Proces tepelného čistenia kalov - PDF na stiahnutie zadarmo

Sieť kalových kalov na severovýchode 3. denné procesy v sieti na čistenie kalov z tepelných kalov Dr. Tammo Rebling Umwelttechnik & ingenieure GmbH Wöhlerstraße 42 30163 Hannover Tel. + 49 511 9698500 [email protected]

Umwelttechnik & ingenieure GmbH od roku 1993 Waste to Energy google.de 35 zamestnancov Bioplyn medzinárodne aktívny Recyklácia Koncepty a plánovanie Schválenie Podnikateľská kalkulačka a online nástroje Stavebný dozor http://www.uigmbh.de/ 19.01.2017 Proces tepelného čistenia kalov 1

Náčrt zneškodňovania čistiarenských kalov v Nemecku Spoluspaľovanie Jednospálenie Alternatívne procesy Konečné porovnanie 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia kalov 2

Likvidácia kalov z čističiek odpadových vôd v Nemecku sa mení! Lehota na pozastavenie oznámenia EÚ o „nariadení o reorganizácii recyklácie kalov z čističiek odpadových vôd“ uplynula 27. decembra 2016. Federálny kabinet rozhodol o novele 18. januára 2017. Hlasovanie v Spolkovej rade sa očakáva v máji 2017. V budúcnosti, ak dôjde k prekročeniu limitných hodnôt, nebude už možné poľnohospodárske uplatnenie alebo využitie pri terénnych úpravách. Alternatíva: Tepelné procesy na čistenie splaškových kalov 19.01.2017 Proces na tepelné čistenie kalov

[t TM] Čistiarenské kaly Čistenie čistiarenských kalov v Nemecku 1995 12% bolo tepelne zhodnotených. V roku 2015 bolo 64% tepelne zhodnotených 1 200 000 1 100 000 materiálových rekuperácií tepelné zhodnotenie Skládka zakázaná od júna 2005 bez spätného získavania predúpravy materiálu sa bude naďalej znižovať o 1 000 000 900 000 800 000 700 000 600 000 údajov: https://www.destatis.de/ 500 000 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 rok 19/01/2017 Proces tepelného čistenia kalov 4

[t TM] Čistiarenské kaly [t TM] Čistiarenské kaly Čistenie kalov z čističiek odpadových vôd v Nemecku 553 864 252 707 1 200 000 1 100 000 400 115 115 000 000 recyklácia materiálu 269 292 446 871 tepelná recyklácia 250 326 230 581 900 000 431 286 432 516 800 000 700 000 Základ údajov: https://www.destatis.de 2013 2014 600 000 2015 rok 500 000 Dátová základňa: https://www.destatis.de/ Spoluspaľovanie Monoverbremse 2004 neznáme 2006 2008 2010 2012 2014 2016 Rok 01/19/2017 Proces tepelného čistenia kalov 5

Prehľad termochemických procesov Tepelné procesy pri čistení kalov z čistiarní odpadových vôd Prítomnosť kvapaliny H 2 O Prítomnosť plynných H 2 O Vylúčenie kyslíka l = 0 nedostatok kyslíka 0,2 l 0,5 prebytok kyslíka 1,0 l 2,5 180-250 C 150-250 C 200-900 C> 600 C> 700 C Hydrotermálna karbonizácia (HTC) Vapotermická karbonizácia (VTC) Pyrolýza Splyňovanie Spaľovanie Pre optimálnu premenu sú potrebné zvyšujúce sa požiadavky O 2 a sušiny 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia kalov 6

Možnosti tepelnej úpravy splaškových kalov Splaškové kaly Spracovanie kalu napr. B. odvodňovanie, sušenie spoluspaľovanie mono spaľovanie alternatívne procesy uhoľná elektráreň spaľujúca prach spaľovací odpad rošt spaľujúci ďalšie zariadenia napr. B. cementáreň rotačná pec z. B. Spaľovanie vo fluidnom lôžku, palubná pec, cykloidná pec, taviaca pec, rotačná pec HTC pyrolýzne splyňovanie 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia kalov 7

Možnosti tepelnej úpravy splaškových kalov Splaškové kaly Spracovanie kalu napr. B. odvodňovanie, sušenie spoluspaľovanie mono spaľovanie alternatívne procesy uhoľná elektráreň spaľujúca prach spaľovací odpad rošt spaľujúci ďalšie zariadenia napr. B. cementáreň rotačná pec z. B. pec s fluidným lôžkom, palubná pec, cykloidná pec, taviaca pec, rotačná pec HTC pyrolýzne splyňovanie 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia kalov 8

Spoluspaľovanie uhoľnej elektrárne Odvodnený a stabilizovaný kal z čističiek odpadových vôd sa privádza do uhoľných mlynov pomocou čerpadiel Putzmeister. Preukázané až do 5% hmotnosti paliva. Príklad: Elektráreň Staudinger/Großkrotzenburg do 60 000 t/a splaškové kaly TM Zdroj: Wikipedia Služby spoločnosti u & i pre blok 5: Technické prípravné práce Schvaľovacie tendre na správu stavieb Zdroj: http://www.pmsolid.com 19. 1. 2017 Proces úpravy kalu z tepelných splaškov 9

Spoluspaľovanie uhoľnej elektrárne Podiel prchavých energií sa zvyšuje. V roku 2016 sa význam uhoľných elektrární v Nemecku znížil. Zlé správanie pri zmene zaťaženia Pokles výroby elektriny o 6,5% Ceny elektriny stúpajú v dôsledku prechodu energie do roku 2023 Ak bude pokles rovnaký, posledná uhoľná elektráreň bude v roku 2038 odpojená. 01.06.2017 19.01.2017 Proces tepelného čistenia kalov 10

Počet elektrární Spoluspaľovanie Uhoľná elektráreň Uhoľné elektrárne by z dlhodobého hľadiska mali byť odstavené z dôvodu ochrany veku/klímy. Do roku 2019 bude odstavených 11 elektrární. Plánovaná 1 nová budova v Dattelne (čierne uhlie) Potenciálne miesta spoluspaľovania budú vylúčené! 100 80 60 40 20 0 Pokles v uhoľných elektrárňach v Nemecku 38 58 37 48 2017 2019 Čierne uhlie Lignit Dátová základňa Federal Network Agency 16. novembra 2016; Stav „V prevádzke“ 1. 1. 2017 Proces tepelného čistenia splaškových kalov 11

Spoluspaľovanie Spaľovanie odpadu Prevažne spaľovanie na rošte (spaľovanie vo fluidnom lôžku) Schválenie podľa 17. BImSchV Ak sa má spoluspaľovať splaškový kal, musí sa schválenie zmeniť podľa aktuálneho stavu zákona. 850 C na 2 s Príklad: Konštrukcia roštovej pece Oddelenie elektriny/tepla 19. 1. 2017 Proces tepelnej úpravy kalov z čističiek 13

Spoluspaľovanie Spaľovanie odpadu Rôzne koncepcie úlohy kalov z čističiek odpadových vôd: Vyfukujte prach ako prach do spaľovacej komory, dehydratujte a posypte do spaľovacej komory. 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia splaškových kalov 14

Spoluspaľovanie Spaľovanie odpadu Nadmerná kapacita od roku 2013 sa znížila. V súčasnosti sú spaľovne odpadu veľmi dobre využívané: Odmietajte dovoz s vysokou výhrevnosťou Dobrá ekonomická situácia Populačný rast Rastúce ceny spoluspaľovania. Zmeny sa nedajú predvídať! Príklad: Elektráreň na výrobu RDF Großräschen, 230 000 t, RDF/a 102 MW, výstup z u & i: plánovanie, schválenie, výberové konanie, riadenie stavby, 19. 1. 2017, proces úpravy kalu z tepelných splaškov 15

Prehľad spoločného spaľovania výhody - ničenie organických znečisťujúcich látok - možné energetické využitie - využitie existujúcich systémov - nie je potrebné úplné sušenie od cca 20% DM Nevýhody - použitie výživných látok/P - spätné získavanie z popola nie je možné - spoluspaľovanie v budúcnosti iba pre kaly s nízkym obsahom P- Možný obsah P musí byť pred spaľovaním stiahnutý - Znečistenie životného prostredia na dlhých dopravných cestách - Neistý rozvoj kapacít Nie je možné predvídať dlhodobé a bezpečné spoluspaľovanie! 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia splaškových kalov 16.

Prehľad spoločného spaľovania výhody - ničenie organických znečisťujúcich látok - možné energetické využitie - využitie existujúcich systémov - nie je potrebné úplné sušenie od cca 20% DM Nevýhody - použitie výživných látok/P - spätné získavanie z popola nie je možné - spoluspaľovanie v budúcnosti iba pre kaly s nízkym obsahom P- Možný obsah P musí byť pred spaľovaním stiahnutý - Znečistenie životného prostredia na dlhých dopravných trasách - Neistý rozvoj kapacít Nie je možné predvídať dlhodobé a bezpečné spoluspaľovanie! Tézy: V budúcnosti nebudú žiadne nové kapacity na spoluspaľovanie! Do roku 2026 sa existujúce kapacity znížia o približne 40% (Langenohl 2015) 19. januára 2017 Proces tepelného čistenia kalov 17

Mono-spaľovanie kalov z čističiek odpadových vôd 75% rastlín má technológiu stacionárneho fluidného lôžka efektívne a spoľahlivo testované už 30 rokov Princíp procesu na príklade spaľovania kalov z čistiarní odpadových vôd v Karlsruhe: Viacstupňové predčistenie kalov z čistenia odpadových vôd Mono-spaľovanie v stacionárnej peci s fluidným lôžkom Čistenie spalín 19. 1. 2017

Mono spaľovanie splaškových kalov Schválenie podľa 17. BImSchV. Výstupný rozsah medzi 4 000 a 95 000 t DM/a. Inertný fluidný piesok ako zásobník tepla, impulz a výmenník tepla s palivom. Požadovaná kvalita kalov z čistiarne odpadových vôd pre autotermálne spaľovanie bez prísad: nižšia výhrevnosť:

4 500 kj/kg DM: 40 - 50% P možné z regenerácie z popola: koncentrácia P asi 4 - 15% hmotnostných Zdroj: Eisenmann 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia kalov 20

Mono spaľovanie splaškových kalov Celkový objem splaškových kalov v Nemecku v roku 2013 62% 38% Dostupné kapacity v zariadeniach na mono spaľovanie Nedostatok kapacít v zariadeniach na mono spaľovanie Odhad Langenohl (KA62.2015): V roku 2026 bude nedostatok kapacít v mono spaľovaní medzi 400 000 a 700 000 t DM/a. To zodpovedá 21 závodom s kapacitou 33 000 t DM/a. 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia kalov 21

Prehľad mono spaľovania výhody nevýhody - ničenie organických znečisťujúcich látok - možné energetické využitie - dobrá bezpečnosť plánovania pre prevádzkovateľov čistiarní odpadových vôd - možné zhodnotenie P z popola - zhodnotenie P z popola je technicky zložité - nákladná cesta zneškodňovania odpadov ekonomická efektívnosť z rozsahu expanzie cca 30 000 t DM/rok (1, 5 miliónov EO) - rozšírenie kapacít je možné iba z dlhodobého hľadiska Plánovanie, kolaudácia a výstavba 8 až 10 rokov 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia kalov 22

Prehľad mono spaľovania výhody nevýhody - ničenie organických látok 5 miliónov EO) - rozšírenie kapacít je možné iba z dlhodobého hľadiska Plánovacie, kolaudačné a výstavbové práce 8 až 10 rokov: Pre dlhodobú bezpečnosť zneškodňovania je nevyhnutná nová výstavba spaľovní! Úzke miesto v zneškodňovaní je príležitosťou pre alternatívne metódy! 19. januára 2017 Proces tepelného čistenia kalov 23

Možnosti tepelnej úpravy splaškových kalov Splaškové kaly Spracovanie kalu napr. B. odvodňovanie, sušenie spoluspaľovanie mono spaľovanie alternatívne procesy uhoľná elektráreň spaľujúca prach spaľovací odpad rošt spaľujúci ďalšie zariadenia napr. B. cementáreň rotačná pec z. B. pec s fluidným lôžkom, palubná pec, cykloidná pec, taviaca pec, rotačná pec HTC pyrolýzne splyňovanie 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia kalov 24

Prehľad termochemických procesov Tepelné procesy pri čistení kalov z čistiarní odpadových vôd Prítomnosť kvapaliny H 2 O Prítomnosť plynných H 2 O kyslíkový uzáver l = 0 nedostatok kyslíka 0,2 l 0,5 prebytok kyslíka 1,0 l 2,5 180-250 C 150-250 C 200 900 C> 600 C> 700 C Hydrotermálna karbonizácia (HTC) Vapotermická karbonizácia (VTC) Pyrolýza Splyňovanie Spaľovanie 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia kalov 25

Alternatívny proces HTC Hydrotermická karbonizácia (HTC) na výrobu výrobkov podobných uhliu. Požiadavky: plynotesný reaktor, kvapalná H20,

200 C Nie je potrebné žiadne predchádzajúce sušenie! Tuhá látka HTC Rebling, 2015 vstupný kal Rebling, 2015 Rebling, 2015 výstupný kal kvapalná fáza Rebling, 2015 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia kalov 26

Alternatívny proces HTC Hydrotermická karbonizácia (HTC) na výrobu výrobkov podobných uhliu. Požiadavky: plynotesný reaktor, kvapalná H20,

200 C Nie je potrebné žiadne predchádzajúce sušenie! Rebling a kol. 2015 HTC Solid Rebling, 2015 Mierna exotermita podporuje tento proces: trstina približne -700 J/g TM kal z čističiek odpadových vôd približne -200 J/g TM vstupný kal výstupný kal kvapalná fáza Rebling, 2015 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia kalov 27

Alternatívna metóda HTC Dissertation Rebling, 2016 Porušenie bunkovej štruktúry (hydrolýza) CambiTHP -> Rozpad HTC -> Karbonizácia Po HTC sa výrazne zlepšila odtekavosť. Možné ako materiálové (napr. HMF, bioplasty), tak aj energetické využitie. Chemická spotreba kyslíka (CHSK) v kvapalnej fáze je veľmi vysoká; Pred vstupom do čistiarne odpadových vôd je potrebné ošetrenie! Zníženie CHSK umožňuje vysoké výnosy plynu! Ďalšie informácie na http://www.uigmbh.de/ 19/01/2017 Proces tepelného čistenia kalov 28

Alternatívny proces HTC Avalon Industries AG (predtým AVA-CO 2) TerraNova Energy http://terranova-energy.com/ http://terranova-energy.com/ Obchodný závod v Číne s 14 000 t/a v prevádzke od 1. decembra 2016 19. januára 2017 Proces tepelného čistenia kalov 29

Alternatívny proces Pilotná prevádzka spoločnosti HTC na výskumnom projekte „HTC v Dolnom Sasku“ Univerzita Ostfalia Wolfenbüttel 19. januára 2017 Proces tepelného čistenia kalov 30

Alternatívna procesná pyrolýza Pyrolýza bez prídavku kyslíka (l = 0) Je potrebný prísun tepla! Na rozdiel od teplôt spaľovania alebo splyňovania 400 - 900 C rozklad organických zlúčenín (vnútorných), tepelné použitie, kal z čističiek odpadových vôd> 50% DM pyrolýza l = 0, produktový plyn CO, H 2, C n H m 400 - 900 C popol (vrátane P) ako hnojivo 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia splaškových kalov 32

Alternatívny proces pyrolýzy Príklad PYREG: Odkaz: Čistiareň odpadových vôd Linz-Unkel, odvodnenie a sušenie 30 000 PE na viac ako 85% DM, použitie syntézneho plynu v spaľovacej komore, horák FLOX, použitie horáka FLOX na skládke Dörpen http://www.pyreg.de/

650 C Produkt: Uhlie obsahujúce P Služby od spoločnosti u & i: Schválenie projektu Verejná súťaž Správa stavby 19.01.2017 Proces tepelného čistenia kalov 33

Alternatívny proces pyrolýzy Príklad EISENMANN: Pyrobustor: Vstup: 90% DM sušený dvojstupňový proces: pyrolýza Spaľovanie Popol obsahujúci P ako zvyšok Odkaz: ARA Pustertal, Taliansko od roku 2006 Výkon

550 kg/h 300 - 350 C 600 - 650 C http://www.eisenmann.com/ 19.01.2017 Proces tepelného čistenia kalov 34

Porovnanie tepelných procesov Spaľovanie tepelných materiálov Alternatívne procesy Mit- Mon- HTC pyrolýza Poľnohospodárstvo Zničenie org. Znečisťujúce látky +++ +++ ++ ++ - Energetické využitie +++ +++ +++ +++ - Spotreba materiálu + + +++ +++ +++ Obnova P - ++ ++ ++ +++ Plánovanie zabezpečenia - ++ + + - Skúsenosti z prevádzky +++ +++ + + +++ Náklady na likvidáciu [/ t FS] 50-130 a 80-120 a

65 b 8-45 a Údaje o trhu: a UBA, 2013; neoverené informácie o výrobcovi: b Eisenmann GmbH a PYREG; c TerraNova Energy 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia splaškových kalov 36

65 b 8-45 a Údaje o trhu: a UBA, 2013; neoverené informácie o výrobcovi: b Eisenmann GmbH a PYREG; c TerraNova energetická téza: Alternatívne procesy majú potenciál prekonať medzeru v zneškodňovaní kalov z čističiek odpadových vôd! 19. 1. 2017 Proces tepelnej úpravy kalov z čističiek odpadových vôd 37.

Vývoj alternatívnych procesov http://www.bine.info 19. 1. 2017 Proces tepelného čistenia kalov 38

Zhrnutie a výhľad Na zaistenie bezpečnosti pri zneškodňovaní sú potrebné novopostavené závody na tepelné čistenie kalov. Technické „know-how“ je k dispozícii! Starostlivé plánovanie závislé od polohy je predpokladom minimalizácie nákladov! https://www.openpm.info 19. 1. 2017 Proces tepelnej úpravy kalov z čističiek odpadových vôd 39

http://www.sueddeutsche.de/ 19/01/2017 Proces tepelného čistenia kalov 40

Umwelttechnik & ingenieure GmbH Nápady plné energie! Idea Koncepcia plánovania výstavby 1. 1. 2017 Proces tepelného čistenia kalov 41