzez bramę wjazdową wyposażoną w legalizowaną wagę samochodową. Po zważeniu i zarejestrowaniu podstawowych danych (ilości i kodu odpadu, nr rejestracyjnego samochodu, danych kierowcy pojazdu, wagi samochodu), samochód po stwierdzeniu przez detektory braku substancji promieniotwórczych kierowany będzie do zamkniętej hali wyładunkowej.

WĘZEŁ DOSTARCZANIA I WYŁADUNKU WSADU

Źródło: Archiwum SAVONA PROJECT - Magdeburg

www.savonaproject.eu

Wykorzystanie odpadów poddanych wstępnej obróbce mechanicznej eliminuje

większość niedogodności, związanych z wykorzystaniem odpadów zmieszanych, takich jak:

wystąpienie warunków sprzyjających samozapłonowi magazynowanych odpadów,

powstawanie (lokalnie) warunków do beztlenowej fermentacji i tworzenia się metanu,

obecność składników łatwopalnych w samych odpadach,

wzrost temperatury w dolnych warstwach masy magazynowanych odpadów nawet do ok. 100oC i tworzenie ognisk zapalnych,

powstawanie odorów i odcieków.

WĘZEŁ MAGAZYNOWANIA WSADU (1)

W planowanych obiektach, narażonych na pojawienie się emisji odorów (tj. Hala wyładunkowa, Hala magazynowa RDF z pomieszczeniem leja zasypowego), zainstalowany zostanie system zasysania powietrza kierujący powietrze do spalania.


System automatycznego wykrywania i gaszenia ognia będzie tak zaprojektowany, by po jego uruchomieniu można było powierzchnię magazynowanych odpadów pokryć warstwą piany (gaszenie wodą jest niedostatecznie skuteczne, a ponadto przy gaszeniu pianą unika się dodatkowego zwiększania wilgotności odpadów przed ich wykorzystaniem w Instalacji).


Optymalizacja i regulacja warunków spalania realizowana będzie poprzez:

modułową budowę rusztu, o zunifikowanych szeregach wymiarowych (długość i szerokość),

zasilanie powietrzem pierwotnym, realizowane stycznie lub prostopadle do warstwy odpadów na ruszcie,

pochylone ułożenie pokładu rusztu,

indywidualną regulacją ilości powietrza doprowadzanego do poszczególnych sekcji rusztu, w zależności od chwilowych zmian przebiegu procesu spalania,

indywidualną regulację prędkości przemieszczania się warstwy spalanego materiału w poszczególnych sekcjach, wzdłuż pokładu rusztu,

regulację położenia strefy maksymalnego palenia się na ruszcie, celem jej optymalnego „ułożenia” względem pierwszego ciągu kotła odzysknicowego,

rusztowiny zaprojektowane w sposób zapewniający ich wydajne chłodzenie,

rozwiązanie konstrukcyjne rusztowin zapewniające możliwość ich samooczyszczenia.

WĘZEŁ TERMICZNEGO PRZEKSZTAŁCANIA (1)

Proponowane rozwiązanie konstrukcyjne paleniska winno zapewnić doprowadzenie powietrza pierwotnego do warstwy odpadów i kontrolę przepływu powietrza do spalania, niezależnie do każdej części rusztu. Kształt rusztowin i dostarczanie powietrza pierwotnego zapewni zredukowanie do minimum ilości drobnej frakcji przesiewanej pod ruszt, tzw. przesiewów i zapewni nie tylko wymaganą prawnie jakość żużli i popiołów paleniskowych, ale także regularne rozprowadzanie powietrza pierwotnego na całej powierzchni rusztu.

Komora paleniskowa w linii technologicznej spalania wyposażona zostanie w co najmniej dwa palniki rozruchowo-wspomagające zasilane lekkim olejem opałowym. Będą one spełniały następujące funkcje:

umożliwienie dokonania rozruchu instalacji i doprowadzenia temperatury spalin w komorze paleniskowej do min. 850oC przed rozpoczęciem podawania paliwa na ruszt;

pełnienie roli wspomagającej, co może mieć miejsce, gdy np. obniży się, na skutek wahań wartości opałowej paliwa, temperatura procesu; palniki wspomagające muszą wówczas zapewnić odpowiednio wysoką temperaturę w komorze paleniskowej, by w najbardziej niekorzystnych warunkach spaliny przebywały przez minimum 2 sekundy w temp. powyżej 850oC.

podtrzymywanie temperatury 850oC w komorze dopalania do czasu całkowitego opróżnienia rusztu z odpadów w trakcie wygaszania instalacji.


System monitoringu procesowego i automatycznego sterowania procesem spalania będzie blokować możliwość dozowania paliwa w następujących sytuacjach:

dopóki podczas rozruchu instalacji, temperatura w reprezentatywnych miejscach komory spalania nie osiągnie wymaganej temperatury minimalnej 850oC;

kiedy temperatura w reprezentatywnych miejscach komory spalania spadnie poniżej wymaganej temperatury minimalnej, tzn. 850oC;

jeżeli w systemie monitorowania poziomów emisji zanieczyszczeń do powietrza stwierdzone zostanie przekroczenie dopuszczalnego poziomu emisji przynajmniej jednego z monitorowanych składników zanieczyszczeń.

Obsługa będzie miała dodatkowo możliwość wizualnej kontroli poprawności spalania na ruszcie poprzez system wzierników oraz analizę obrazu z kamer telewizji przemysłowej.


Odzysk energii spalin będzie następował w kotle, w którym czynnikiem pośredniczącym będzie olej termalny. Następnie przewiduje się wykorzystanie jednostki kogeneracyjnej opartej na module ORC, w którym w skojarzeniu wytwarzana będzie energia elektryczna i ciepło.

Instalacja ORC pozwala osiągnąć następujące cele:

wytwarzanie energii elektrycznej do zasilania sieci publicznej lub zakładowej,

możliwość wykorzystania powstającej w skraplaczu energii cieplnej do podgrzewu wody, wykorzystywanej do ogrzewania pomieszczeń lub do celów technologicznych.

WĘZEŁ ODZYSKU I KONWERSJI ENERGII (1)

W porównaniu do innych konkurencyjnych technologii (tj. turbin parowych), główne korzyści

uzyskane z technologii ORC są następujące:

instalacja stosuje czynnik roboczy, pracujący w obiegu zamkniętym, który z ekologicznego punktu widzenia można traktować jako bezpieczny i nieszkodliwy,

bardzo wysoka sprawność turbiny (do 85 %),

bardzo długa żywotność urządzenia ze względu na właściwości płynu roboczego, który nie powoduje erozji i rdzewienia gniazd zaworów, rur i łopatek turbiny,

cicha praca,

minimalne wymogi konserwacyjne.

WĘZEŁ ODZYSKU I KONWERSJI ENERGII (2)

W planowanej instalacji zostaną zastosowane pierwotne metody oczyszczania spalin realizowane poprzez następujące procesy:

W komorze wtórnego spalania będzie zachodziło przetrzymanie gazów spalinowych przez minimum 2 sekundy przy 850oC.

Dzięki recyrkulacji spalin utrzymywana będzie temperatura około 1050oC.

Dodatkowo, w przypadku spalania odpadów o niższej kaloryczności będzie istniała możliwość utrzymywania minimalnej temperatury spalania (850oC) poprzez zastosowanie palników wspomagających umieszczonych w ścianie komory.

SYSTEM OCZYSZCZANIA SPALIN (1)

W planowanej instalacji proponowane są poniżej zestawione, obok metod pierwotnych, następujące metody oczyszczania spalin:

w celu redukcji tlenków azotu, w połączeniu z metodami pierwotnymi, wykorzystanie niekatalitycznej metody redukcji tlenków azotu (SNCR),

metoda suchego lub półsuchego systemu oczyszczania spalin, jako metoda usuwania zanieczyszczeń kwaśnych (HCl, HF, SO2) i pyłu,

redukcja metali ciężkich, furanów i dioksyn realizowana będzie poprzez dodanie do addytywu redukującego zanieczyszczenia gazowe węgla aktywnego lub poprzez zastosowanie odpowiednich mieszanek (np. SORBALIT).

SYSTEM OCZYSZCZANIA SPALIN (2)

WĘZEŁ OCZYSZCZANIA SPALIN (3) Redukcja NOx

Źródło: BREF

W przedmiotowej instalacji redukcja emisji tlenków azotu zostanie zapewniona w pierwszej kolejności z wykorzystaniem pierwotnych technik redukcji NOx, co najmniej przez następujące techniki:

odpowiednią dystrybucję powietrza, mieszanie spalin i regulację temperatury,

spalanie strefowe.

Z uwagi na wymagania prawne dotyczące oczyszczenia spalin z tlenków azotu przyjęto, że dodatkowo zastosowana zostanie niekatalityczna metoda redukcji tlenków azotu.

Czynnik redukujący wtryskiwany będzie do komory dopalania, w obszarze gdzie temperatura spalin znajduje się w przedziale pomiędzy 850oC i 1000oC, najkorzystniejszej dla prowadzenia reakcji reagentów z tlenkami azotu.

WĘZEŁ OCZYSZCZANIA SPALIN (4) Półsuchy system oczyszczania spalin

Źródło: Materiały Hitachi Zosen Inova

W ramach półsuchego systemu oczyszczania spalin przewiduje się wtrysk mleczka wapiennego lub alternatywnie oddzielny wtrysk CaO (Ca(OH)2) i wody (alternatywnie reagent na bazie sodu) w ilości gwarantującej jej całkowite odparowanie.

Poza procesem redukcji zanieczyszczeń kwaśnych węzeł zapewnia również, że ze spalin usuwane będą związki organiczne oraz metale ciężkie. Proces adsorpcji metali ciężkich i związków organicznych prowadzony będzie na powierzchni węgla aktywnego.

Alternatywnie przy zachowaniu takich samych parametrów spalin oczyszczonych stosować można metodę suchą opartą na kwaśnym węglanie wapnia z dodatkiem węgla aktywnego. Reagenty wówczas są dozowane w postaci suchego proszku.

WĘZEŁ OCZYSZCZANIA SPALIN (5) Odbieranie i magazynowanie pozostałości

Źródło: Savona Project – instalacja MHKW Rothense, Niemcy

MONITORING PARAMETRÓW TECHNOLOGICZNYCH I EMISJI (1)

Instalacja wyposażona zostanie w instalację monitoringu i kontroli poziomu stężeń

substancji zanieczyszczających w spalinach oraz aparaturę służącą do pomiaru parametrów spalin, potrzebnych do bieżącego standaryzowania wyników pomiarów i ich porównywania z wartościami dopuszczalnymi.

Podstawowe parametry procesowe:

temperatury gazów spalinowych, mierzonej w pobliżu ściany wewnętrznej, w sposób eliminujący wpływ promieniowania cieplnego płomienia;

zawartości tlenu w gazach spalinowych, ciśnienia gazów spalinowych. czasu przebywania gazów spalinowych w komorze spalania.

Czas przebywania gazów spalinowych w wymaganej temperaturze, podlega weryfikacji podczas rozruchu i po każdej modernizacji instalacji.

W ramach monitoringu emisji będą mierzone w sposób ciągły następujące substancje i parametry:

• Pył ogółem, So2, NOx (w przeliczeniu na N02), CO, HCl, HF, O2

• Substancje organiczne w postaci gazów i par wyrażone jako całkowity węgiel organiczny

• Prędkość przepływu gazów odlotowych lub ciśnienie dynamiczne gazów odlotowych

• Temperatura gazów odlotowych w przekroju pomiarowym

• Ciśnienie statyczne lub bezwzględne gazów odlotowych

• Wilgotność bezwzględna gazów odlotowych lub stopień zawilżenia gazów odlotowych

Substancje mierzone w sposób okresowy - wykonywanie co najmniej raz w roku:

• Metale ciężkie

• Dioksyny i furany


Analiza emisji będzie tworzyła integralną część procesu kontrolnego całego systemu i będzie generowała następujące sygnały:

możliwość podglądu on-line wartości emisji przez upoważnione instytucje,

wypracowywanie sygnały zwrotnego dla instalacji oczyszczania spalin (możliwość sterowania ilością podawanych addytywów),

wypracowanie pre-alarmów i sygnałów uruchamiających blokady (np. przekroczenie zawartości pyłu).


Obsługa będzie miała dodatkowo możliwość wizualnej kontroli poprawności spalania na ruszcie poprzez system wzierników oraz analizę obrazu z kamer telewizji przemysłowej.

Pomiary ciągłe przeprowadzane w palenisku muszą zawierać kontrolę następujących parametrów:

temperatura spalin,

podciśnienie,

zawartość tlenu w spalinach.


Monitoring w komorze dopalania obejmuje:

temperaturę spalin,

pomiar ilości czynników podawanych do układu spalania (powietrze pierwotne/wtórne, paliwo wspomagające).

Zakres monitoringu w ramach I stopnia oczyszczania spalin (w przypadku metody SNCR):

pomiar ciągły strumienia masy wtryskiwanego stałego mocznika,

pomiar ciągły temperatury roztworu mocznika lub wody amoniakalnej,

pomiar ciągły ciśnienia roztworu mocznika lub wody amoniakalnej.

Zakres monitoringu w ramach II stopnia oczyszczania spalin:

pomiar ciągły ilości wdmuchiwanego sorbentu,

pomiar ciągły recyrkulatu z nieprzereagowanym sorbentem,

pomiar ciągły stężenia SO2 za filtrem workowym,

pomiar ciągły ciśnienia przed i za filtrem workowym,

pomiar ciągły temperatury spalin przed wejściem na filtry workowe.


WĘZEŁ AUTOMATYKI I POMIARÓW (1)

Instalacja wyposażona zostanie we wszystkie urządzenia kontroli i sterowania konieczne do prowadzenia i nadzoru procesu oraz wyposażenie pomocnicze. Przewiduje się również wszelkie oprzyrządowanie konieczne do kontroli i sterowania całości zaproponowanych urządzeń: wskaźników lokalnych, czujników pomiarowych, analizatorów, detektorów, siłowników, zaworów regulacyjnych, elektrozaworów itp.

Układ zabezpieczeń oraz sterowania będzie analizował sygnały pomiarowe z prowadzonego on-line monitoringu spalin, a proces sterujący oczyszczaniem spalin uwzględniał je będzie dostosowując ilość reagentów stosownie do potrzeb.

WĘZEŁ AUTOMATYKI I POMIARÓW (2)

Źródło: Prezentacja ZUSOK – mgr inż. Stanisław Sochan

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

SAVONA PROJECT Sp. z o.o. ul. Urszulańska 3 33-100 Tarnów

tel. +48 14 636 10 21 tel. +48 14 656 45 40 do 43

fax +48 14 636 10 22 GSM +48 607 906 800

e-mail: [email protected] www.savonaproject.pl

Documents

ZASTOSOWANE ROZWIĄZANIA TECHNICZNE BLOKU …odzyskajmyenergie.pl/uploads/6. Savona.pdf · niekatalitycznej metody redukcji tlenków azotu (SNCR), metoda suchego lub półsuchego