Spalování odpadků

Spalování odpadu (též spalování ) je proces tepelného zpracování odpadu , který spočívá ve spalování organických materiálů v něm obsažených . Vyrábí se jednotlivě i v průmyslovém měřítku - ve spalovnách odpadu , které lze kombinovat s tepelnými elektrárnami . Nejčastěji se spalováním odpadů rozumí průmyslové spalování tuhého komunálního odpadu [1] [2] [3] [4] .

Spalování odpadů umožňuje snížit hmotnost prvotního odpadu o 70–85 % a objem o 90–95 % a navíc v nich neutralizovat organické sloučeniny. Odpadní spalné teplo se využívá i pro energetické účely, k výrobě tepla a elektřiny , takže spalováním odpadů lze částečně pokrýt energetické potřeby aglomerací [3] [4] .

Spalování odpadu je nejrozvinutější ve vyspělých zemích s vysokou hustotou obyvatelstva , kde je půda cenným zdrojem a není zde dostatek míst pro skládky ( Dánsko , Japonsko ). Ve vyspělých zemích s nízkou hustotou osídlení ( Švédsko , Finsko ) je o něco méně častý [1] [5] .

Historie a moderna

Před průmyslovou revolucí v 18.–19. století lidé v každodenním životě používali přírodní předměty, které bylo možné spálit nebo nechat shnít . Likvidace odpadu z domácností existovala v celé historii lidstva, často se dřevní odpad používal jako palivové dříví . Situace se začala měnit v období industrializace , kdy se výrobky ze syntetických materiálů, které nepodléhají přirozenému rozkladu, začaly v běžném životě v zemích Evropy a Severní Ameriky rozšiřovat, rostl objem jejich výroby a spotřeby a lidstvo začal produkovat stále více odpadků [1] [6] .

Průmyslové spalování se objevilo ve Velké Británii ve druhé polovině 19. století, kdy byly v manufakturách vybudovány spalovny. V roce 1874 byla v Nottinghamu postavena první spalovna odpadu na světě a poté zde byla postavena první parní elektrárna , kde se jako palivo používaly odpadky – tak se spalování průmyslového odpadu poprvé využívalo energie. Odpadky se v té době spalovaly ve velkém, bez třídění, v pecích a továrnách ještě neexistovaly filtrační systémy. Britští osadníci přinesli spalování do Ameriky a v roce 1880 byla v New Yorku postavena první spalovna ve Spojených státech . Až do 60. let 20. století se však spalování ve Spojených státech provozovalo hlavně v instalacích mimo síť a specializované závody nebyly běžné. Koncem 19. století se navíc v amerických městech v bytových domech stavěly spalovny, které sloužily i k jejich vytápění. Brzy však musely být opuštěny, protože potrubí v nich nebylo dostatečně těsné a spaliny pronikaly do obytných prostor [1] [6] .

V kontinentální Evropě byla Francie první zemí, která zavedla spalování průmyslového odpadu . První francouzská spalovna byla postavena poblíž Paříže v roce 1893 a v roce 1896 byla v Saint-Ouen uvedena do provozu první spalovna na světě s drtičem. V roce 1930 byla ve Švýcarsku vyvinuta roštová pec pro spalování vrstveného odpadu – jednalo se o zásadně novou technologii spalování odpadu, která umožnila upustit od používání topného oleje a uhlí jako paliva pro rovnoměrné rozložení teploty v peci, což výrazně snížení nákladů na spalování odpadu a také zvýšení jeho účinnosti. V roce 1933 byla v nizozemském Dordrechtu otevřena první spalovací tepelná elektrárna na světě [6] .

V 50. letech 20. století se začala používat metoda pyrolýzy tuhého domovního odpadu. V 70. letech 20. století se spalování odpadu dostalo nového kola rozvoje v důsledku celosvětové energetické krize , kdy výrazně vzrostly ceny ropy. Odpadky byly v té době stále častěji považovány za palivo pro výrobu tepla a elektřiny. O něco dříve, v roce 1972, začaly fungovat první spalovny odpadu v SSSR [6] .

Prevalence spalování odpadů se mezi zeměmi značně liší, v řadě vyspělých zemí je velmi vysoká (zejména v severní a západní Evropě). Počet spaloven odpadů ve světě se blíží 2 tisícům, z toho více než 400 se nachází v Evropě. Světovými lídry ve spalování jsou Dánsko a Švýcarsko, kde se spaluje asi 80 % tuhého komunálního odpadu (ve Švýcarsku bylo na začátku roku 2010 37 spaloven, tj. v průměru jedna spalovna na 200 000 obyvatel ). Mírně nižší úroveň spalování odpadu (asi 70 %) je v Japonsku. Ve Švédsku, Finsku a Belgii se asi 50–60 % odpadů spaluje (a Švédsko a Finsko spolu se Švýcarskem patří k lídrům v energetickém využití spalování odpadu); v Německu , Rakousku , Francii a Itálii je toto číslo asi 20-40% (zatímco Francie je lídrem v počtu spaloven na území jedné země - je jich asi 300). Mezi zeměmi Evropské unie (s průměrným spalováním 25 %) mají nejméně rozvinuté spalovny Rumunsko a Bulharsko , kde se spaluje pouze 1 % odpadu. V zemích, kde spalování vzniklo – ve Spojeném království a USA, je jeho úroveň také relativně nízká: v obou těchto zemích se spaluje asi 10 % odpadu [1] [5] [7] [8] .

V Rusku se spalování odpadu ještě příliš nerozvinulo. V druhé polovině roku 2010 je úroveň spalování odpadů v zemi asi 2,3 %. V Rusku je od roku 2019 pouze 10 spaloven odpadu (z toho tři v Moskvě ), ale zároveň se plánuje výrazné zvýšení jejich počtu, a to i v rámci zahájeného projektu Energie z odpadu společností koncem 10. let RT-Invest ve spolupráci s japonsko-švýcarskou společností Hitachi Zosen INOVA. Úroveň rozvoje spalování odpadů v ostatních zemích bývalého SSSR je v naší době stále nízká . Například na Ukrajině je pouze jedna spalovna v Kyjevě a v Bělorusku a Kazachstánu žádná, ale jejich výstavba je plánována v obou zemích [1] [9] [10] [11] [12] [13] [ 14] .

Technologie a výrobní proces

Spalování odpadu existuje jak na úrovni domácností, kdy lidé své odpadky spalují sami (v kamnech nebo na ohni ), tak v průmyslovém měřítku. Pro spalování průmyslových odpadů existuje několik technologií, které se liší typem topenišť, teplotou spalování a také chemickým složením prostředí, ve kterém ke spalování odpadů dochází. Dva hlavní typy spalování jsou spalování samotné (používá se ve většině případů) a pyrolýza (vysoká a nízká teplota), při které vzniká palivo. Odpad tříděný na homogenní frakce se zpravidla spaluje (což je důležité, protože složení odpadu určuje optimální technologii). Třídění je možné provádět jak při sběru odpadu ( oddělený sběr ), tak po jeho předání do spalovny [2] [15] [3] .

Vrstvené spalování

Hlavním rysem vrstveného spalování je rozložení odpadu v topeništi v rovnoměrné vrstvě, na kterou jsou přiváděny proudy horkého vzduchu, což zajišťuje rovnoměrné hoření. Vrstva suti je nakládána do spalovací komory a je umístěna na roštu nebo roštu rozvodu vzduchu. Spalovací komora má zpravidla tvar kvádru. Při použití roštu se instaluje pod úhlem, ve kterém rošt kaskáduje jako tašková střecha. Ve svislé rovině mezi rošty jsou štěrbiny nebo trysky, kterými je přiváděn vzduch. V závislosti na chemickém složení odpadu lze spalování provádět při teplotách v rozmezí od 800 do 1500⁰C [3] [15] [16] [4] .

Nejčastěji se využívá vrstvené spalování na pohyblivém šikmém roštu. Tato technologie umožňuje spalovat jakýkoli druh odpadu, kromě práškového odpadu. Odpadky jsou nakládány na nejhořejší rošt, poté se pomocí pohyblivých roštů pohybují dolů. Vzduch je přiváděn do spalovací komory ve stejném směru jako pohyb úlomků, což také přispívá k jejich pohybu. Na nejnižším roštu je spalovací proces ukončen a popel a struska jsou vysypávány drážkami do speciální nádrže chlazené vodou a poté jsou likvidovány. Jedna komora s pohyblivým roštem je schopna zpracovat cca 35 tun odpadu za hodinu [3] [16] .

Při použití pevného roštu je jeho instalace, přívod suti a vzduchu do spalovací komory téměř obdobný jako u komor s pohyblivým roštem. Suť se však díky přívodu vzduchových proudů přesouvá z horní části roštu dolů, což zpomaluje proces a zvyšuje energetickou náročnost technologie. V některých případech je to částečně kompenzováno instalací tlakového síta ze žáruvzdorného materiálu, který směřuje plamen proti směru pohybu suti a zajišťuje dokonalejší spalování [3] [16] .

Technologie fluidního lože se využívá i pro spalování odpadů . Místo roštů je ve spalovací komoře instalován rozvod vzduchu s tryskami , kterými je vzduch přiváděn pod tlakem. Nad nimi, ještě před přivedením odpadu do komory, je naložena vrstva sypkého absorbentu s vysokou tepelnou vodivostí (obvykle se používá písek nebo dolomitová drť). Absorbent při přívodu vzduchu vytváří inertní fluidní lože, se kterým se úlomky mísí, v důsledku čehož se zvyšuje intenzita výměny tepla a také absorbce absorbentem řady toxických zplodin spalování, které mohou výrazně snížit emise. Nevýhodou technologie fluidního lože je nevhodnost pro spalování směsné hmoty odpadu [3] [16] [2] [15] .

Pyrolýza

Spalování toxického odpadu, které uvolňuje velké množství toxických emisí, často zahrnuje pyrolýzu, tj. tepelný rozklad odpadu v rotační bubnové peci v anoxickém prostředí nebo prostředí s nízkým obsahem kyslíku. Pyrolýza se používá k likvidaci toxického odpadu: některé druhy plastů , pryž , řada průmyslových odpadů [3] [2] [15] [4] .

Běžnější technologií je nízkoteplotní pyrolýza, při které dochází k rozkladu odpadu při teplotách pod 900⁰C (obvykle 400-600⁰C). Pyrolýzní pec, ve které se zpracovává odpad, se skládá ze dvou spalovacích komor: spodní spalovací komory odpadu a horní komory pro dodatečné spalování generátorových plynů. Před naložením do pece je hmota odpadu rozdrcena a následně umístěna do spodní komory, kde hoří v prostředí bez kyslíku. Plyny vznikající při rozkladu jsou zasílány přes injektorové zařízení do přídavného spalování, kam je v omezeném množství dodáván kyslík a také katalytické plyny. Dochází zde k dalšímu rozkladu plynů, v důsledku čehož je obsah toxických látek v emisích při pyrolýze cca 7x nižší než maximální přípustné koncentrace . Pec se otáčí rychlostí 0,05 až 2 otáčky za minutu, čímž přispívá k rovnoměrnému spalování odpadu. Efektivita pyrolýzní technologie tedy spočívá ve snížení škodlivých emisí a destrukci biologicky aktivních látek, což umožňuje další skladování pyrolýzních odpadů bez velké újmy na životním prostředí. Kromě toho lze pevný zbytek, stejně jako kapaliny a plyny vznikající při pyrolýze odpadu, použít jako suroviny v chemickém průmyslu nebo jako palivo [3] [2] [15] [17] [18] [19] .

Technologie zplyňování odpadů zahrnuje vysokoteplotní pyrolýzu prováděnou při teplotách 1000–1200⁰C. Hlavním rysem zplyňování odpadů je produkce syntézního plynu jako výsledek procesu (směs vodíku s oxidem uhelnatým ), využívaného v energetice, dále vedlejší chemické sloučeniny obsahující fluor , chlor , dusík a používané v chemický průmysl [ 2] [15] [ 3] [17] [20] .

Plazmová technologie

Pro likvidaci vysoce toxických odpadů, mezi které patří zejména zdravotnický odpad (zejména použité nástroje z infekčních oddělení nemocnic) a munice , se využívá i plazmová technologie , při které se odpad spaluje v elektrických obloukových pecích při teplotách od 1300⁰C do 4000⁰C. , získaný z energie elektrického oblouku v přítomnosti vodní páry . Stupeň rozkladu odpadu v plazmové technologii je téměř dokončen, což z něj činí nejúčinnější a nejekologičtější. Vzhledem k vysoké energetické náročnosti a značným provozním nákladům používání elektrických obloukových pecí je však tato technologie využívána ke zpracování speciálních odpadů [3] [21] .

Odpad ze spalování a dopad na životní prostředí

Procesem spalování vzniká určité množství pevného a plynného odpadu. Později se dají využít jako druhotné suroviny v chemickém průmyslu nebo energetice (syntézní plyn při zplyňování odpadů), častěji však končí v životním prostředí. Stupeň dopadu spalování odpadu na životní prostředí je tím nižší, čím vyšší je stupeň rozkladu odpadu při spalování, a naopak se stává co nejvyšší, když se TKO před spalováním třídí s odstraňováním nehořlavých látek. a z nich hnilobné komponenty a také správný provoz spaloven, ve kterých se udržuje jak požadovaná teplota, tak koncentrace topných plynů. Při použití technologie pyrolýzy je předpokladem snížení emisí sekundární dohořívání plynů. Spaliny ze spalování odpadu navíc obsahují jemné částice , které vyžadují další filtraci [2] [1] [3] .

Hlavní složkou spalin vznikajících při spalování TKO je oxid uhličitý : hmotnostní podíl uhlíku v plynu je stejný jako ve spáleném odpadu. Teoreticky bude uvolněný oxid uhličitý následně odstraněn z atmosféry během fotosyntézy [2] [1] [3] .

Spaliny obsahují v menší míře oxidy dusíku a síry (hlavně (IV) a (VI) ), chlorovodík a fluorovodík , sloučeniny těžkých kovů ( kadmium , olovo , rtuť ). Zvláštní pozornost je věnována emisím toxických furanů , stejně jako dioxinů , vznikajících při spalování polymerních materiálů obsahujících chlór (např. polyvinylchlorid ). Hlavní podíl dodávek těchto látek do životního prostředí připadá na spalování odpadů. To se však netýká ani tak spaloven, ale nekontrolovaných požárů na skládkách a individuálního spalování domovního odpadu, kde ze své podstaty žádné čisticí systémy neexistují. Ve spalovnách odpadu jsou emise dioxinů filtrovány převážně adsorpcí (hlavně aktivní uhlí ). Také pro štěpení dioxinů a furanů se používá sekundární dodatečné spalování plynů, protože teplota v primární spalovací komoře odpadků není dostatečně vysoká [2] [1] [3] [22] .

Po spálení zůstává popel , tvoří ho asi 4-10 % objemu odpadu a asi 15-20 % jeho hmotnosti [1] [3] [23] .

Energetický potenciál

Spalné teplo ze spalování se někdy používá k výrobě tepla a elektřiny. Výhřevnost tuhého komunálního odpadu může dosáhnout 8400 kJ/kg, čímž se odpadky vyrovnají některým nekvalitním palivům ( rašelina , hnědé uhlí ). Průměrná energetická hodnota je až 600-700 kW elektřiny nebo 2-3 Gcal tepelné energie na 1 tunu odpadu. Efektivita spalování odpadu z energetického hlediska je tak nízká, ale tato funkce spalování odpadu je druhotná. V některých případech může využití spaloven odpadů jako tepelných a elektrárenských zařízení pokrýt poměrně významnou část energetických potřeb obyvatel. Lídrem v energetickém využití spalování je Švédsko, kde spalovny vyrábějí přibližně 16 % tepla země a 1,4 % elektřiny v zemi [1] [3] [8] .

Názory na spalování

Diskutabilní zůstává otázka proveditelnosti spalování odpadu. Diskuse se účastní zainteresovaní zástupci podnikatelů (spojených jak se samotným spalováním, tak s výrobou zboží, které bude později likvidováno jako odpad), vládní agentury, vědci, ekologičtí aktivisté i obyvatelé, v jejichž blízkosti se staví spalovny odpadu. [1] [2] [24] .

Argumenty zastánců

Argumenty oponentů

Viz také

Poznámky

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Aleksashina V. V. Ekologie města. Spalovny odpadu // Academia. Architektura a stavebnictví. — 2014.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Mubarakshina F. D., Guseva A. A. Moderní problémy a technologie zpracování odpadů v Rusku a zahraničí // Sborník Kazaňské státní univerzity architektury a stavitelství. — 2011.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Vengersky A. D., Bugaev V. V. Technologie spalování tuhého komunálního odpadu // III. mezinárodní vědecká konference: "Technická mezinárodní vědecká konference" — 2018.
  4. ↑ 1 2 3 4 Sherstobitov M. S., Lebedev V. M. Metody nakládání s pevným domovním odpadem // Izvestiya Transsib. — 2011.
  5. ↑ 1 2 Bagryantsev G. I. Zpracování odpadů: evropské zkušenosti a ruský přístup // Všeruský ekonomický časopis ECO. — 2016.
  6. ↑ 1 2 3 4 Od ohně k továrně: Jak vznikaly první spalovny . Energie z odpadu (1. 12. 2017). Získáno 26. listopadu 2019. Archivováno z originálu 9. srpna 2020.
  7. ↑ Jak funguje recyklace odpadu ve Finsku . Energie z odpadu (14. března 2019). Získáno 26. listopadu 2019. Archivováno z originálu 1. prosince 2020.
  8. ↑ 1 2 Anna Vasiljevová. Píseň odpadků a plamenů . Kommersant (16. února 2019). Získáno 26. listopadu 2019. Archivováno z originálu 19. února 2020.
  9. ↑ Elena Slobodyanová. Kolik závodů na zpracování odpadu je v Rusku? . Argumenty a fakta (15. 6. 2017). Získáno 26. listopadu 2019. Archivováno z originálu dne 24. července 2019.
  10. ↑ Alexandra Vozdvizhenskaya. Hledání způsobů, jak plýtvat . Rossijskaja gazeta (23. března 2016). Staženo 26. listopadu 2019. Archivováno z originálu 2. ledna 2019.
  11. ↑ Spalovny odpadu v moskevské oblasti dodají elektřinu 1,5 milionu lidí . TASS (5. září 2019). Získáno 26. listopadu 2019. Archivováno z originálu 18. září 2019.
  12. ↑ Elena Berezina. Únikové cesty . Ruské noviny (26. února 2019). Získáno 26. listopadu 2019. Archivováno z originálu dne 23. srpna 2019.
  13. ↑ Meyirim Smayil. Kazachstán plánuje vyrábět elektřinu z odpadků . Tengri News (28. listopadu 2019). Staženo 1. prosince 2019. Archivováno z originálu dne 29. listopadu 2019.
  14. ↑ Alina Yanchur. Minská radnice je nakloněna výstavbě spalovny odpadu na bázi tepelné elektrárny . Bělorusko dnes (6. července 2019). Staženo 1. prosince 2019. Archivováno z originálu 16. prosince 2019.
  15. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Gunich S. V., Yanuchkovskaya E. V., Dneprovskaya N. I. Analýza moderních metod zpracování pevného domovního odpadu // Izvestiya vuzov. Aplikovaná chemie a biotechnologie. — 2015.
  16. ↑ 1 2 3 4 Vrstevné spalování (spalování vrstvy) . EcoEnergy. Získáno 26. listopadu 2019. Archivováno z originálu dne 25. listopadu 2019.
  17. ↑ 1 2 3 Mishustin O. A., Zheltobryukhov V. F., Gracheva N. V., Khantimirova S. B. Přehled vývoje a aplikace technologie pyrolýzy pro zpracování odpadů // Mladý vědec. - 2018. - č. 45 (231).
  18. ↑ A. Smagin, V. Guseva. Využití TKO vysokoteplotní pyrolýzou . Nové chemické technologie. Staženo 1. prosince 2019. Archivováno z originálu 1. října 2020.
  19. ↑ Pyrolýza TKO . Recyklace odpadu je investicí do budoucnosti. Staženo 1. prosince 2019. Archivováno z originálu 28. prosince 2016.
  20. ↑ V. V. Kopytov. Zplyňování pevných paliv: zařízení a technologie . Tuhý komunální odpad. Staženo 1. prosince 2019. Archivováno z originálu dne 22. listopadu 2019.
  21. ↑ Sharina I. A., Perepechko L. N., Anshakov A. S. Vyhlídky využití plazmové technologie pro zpracování / ničení uměle vytvořeného odpadu // Celoruský ekonomický časopis ECO. — 2016.
  22. ↑ 1 2 Moo Been Chang, Chuan Hsiung Jen, Hsiu Tung Wu. Zkoumání emisních faktorů a účinnosti odstraňování těžkých kovů ze spaloven TKO na Tchaj-wanu  : [ eng. ] // Odpadové hospodářství a výzkum. — 2003.
  23. ↑ [ http://www.mercuryconvention.org/Portals/11/documents/meetings/EG1/waste_to_energy_part_1.pdf Z ODPADU DO ENERGIE Technický přehled postupů tepelného zpracování tuhého komunálního odpadu. ZÁVĚREČNÁ ZPRÁVA]  (anglicky) . Stantec (březen 2011). Staženo 2. prosince 2019. Archivováno z originálu 15. února 2020.
  24. ↑ Nikolaj Dronin. Spalte to modrým plamenem: spalovny nelze postavit „od nuly“ . V reálném čase (6. dubna 2018). Získáno 1. prosince 2019. Archivováno z originálu dne 20. března 2022.
  25. ↑ Igor Mazurin. O nepřijatelných rizicích spaloven odpadu „Čistá země“ . Regnum (22. května 2018). Získáno 1. prosince 2019. Archivováno z originálu 14. června 2020.
  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích