A TELEPÜLÉSI SZILÁRDHULLADÉK TERMIKUS KEZELÉSE

Átírás

1

2 Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium Hulladékgazdálkodási és Technológiai Főosztály A TELEPÜLÉSI SZILÁRDHULLADÉK TERMIKUS KEZELÉSE Hulladékgazdálkodási Szakmai Füzetek 5. Készítette a Köztisztasági Egyesülés munkacsoportja Budapest, május

3 Grafikai tervezés és nyomdai előkészítési munkák: LINE & MORE Kft.

4 TARTALOMJEGYZÉK TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés A hulladékégetés helyzete az EU tagállamokban és Magyarországon, szerepe és jelentősége a települési hulladékgazdálkodásban A termikus hasznosítás fejlesztési irányai és gyakorlati eredményei Európában A hulladékégetés előnyei, hátrányai, fejlesztési eredmények A termikus hasznosítás egyéb módszereinek fejlesztési eredményei A hulladékégetés technológiai, műszaki megoldásai Általános alapelvek A hulladékégetés technológiája, műszaki megoldások A hulladékégetés beruházási és üzemeltetési költségei A hulladékégetés jogi, műszaki szabályozásának előírásai A hulladékégető mű létesítésének előkészítése, a döntéselőkészítés értékelési szempontjai, alkalmazási és telepítési feltételek A hulladékégetés hazai alkalmazási lehetőségei, a regionális létesítmények szükségessége

5

6 BEVEZETÉS A hulladékok hasznosítása alapvetően kétféle módon történhet, egyrészt anyagában (másodnyersanyagkénti hasznosítás), másrészt energiatartalmának kinyerésével (termikus hasznosítás). A termikus hasznosítás célja a hulladék energiatartalmának hatékony kinyerése az egyre szigorodó környezetvédelmi követelmények maradéktalan behatása mellett, az eljárás okozta környezeti kockázatok minimalizálásával. A termikus hasznosítás lehetséges módozatai: a hulladékégetés (a hulladék szervesanyagtartalmának teljes értékű oxidatív lebontása széndioxiddá, és vízzé, oxigénfelesleg biztosításával), a hőbontás, amelynek változatai: pirolízis (a hulladék szervesanyagtartalmának reduktív lebontása oxigén kizárásával), gázosítás (a hulladék szervesanyagtartalmának részleges oxidációval történő lebontása szintézisgázzá szénmonoxid, hidrogén, széndioxid, vízgőz számított sztöchiometriai mennyiségű oxigén adagolásával), a plazmatechnika (a hulladék szervesanyagtartalmának plazmaállapotban történő teljes értékű oxidatív lebontása hasonlóan az égetéshez, illetve a szervetlen anyagtartalom reduktív közegű plazmaállapotban történő feldolgozása másodnyersanyagkénti hasznosítás céljából). A termikus hasznosítás előbb említett előző három eljárásváltozat körül ezideig több évtizedes fejlesztés eredményeképpen, a települési szilárd hulladékok termikus hasznosítására a gyakorlatban a hulladékégetés módszerét alkalmazták és ez terjedt el világszerte. A másik két eljárás gyakorlati alkalmazása néhány nagyüzemi bevezetésre érett gázosítási technológiai megoldás kivételével jelenleg műszakilag kiforratlan, viszont ezek az égetéssel szemben a jövőben reális alternatívát jelenthetnek. Ezt természetesen a tervezett referenciaüzemek tapasztalatai lesznek hivatottak igazolni. 5

7

8 1. A HULLADÉKÉGETÉS HELYZETE AZ EU TAGÁLLAMOKBAN ÉS MAGYARORSZÁGON, SZEREPE ÉS JELENTŐSÉGE A TELEPÜLÉSI HULLADÉKGAZDÁLKODÁSBAN 1 A hulladékégetés műszakilag kiforrott, változatos műszaki megoldásokat alkalmazó gazdag referenciaháttérrel rendelkező, igen hatékony és tökéletesen higiénikus hulladékkezelési eljárás, amely jól kapcsolható más hulladékfeldolgozási eljárásokhoz és alapvető eleme a korszerű, komplex hulladékgazdálkodási rendszereknek. Megfelelő üzemvitellel és alkalmas füstgáztisztítási, valamint maradékanyagkezelési módszerekkel ma már a legszigorúbb környezetvédelmi követelményeket is teljesíteni tudja. Az EU tagállamokban a másodnyersanyagként történő hasznosítás előnyt élvez ugyan a termikus hasznosítással szemben, azonban számos ország szabályozása ezt a prioritást a piaci feltételek, a hulladékkezelési ráfordítások, valamint az egyes eljárások ökomérlegének függvényében korlátozza. A nagy fűtőértékű műanyaghulladékok esetében például több ország az energetikai hasznosítást részesíti előnyben. Az EU hulladéklerakásra vonatkozó irányelvét (1999/31/EK) figyelembe véve, azzal összhangban, a hulladékgazdálkodásról szóló évi XLIII. törvény (a továbbiakban: Hgt.) célul tűzi ki a lerakásra kerülő hulladék biológiailag bontható szervesanyagtartalmának fokozatos csökkentését (a képződött tömeghez képest 2005ig 75%ra, 2008ig 50%ra, 2014ig 35%ra). Hazai viszonyok között a jelen gazdasági adottságok alapján ez látszólag túlzott célkitűzés, azonban a várható gazdasági fejlődés figyelembevételével nem tűnik teljesíthetetlennek. Egyébként azok az országok, amelyek a bázisévben (1995ben) a képződő települési szilárd hulladék több mint 80%át lerakással ártalmatlanították, ilyen hazánk is a fenti kötelezettséget legfeljebb négy évvel később is teljesíthetik. Ezt a célt kétféleképpen lehet a gyakorlatban elérni: a biológiailag bontható szervesanyagtartalom szelektív gyűjtésével és biológiai módszerekkel (döntően komposztálással) történő hasznosításával, a szerves hulladékok termikus hasznosításával. A legtöbb országban, értékelve és elfogadva a környezetvédelmi aggályokat eloszlató technológiai fejlesztéseket, jelentősen javult a termikus hulladékhasznosítás társadalmi elfogadottsága. Az elmúlt évek tapasztalatai azt mutatják, hogy a nagyobb városok, sűrűn lakott régiók számára egyértelműen a hulladékégetés kínálja a legkedvezőbb megoldást. 7

9 A HULLADÉKÉGETÉS HELYZETE 1 Európában (a volt szocialista országok nélkül) egy 1996os állapotot tükröző felmérés szerint, 485 településihulladékégető mű működik, több mint 43 millió tonna/év feldolgozási kapacitással (1. táblázat). A 2. táblázat a települési szilárdhulladékkezelés főbb módszereinek alkalmazási arányát mutatja be az egyes európai országokban, a teljes kezelt hulladékmennyiségre vonatkoztatva. Ennek alapján jól látható, hogy azokban az országokban magasabb a másodnyersanyagként történő hasznosítás mértéke, ahol a termikus hasznosítás is egyre jellemzőbb (pl. Svájc, Dánia, Németország, Hollandia, Svédország). A jelzett országos átlagoktól természetesen egyes régiókban, városokban igen eltérő értékek tapasztalhatók, amit alapvetően az adott terület gazdasági struktúrájának, az ott élők fogyasztási szokásainak, életszínvonalának és életmódjának sajátosságai magyaráznak. 1. táblázat Hulladékégető művek Európában (Közép és KeletEurópa nélkül) Hőhasznosítás aránya Ország Égetési égetők égetési Égetők kapacitás számára kapacitásra száma ezer tonna/év vetítve % % Ausztria Belgium Svájc Németország Dánia Spanyolország Franciaország Olaszország Luxemburg Norvégia Hollandia Svédország Finnország Egyesült Királyság Összesen

10 A HULLADÉKÉGETÉS HELYZETE 2. táblázat Települési szilárd hulladék kezelése Európában (Közép és KeletEurópa nélkül) Ország Hulladékmennyiség Égetés Anyagában Komposz Lerakás történő tálás hasznosítás ezer tonna/év % % % % Ausztria Belgium Svájc Németország Dánia Spanyolország Franciaország Görögország Olaszország Írország Luxemburg Norvégia Hollandia Portugália Svédország Finnország Egyesült Királyság Összesen A tervek szerint 57 éven belül Európában a hőhasznosítás aránya el fogja érni a 100%ot (jelenleg 8085%), új létesítmények kizárólag hőhasznosítással kerülnek megvalósításra. Több európai nagyvárosban a hulladék gyakorlatilag teljes mennyisége másodnyersanyagként vagy energiahordozóként kerül hasznosításra, a lerakást csak a maradékok elhelyezésére alkalmazzák. Ezekben a városokban több égetőmű üzemel (pl. Bécsben, Münchenben, Zürichben, Oslóban, Hamburgban 22 db, Párizsban 3 db). 9

11 A HULLADÉKÉGETÉS HELYZETE 1 Magyarországon jelenleg kizárólag Budapesten üzemel egy ezer t/év kapacitású hulladékégető mű, amely a főváros települési szilárd hulladékának kb. 6567%át dolgozza fel és ezzel a budapesti hulladékgazdálkodás alappillérét képezi. A négy, egyenként 15 t/h égetési teljesítménnyel dolgozó kazán által termelt hőenergiát (kazánonkénti gőzteljesítmény 40 t/h, gőzparaméterek 35 bar, 400 o C) villamos energiatermelésre és távhőellátásra hasznosítják (turbinagenerátor teljesítmény 24 MW el, táv hőkiadásiteljesítmény 42 MW th ). A létesítmény mintegy 100 ezer lakos éves villamosenergiafogyasztását és 25 ezer lakos távfűtését képes a hasznosított hőenergiával biztosítani (az előállított energia kevesebb, mint 20%át a létesítmény és kiszolgáló egységei használják fel). Szemben a hulladékból kinyert másodnyersanyagok ingadozó piaci értékével, illetve esetenként bizonytalan értékesítési lehetőségeivel, az égetésnél termelt villamos és távhőenergia stabil felvevőpiaccal és folyamatosan növekvő értékesítési árral rendelkezik. A Fővárosi Hulladékhasznosító Mű létesítése idején megfelelt az akkor hatályos hazai környezetvédelmi előírásoknak. Az üzembe helyezés óta eltelt több mint másfél évtized alatt lényegesen szigorodtak Európában és Magyarországon egyaránt a környezetvédelmi követelmények. Ezért a következő két év során a létesítményt új, korszerű füstgáztisztító és a kapcsolódó maradékanyag kezelő rendszerrel egészítik ki, elvégezve egyúttal az időközben szükségessé váló rekonstrukciós feladatokat is. Ezek a munkálatok tervezetten kb. 20 milliárd Ft nagyságrendű fejlesztési költségigénnyel járnak. 10

12 2. A TERMIKUS HASZNOSÍTÁS FEJLESZTÉSI IRÁNYAI ÉS GYAKORLATI EREDMÉNYEI EURÓPÁBAN. 2.1 A hulladékégetés előnyei, hátrányai, fejlesztési eredmények A hulladékégetést úgy kell tekinteni, mint az integrált, zárt körforgalmú hulladékgazdálkodás (lásd az 1. füzetben kifejtettek) egyik súlyponti elemét, melynek alkalmazhatóságát mindenkor a konkrét helyi viszonyok, adottságok és a szóba jöhető változatok alapos mérlegelése, műszaki és gazdasági elemzése, továbbá nem utolsósorban a finanszírozási (beruházási és működtetési költségek egyaránt) lehetőségek alapján kell eldönteni. 2 Előnyök a hulladékégetés alkalmazása esetén: a jelentős mértékű térfogat és tömegcsökkentés, az égetés folyamán a hulladékok mineralizálódnak és inertizálódnak, a kezelés higiéniai szempontból tökéletes, a keletkező hőenergia hasznosítható és értékesítése nincs kitéve a piaci bizonytalanságoknak, a korszerű, hatékony égetési és füstgáztisztítási technológiák biztosítják a környezet eredményes védelmét. Hátrányos az eljárás relatíve nagy beruházási és üzemeltetési költsége, amit a nagyobb teljesítményű berendezések telepítésével és a kapcsolt hőhasznosítással részben kompenzálni lehet. A bonyolult berendezésekben számos hibalehetőséggel kell számolni, különösen a belső korróziós jelenségek rontják az üzembiztonságot. A hulladék heterogén jellemzői miatt a megfelelő tüzeléstechnikai paraméterek eléréséhez különféle hulladékelőkészítési műveletek beiktatására lehet szükség. Ökológiai szempontból kedvezőtlen, mivel a termikusan bontott anyag kikerül a természetes körforgásból. A hulladékégetéssel szembeni fenntartások és ellenvetések az elmúlt időszakban elsősorban az égetéskor keletkező füstgázok légszennyező hatásával kapcsolatban jelentkeztek. Éppen ezen hátrányos jellemzők csökkentése, illetve kiküszöbölése érdekében indult meg az elmúlt tíz év során olyan széles körű és dinamikus léptékű fejlesztés, amelyet a hulladékkezelés terén ez ideig nem lehetett tapasztalni. Ezek a fejlesztések az automatizáltság növelésére, az üzembiztonság fokozására, a jobb hatásfokú hőhasznosítás elérésére és nem utolsósorban az égetés másodlagos környezetszennyező hatásának (emissziók, maradékanyagok kezelése) csökkentésére irányultak, különös tekintettel a salak és a pernye lerakásával szembeni ellenérzések csökkentésére. 11

13 A TERMIKUS HASZNOSÍTÁS FEJLESZTÉSI IRÁNYAI Ma már biztonsággal állítható, hogy a korszerű tüzeléstechnikai, füstgáztisztítási, valamint maradékanyag kezelési eljárások alkalmazásával eleget lehet tenni a legszigorúbb környezetvédelmi előírásoknak is A termikus hasznosítás egyéb módszereinek fejlesztési eredményei A hulladékégetés energetikai és környezetvédelmi hatékonyságát növelő, az eljárást tökéletesítő fejlesztési munkával párhuzamosan igen intenzív kutatásifejlesztési tevékenység folyik a másik két termikus hasznosítás területén is. Az alacsony hőmérsékletű hőbontási eljárásokkal (pirolízis o C hőmérséklettartományban, oxigénmentes körülmények között, energetikailag vagy másodnyersanyagként hasznosítható folyékony, gáznemű és szilárd termékek kinyerése céljából) a települési szilárd hulladékok hasznosítása az eddigi fejlesztési eredmények ellenére a gyakorlatban nem megoldott. Ezideig csupán bizonyos homogén anyagi jellemzőkkel rendelkező termelési hulladékok (pl. gumiabroncs, műanyaghulladékok, fa és cellulózhulladékok, savgyanta) feldolgozására állnak rendelkezésre megfelelő referenciával rendelkező műszaki megoldások. A magas hőmérsékletű hőbontási eljárásoknál (gázosítás o C hőmérséklettartományban, segédanyag oxigén, levegő, vízgőz bevezetésével és a szervesanyagtartalom parciális elégetése mellett az energetikailag hasznosítható gázkihozatal maximalizálása érdekében) hasonló megállapítás tehető, azaz a települési szilárd hulladék termikus hasznosítására kiforrott műszaki megoldás nincs a jelenlegi gyakorlatban. Ugyanakkor azonban úgy tűnik, sikerrel kecsegtetnek azok a fejlesztések, amelyek a hőbontás valamelyik változatát és a hőbontási termékek elégetését kombinálják, egymástól elválasztott termikus reaktorokban. Ezek a kombinált eljárások lényegében kétfokozatú termikus kezelést valósítanak meg, biztosítva ezzel az egyes részfolyamatok jobb szabályozhatóságát és hasznosítva az égetés és hőbontás előnyeit, azok hátrányainak csökkentése mellett. A cél a korszerű égetési technikákkal az energetikai hatásfok és a környezetvédelmi hatékonyság szempontjából egyaránt versenyképes új termikus módszerek kidolgozása. Ezideig a legsikeresebb fejlesztések: Siemenseljárás: a pirolízis és a pirolízistermékek nagy hőmérsékletű égetésének kombinációja, Lurgieljárás: a gázosítás és a gázosítási termékek nagy hőmérsékletű égetésének kombinációja, 12

14 A TERMIKUS HASZNOSÍTÁS FEJLESZTÉSI IRÁNYAI Noelleljárás: a pirolízis és a pirolízistermékek szintézisgázzá konvertálásának kombinációja, valamint Thermoselecteljárás: a pirolízis és a pirolízistermékek olvasztásos üzemű gázosítása szintézisgázzá. Ezek a fejlesztés alatt álló eljárások alkalmasak a település szilárd hulladék feldolgozására is, bár a Thermoselecteljárás kivételével csak meghatározott előkezelést (rendszerint legalább aprítást) követően. A kombinált eljárások végterméke nagy hőmérsékletű füstgáz, amelynek hőtartalma gőz és/vagy villamos energia előállítására, illetve szintézisgáz, amely vegyipari nyersanyagként (metanol előállítás) hasznosítható, valamint a nagy hőmérsékletű átalakítás eredményeképpen keletkező inert szilárd, üvegszerű salakolvadék. Megjegyzendő, hogy a gáztermékek minden esetben azonos tisztítási módszerekkel kezelendők mint a hulladékégetésnél. 2 A kombinált eljárások környezetvédelmi előnyei a következők: az égetéshez képest kisebb tisztítandó gázmennyiségek, a nagy molekulájú szénhidrogének, főként az ártalmas klórtartalmú vegyületek nagy hőmérsékletű lebontása a dioxinok és furánok redukáló atmoszférával gátolt képződésével, az üvegszerű salakgranulátum előállításával (nehézfémek megkötésével) a szilárd maradékok másodlagos környezetszennyező hatása minimalizálódik, egyúttal könnyebben hasznosítható végtermék nyerhető (hasonlóan a salakolvasztásos égetéshez), a tiszta gáztermék előállítása, amely többcélúan (energianyerés, szintézisgáz) hasznosítható. Az említett négy kombinált eljárásváltozat mindegyike nagyüzemi megvalósításra érett. Németországban négy, egyenként kb. 100 ezer t/év kapacitású referenciaüzem építése tervezett ezen eljárások gyakorlati megfelelőségének igazolására. Mind a négy létesítmény települési szilárd hulladék feldolgozását hivatott biztosítani. Előzetes becslések szerint a várható beruházási és működtetési költségek a hasonló kapacitású égetőművek költségeihez hasonló nagyságrendűek lesznek. Az eddigi eredmények ellenére vélelmezhető, hogy a kombinált termikus hasznosítási eljárások hatékonyságát és eredményességét csak a gyakorlati üzemelési tapasztalatok birtokában lehet érdemben megítélni. Mindazonáltal úgy tekinthető, hogy ezek a fejlesztések a jövőben az égetéssel szemben a települési szilárd hulladékhasznosítás reális változatát jelenthetik. A plazmatechnika üzemi alkalmazásának műszakilag kiforrott eljárásait elsősorban a nagy fémtartalmú szervetlen ipari hulladékok feldolgozására (reduktív plaz 13

15 A TERMIKUS HASZNOSÍTÁS FEJLESZTÉSI IRÁNYAI maeljárások nyersanyag visszanyerés céljából), valamint meghatározott szokásos termikus módszerekkel körülményesen kezelhető veszélyes hulladékok ártalmatlanítására (oxidatív plazmaeljárások energetikai hasznosítással) használják. Ezeken a területeken a módszer számos jól működő referenciával rendelkezik. A települési szilárd hulladék termikus hasznosítására a gyakorlatban is bevált és eredményes plazmaeljárást alkalmazó megoldások még nem állnak rendelkezésre. 2 14

16 3. A HULLADÉKÉGETÉS TECHNOLÓGIÁJA, MŰSZAKI MEGOLDÁSAI 3.1 Általános alapelvek A hulladékégetés exoterm folyamat. Az égetés során a hulladék szervesanyagösszetevői a levegő oxigénjével reagálva gázokká, vízgőzzé alakulnak és füstgázként távoznak a rendszerből. Az éghetetlen szervetlen anyag salak, illetve pernye alakjában marad vissza. A hulladékégetés során a gyakorlatban a legkülönfélébb típusú és kémiai összetételű anyagokat kell elégetni. Ez az égetési viszonyokat nagy mértékben bonyolulttá, az égési reakciót pedig rendkívül heterogénné teszi. A kifogástalan elégetéshez megfelelő hőmérséklet, megfelelő áramlási viszonyok és tartózkodási idő, valamint a szokásosnál nagyobb mennyiségű levegő bevezetése szükséges. A kívánt minimális tűztérhőmérséklet 850 o C, a légfeleslegtényező értéke 1,52,5, a füstgázoknak a tűztérben való tartózkodási ideje 23 másodperc szilárd hulladékok égetésekor, miközben a minimális oxigéntartalom 6%. A megfelelő áramlási viszonyok egyrészt mechanikai eszközökkel (mozgó rostélyok, forgó kemence, bolygató szerkezet), másrészt aerodinamikai módszerekkel (gázáramok irányított mozgatása) teremthetők meg. 3 A legtöbb hulladékégetőben a szervetlen maradékok (salak, pernye) lágyulásolvadási jellemzői miatt a tűztéri hőmérséklet nem haladja meg az o Cot. Az égetés o Con is végezhető, ekkor beszélünk salakolvasztásos vagy nagy hőmérsékletű hulladékégetésről. Ekkor a szilárd maradék olvadékként távozik az égéstérből. Az égetés szilárd maradékának mennyisége az elégetett hulladék típusától függ. Települési szilárd hulladék égetésekor a maradék mennyisége maximum 3032 tömeg % (salakolvasztásos tüzelésnél 1520 tömeg %). A hulladékégetés alkalmazásához a következő anyagi jellemzők ismerete szükséges: halmazállapot (folyékony, paszta, szilárd, illetve kevert); elemzéssel megállapított kémiai összetétel (pl. szén, hidrogén, oxigén, nitrogén, kén, víz és hamutartalom); gyorselemzéssel megállapított összetétel (szén, illóanyag, víz és hamutartalom); fűtőérték; sűrűség; a hamu olvadási jellemzői; szilárd hulladék esetében szemcseméreteloszlás, maximális darabnagyság, 15

17 A HULLADÉKÉGETÉS TECHNOLÓGIÁJA, MŰSZAKI MEGOLDÁSAI valamint anyagfajták szerinti összetétel; folyékony hulladék esetében viszkozitás, gyulladás és lobbanáspont, valamint szilárd szennyezőanyagtartalom és annak legnagyobb szemcsemérete, továbbá a kémhatás; halogénanyagtartalom (kloridok, fluoridok, bromidok); nehézfémtartalom (ólom, kadmium, higany, réz, vanádium, stb.); egyéb fémtartalom (vas, kalcium, nátrium, stb.); egyéb mérgezőanyagtartalom (PCB); egyéb specifikus anyagi tulajdonságok szükség szerint (pl. fertőző tulajdonság); mennyiségi adatok (szélső határok és átlagértékek). 3 Tüzeléstechnikai szempontból elsősorban a kalorikus tulajdonságok fontosak (fűtőérték, éghetőanyagtartalom, víztartalom és hamutartalom). Ezek egymástól nem függetlenek, erős kölcsönhatás van közöttük. Tüzeléstechnikai szempontból nem elhanyagolhatók a hulladék egyéb fizikai és kémiai tulajdonságai sem (szemcseméret, korrozív hatás, gyulladás és lobbanáspont, viszkozitás stb.). Ezek ismerete nemcsak a berendezés kialakításához fontos, hanem az előkezelő és a betáplálási folyamatok műszaki megoldása szempontjából is. 3.2 A hulladékégetés technológiája, műszaki megoldások A hulladékégetés technológiája a következő részfolyamatokra tagolódik: átvétel (fogadás) és tárolás, előkészítés és adagolás, égetés és hőhasznosítás, füstgázhűtés és tisztítás, salak és pernyekezelés. Az általános technológiai folyamatot az 1. ábra szemlélteti A hulladék átvétele, tárolása, adagolása A hulladék átvétele mennyiségi és minőségi átvételt jelent. A mennyiségi átvétel a beszállított hulladék mérlegelésével, míg a minőségi átvétel minimálisan szemrevételezéssel, illetve meghatározott rendszerességgel, szabványos módszerekkel, reprezentatív mintavételezéssel és gyorsanalízisekkel történik. A települési szilárd hulladékot e célra kialakított tárolóterekben (bunkerekben) tárolják. A tárolóterek kapacitását az égetőmű óránkénti teljesítménye, az üzemidő és a hulladék térfogattömege határozza meg. A folyamatos, akadálymentes üzemelés érdekében minimum 35 napos feldolgozási teljesítménynek megfelelő hulladékmennyiség tárolását kell biztosítani. Magas és mélybunkerek különböztethetők meg aszerint, hogy a bunker fenékszintje milyen mélyen helyezkedik el a külső terepszinthez képest. Gyakoribbak 16

18 A HULLADÉKÉGETÉS TECHNOLÓGIÁJA, MŰSZAKI MEGOLDÁSAI a magas bunkerek, amelyekbe a gépjárművek magasított ürítőtérről (rámpáról) ürítenek. A bunkerek készülhetnek osztatlan és osztott (kazettás) belső térkialakítással. 1 Hulladék 2 Gőz, villamos energia Füstgáz ábra: a hulladékégetés általános technológiai folyamata A bunkerek az ürítéskor keletkező por, valamint a hulladék bomlásából származó bűz kiáramlásának megakadályozása céljából enyhe szívás alatt állnak. Az esetleges bunkertüzek gyors elfojtása érdekében a tárolótereket hatékony félautomata tűzoltóberendezésekkel szerelik fel. A bunkereken belül a hulladékot többnyire polipmarkolós vagy serleges híddarukkal mozgatják, keverik és adagolják a tűztérbe. 17

19 A HULLADÉKÉGETÉS TECHNOLÓGIÁJA, MŰSZAKI MEGOLDÁSAI Az adagolás egyenletessége lényegesen kihat az égésfolyamat minőségére, a tűztér közel állandó hőterhelésére, ezért a kezelőszemélyzet szakértelme, figyelme különösen fontos a jó minőségű üzemelés szempontjából. A kevert, homogenizált hulladékokat a daru az adagológaratba táplálja. Az adagológarat kettős zárrendszere megakadályozza a füstgáz és láng kicsapódását, illetve hamis levegőnek az égéstérbe kerülését. A garatokat általában vízzel hűtik és izotópos szintjelzővel látják el. A garatból a hulladék gravitációsan csúszik az adagolóberendezésbe. Az adagolók folyamatosan juttatják a hulladékot a mindenkori tüzeléstechnikai és terhelési viszonyoknak megfelelő mennyiségben és ütemben a tűztérbe Tüzelőberendezések 3 A hulladékégetők legfontosabb része a tüzelőberendezés. Megkülönböztethetők rostélytüzelésű és rostély nélküli hulladékégető berendezések. A rostélytüzelésű berendezéseket főleg települési szilárd és termelési szilárd hulladék és bizonyos korlátozásokkal iszap halmazállapotú termelési hulladék égetésére alkalmazzák. A rostély nélküli hulladékégetők főleg folyékony és paszta állapotú termelési hulladék, valamint iszap égetésére használatosak, azonban némelyik megoldás szilárd hulladék kezelésére is megfelelő. A legáltalánosabban használt rostélytípusok: hengerrostély visszatoló rostély, előtoló lengőrostély, ellenáramú előtoló rostély. A rostélyok egyrészt biztosítják a heterogén hulladék állandó keverését, mozgatását, másrészt lehetővé teszik az égéságy megfelelő levegőztetését. A levegő hozzávezetését részben a tüzelőanyag ágyon, azaz a rostélyon keresztül (primer levegő), részben a rostély fölötti tűztérbe vezetve (szekunder levegő) biztosítják. A primer levegő (a tüzelőanyagágyba vezetett alsó légáram és az oldalfalakról bevezetett levegő) az összes levegőszükségletnek kb. 7080%a. Ez egyben a rostély hűtését is biztosítja. Az égésgázok levegővel keveredése és kiégetése a tűztérben történik. A füstgáz és a levegő áramlási iránya szerint egyenáramú, ellenáramú és kombinált áramú tűztérformák különböztethetők meg. A két megoldás közötti áthidaló megoldás a kombinált áramú tüzelés. A tűztérfalazat a tüzelőberendezés egyik legkritikusabb része, amelyet úgy kell kialakítani, hogy egyensúly legyen a túlzott mértékű hőelvonást és a tűztérfalazat elsalakosodását okozó tűztérhőmérséklet között. Fontos a megfelelő szilárdság és a koptatóhatással szembeni ellenállás, valamint a hőingadozásokkal és a kémiai hatásokkal szembeni ellenállás. A kevésbé igénybe vett tűztérfalazathoz samott 18

20 A HULLADÉKÉGETÉS TECHNOLÓGIÁJA, MŰSZAKI MEGOLDÁSAI típusú bélést, az erősebben igénybe vett részekhez pedig szilíciumkarbid és műkorund anyagú falazatot készítenek. Az égetendő hulladék fűtőértékének ingadozása miatt gyakorlatilag nem nélkülözhető a póttüzelés, amihez olaj vagy gázégőket használnak. A póttüzelés célja és az égők beépítési helye szerint megkülönböztethető stabilizáló és teljesítményégő. A hazai és benne a budapesti települési szilárd hulladék jellemző összetétele (m/m %ban) a következő: Hulladékalkotó Főváros és nagyobb városok* Országos átlag** Papír Műanyag Textil Üveg Fém Szerves (bomló) Szervetlen Összesen * szabvány szerint mért értékek ** szakmai becsléssel meghatározott értékek (Köztisztasági Egyesülés) 3 A tűztérhőmérséklet az égéslevegő mennyiségével és hőmérsékletével, valamint a szükség szerinti póttüzeléssel a kívánt határok között tartható. A rostélytüzelésű égetőket is folyamatosan fejlesztik. Ennek célja a hatékonyabb tüzelés, a biztonságosabb üzemelés fokozása és a másodlagos környezetszennyezés csökkentése. A rostély nélküli hulladékégetők főként a tűztér kialakításában különböznek a rostélyos berendezéstől. A rostély nélküli hulladékégetők tűztere általában hengeres, ezáltal majdnem kétszeresére növelik a hősugárzás intenzitását. Ez kisebb veszteséget okoz. Ezek a berendezések típustól függően salakolvasztásos üzemmódban is üzemeltethetők. Lényegesebb típusaik: forgódobos kemencék, égetőkamrák, emeletes kemencék, fluidizációs kemencék, egyéb speciális tűzterek. Alkalmazásukra döntően különböző termelési hulladékok hasznosításánál kerül sor. 19

21 A HULLADÉKÉGETÉS TECHNOLÓGIÁJA, MŰSZAKI MEGOLDÁSAI Füstgázhűtés, hőhasznosítás A hulladékégetés füstgázai a tűztérből o Con vagy ennél nagyobb hőmérsékleten távoznak és azokat a tisztítóberendezések hőtűrőképessége miatt és a harmatponti korrózió elkerülésére o C ra le kell hűteni. A füstgáz hűthető közvetlen és közvetett módszerrel. A közvetlen módszer esetében a füstgázt levegőbefúvással vagy vízgőzbepermetezéssel hűtik, a közvetett módszernél pedig hőcserélőket (rekuperátorokat, melegvíz és gőzkazánokat) alkalmaznak. 3 Az egyes lehetőségek között a következők ismeretében lehet választani: a termelt melegvíz, gőz vagy villamos energia hasznosíthatósága, a hulladék fűtőértéke, az égetőmű teljesítménye és a beruházási, illetve üzemeltetési költségek. A kis kapacitású, kis hőteljesítményű hulladékégetők esetében alkalmazzák általában a közvetlen füstgázhűtési megoldást. Ilyenkor természetesen a füstgáz hőtartalmát nem hasznosítják, tehát ez a módszer nem termikus hasznosítás. Általános tapasztalat szerint 1520 GJ/h hőteljesítmény felett célszerű a füstgázok hőtartalmát hasznosítani. A hulladékégetők kazánjai általában természetes vagy kényszeráramlásúak, 35 huzamúak. Ritkábban alkalmazzák a kényszerkeringtetésű (pl. LaMont rendszerű) kazánt, mégpedig általában a tűztér után kapcsolt megoldással. A kazán tervezésekor néhány sajátos szempontot kell figyelembe venni. A füstgázok nagy portartalma és a pernye olvadási jellemzői miatt különös gondot kell fordítani a lerakódások csökkentésére. Ezért a szokásosnál nagyobb csőosztásokat kell választani és lehetőleg párhuzamos áramlási viszonyokat kell biztosítani. A többhuzamú kazánmegoldás is ezt segíti elő. A hulladékégetők kazánjaiban külön gondot okoz a főleg halogének miatt bekövetkező tűzoldali korrózió. Ennek elkerülésére a korszerű kazánokban nem alkalmaznak o Cnál magasabb túlhevítési hőmérsékletet, még turbinás üzemben sem. A harmatponti korrózió elkerülése érdekében szükséges, hogy a hőcserélők ne dolgozzanak o C hőmérséklet alatt. A tűztérben elhelyezett sugárzó hőnek kitett fűtőfelületet szilíciumkarbid falazással is védik. A korszerű hulladékégető kazánok hatásfoka 8085%. Kondenzációs turbinás üzemben a hatásfok 1520%. A hő, illetve gőzleadási teljesítmény ingadozása a kazánok esetében +/ 20%, ami automatizált szabályozással és a hulladék fokozott homogenizálásával mintegy felére csökkenthető. Éppen ez a terület azaz a hulladékégetés előtti jobb minőségű homogenizálási módszereknek kidolgozása a hulladékégetők továbbfejlesztésének egyik fő iránya. Az égetés területén a tűzvitel, a hőterhelés egyenletesebbé tétele végett törekednek az automatizált szabályozási rendszer kialakítására. A cél az, hogy a teljes 20

22 A HULLADÉKÉGETÉS TECHNOLÓGIÁJA, MŰSZAKI MEGOLDÁSAI folyamat a vezérlőközpontból csekély kézi beavatkozással irányítható legyen. A tűzvitelt a tűztér falába beépített tvkamerák és a vezénylőbe telepített monitorok ellenőrzik. A korszerű égetőművekben a gőztermelő folyamat jellemzői közül a tűztérből kilépő füstgázhőmérsékletet választják szabályozott jellemzőnek, vezető jellemzőként figyelembe veszik még a gőztermelést. Szabályozás során változik a feladott hulladék mennyisége és ennek megfelelően állítható be a primer levegő, illetve a szekunder levegő mennyisége. Korrigáló jellemző a füstgázban mért oxigén és szénmonoxid mennyisége, nehogy az égésredukáló tartományba kerüljön. A hőhasznosítás lehetősége és módja a hulladék mennyiségének, jellemzőinek, valamint a helyi hőértékesítési feltételek ismeretében határozható meg. A hulladékégető művekben szükségkondenzátorok segítségével megoldható, hogy a hőhasznosító rendszer ideiglenes kiesése (pl. karbantartás) esetén ne kelljen szüneteltetni a hulladék égetését. 3 Az égetőmű energetikai jellemzőinek, a kazánnyomásnak és a gőz hőmérsékletének a kiválasztását lényegében hasonló szempontok szerint végzik mint más erőművekben. Ebben az esetben azonban figyelembe kell venni a korróziós problémákat, amelyek miatt a gőz hőmérsékletét nem célszerű o Cnál nagyobbra növelni. Ezért viszont kisebb gőznyomást kell alkalmazni. Célszerű tehát forró vizet vagy kisnyomású, maximum 22,5 bar nyomású gőzt termelni. Ez különösen a kisebb teljesítményű ipari hulladékégetőkre érvényes. A korróziós kérdésektől függetlenül természetesen figyelembe kell venni azt, hogy az egység nagyságához (teljesítményéhez) mekkora nyomásérték gazdaságos. Alapelv az, hogy akkora erőművekben, amelyekben már villamos energiatermelés is lehetséges, a nagyobb kazánnyomást kell választani (a gyakorlatban alkalmazott nyomástartomány 48 bar). Nagyobb égetőművekben a nagyobb gőznyomás és a gőzhőmérséklet a gazdaságosabb. Ha fűtőművel kapcsolják össze, az égetőmű kazánnyomása lényegében meghatározott. Minden esetben az alkalmazandó hőhasznosítási változattól függően részletes gazdaságossági számításokkal kell eldönteni a rendszer kazánparamétereinek konkrét értékeit. Különleges esetekben szennyvíztisztító mű közelében telepített hulladékégetőben a termelt hőenergia részben vagy teljesen a szennyvíziszap termikus kezelésére hasznosítható. Ilyenkor kétféle megoldást alkalmaznak. Az egyikben a forró füstgázokat közvetlenül az iszapszárító egységbe viszik, ahol az iszap termikus kezelése közvetlen vagy közvetett hőközlés révén megy végbe. A folyamat végén a füstgázt és a szárítóból származó bűzös, páradús gázterméket az égetőmű tűzterébe visszavezetik. Az iszapszárító egység többnyire ellenáramú 21