Przemyślany proces produkcji paliw z odpadów umożliwia uzyskanie gotowego wyrobu, zgodnego z oczekiwaniami odbiorcy w zakresie wymaganych właściwości cieplnych, parametrów ruchowych instalacji oraz ochrony środowiska.

W polskiej nomenklaturze paliwo jest materiałem stosowanym jako źródło ciepła i służy do wytwarzania energii mechanicznej oraz elektrycznej. Może ono zostać wykorzystane do celów przemysłowych, technologicznych, transportowych, a także bytowych1. W skład paliwa wchodzi substancja palna, złożona ze związków chemicznych węgla elementarnego, wodoru i siarki, oraz dodatkowo stanowiąca balast substancja mineralne i wilgoć. Dostępność paliw tradycyjnych pogarsza się wraz ze wzrostem zapotrzebowania, a równocześnie wzrastają koszty pozyskania tych paliw. Niesie to za sobą konieczność stosowania paliw o gorszej jakości i dostosowywania do nich odpowiednich technik spalania. Z drugiej strony przybywa odpadów pochodzących z różnych gałęzi przemysłu oraz gospodarki komunalnej. Odpady te odznaczają się często wysokim potencjałem energetycznym i mogą być traktowane jako odnawialne źródło energii. Biorąc pod uwagę duże wymogi ochrony środowiska stawiane instalacjom spalania, należy pamiętać, że procesowi spalenia powinny zostać poddane jedynie odpady przetworzone o określonych właściwościach lub paliwa wytworzone na bazie odpadów, mające odrębną jakość i cechy fizykochemiczne.

Właściwe parametry

Do podstawowych substancji mających odpowiednie właściwości fizyczne i chemiczne, umożliwiające produkcję paliw z odpadów, można zaliczyć2 tworzywa sztuczne, a wśród nich: politetraftalan etylenu ? PET, polietylen wysokiej gęstości ? PE-HD, polietylen niskiej gęstości ? PE-LD, polipropylen ? PP, polistyren ? PS, polichlorek winylu ? PVC oraz poliamidy i poliuretany ? PA. Wśród podstawowych substancji wykorzystywanych do wytwarzania RDF znajduje się też guma i odpady gumowe, osady ściekowe, drewno odpadowe pochodzenia przemysłowego oraz papier (opakowania wielomateriałowe i karton). Ponadto do grupy tej można zaliczyć substancje organiczne pochodzenia roślinnego (drewno odpadowe i odpady z rolnictwa), substancje organiczne pochodzenia zwierzęcego (kości, skóry i inne odpady), a także przepracowane tłuszcze i oleje posmażalnicze. Przedstawione odpady można bezpośrednio stosować w produkcji paliw z odpadów, mogą także zostać wykorzystane w tzw. procesie współspalania odpadów z paliwami naturalnymi, np. węglem kamiennym, brunatnym, torfem, paliwami ciekłymi lub gazowymi.

Możliwość zastosowania gotowego produktu jako paliwa w określonym procesie warunkuje uzyskanie założonego (właściwego) efektu cieplnego, utrzymanie urządzenia w odpowiednim stanie technicznym oraz spełnienie stosownych norm emisyjnych. Za efekt cieplny odpowiadają głównie właściwości paliwowe, czyli: wartość opałowa paliwa, zawartość wilgoci, części palnych i niepalnych oraz ilość części lotnych. Z kolei na odpowiedni stan urządzeń technicznych wpływają głównie: wilgotność, kształt i uziarnienie, gęstość nasypowa, właściwości sorpcyjne, właściwości wytrzymałościowe (ścieralność i twardość) oraz stabilność biologiczna. Emisja substancji gazowych jest związana przede wszystkim ze składem elementarnym produkowanego paliwa. Należy także podkreślić wpływ samego procesu spalania, wymiany ciepła oraz systemu oczyszczania spalin. Przedstawiony podział nie uwzględnia wszystkich wzajemnych powiązań pomiędzy poszczególnymi parametrami. W przypadku produkcji paliw z odpadów można w pewnym zakresie zmieniać opisane właściwości dla gotowego produktu poprzez odpowiednie komponowanie mieszanek paliwowych z podstawowych grup odpadów3.

Elementy instalacji

W produkcji paliw z odpadów możemy wykorzystać maszyny i urządzenia stacjonarne oraz mobilne. Mogą one funkcjonować jako jednostki samodzielne lub pracować w określonym układzie technologicznym, tworząc instalacje. Najczęściej spotykanymi maszynami i urządzeniami są instalacje do segregacji odpadów, przenośniki: taśmowe, zgrzebłowe, talerzowe i ślimakowe oraz rozdrabniarki: młyny młotkowe i kruszarki udarowe. Ponadto zalicza się tu separatory: bębnowe, magnetyczne, balistyczne, aerodynamiczne i kaskadowe, a także suszarki, chłodziarki, mieszalniki i wagi. Do podstawowych urządzeń do produkcji paliw z odpadów zaliczyć też można peleciarki (z matrycą talerzową lub pierścieniową) oraz prasy do brykietowania lub do belowania.

W procesie produkcji paliwa z odpadów wykorzystuje się także urządzenia mobilne. W wyniku ich działania otrzymujemy wysegregowane substancje, stanowiące tzw. wsad dla gotowego produktu. Proces produkcji paliwa z odpadów polega na odpowiednim mieszaniu stosownych komponentów w celu uzyskania założonego efektu, a potem na stosowaniu różnych działań, zmierzających do uzyskania odpowiedniej struktury i formy wymaganej przez odbiorcę.

Oczekiwane rezultaty

Projektując instalację do produkcji paliwa z odpadów, należy przede wszystkim wziąć pod uwagę bezpieczeństwo człowieka, ale także środowiska naturalnego (niebezpieczeństwo wystąpienia np. zapłonu lub samozapłonu) oraz szeroko pojętą ekonomię procesu4, 5. Odpowiednio dobierając skład mieszanki, z której zostanie wyprodukowane paliwo, można uzyskać oczekiwaną wartość opałową, wilgotność, zawartość substancji palnych i niepalnych. W procesie oddziałuje się na kształt i uziarnienie paliwa, reguluje się jego właściwości wytrzymałościowe, zmienia się zdolności sorpcyjne oraz stabilność biologiczną. Nie bez znaczenia pozostaje sprawa ekonomii zastosowania paliw z odpadów. Jednak w tym przypadku każdorazowo należy przeprowadzić rachunek ekonomiczny dla rozpatrywanej sytuacji5. W porównaniu ze stałymi paliwami naturalnymi, paliwa z odpadów mogą zawierać mniej popiołu, siarki i chloru przy takiej samej wartości opałowej. Uwzględniając także wzrost ogólnej ilości odpadów oraz nowe uwarunkowania prawne, przewiduje się stały przyrost dostępnego surowca do produkcji paliw z odpadów.

dr inż. Waldemar Ścierski, Politechnika Śląska

Źródła

1. Kordylewski W. (red.): Spalanie i paliwa. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław 2005.

2. Wandrasz J.W., Wandrasz A.J.: Paliwa formowane. Wydawnictwo Seidel-Przywecki. Warszawa 2006.

3. Bilitewski B. (i in.): Podręcznik gospodarki odpadami. Wydawnictwo Seidel-Przywecki. Warszawa 2003.

4. Ścierski W.: Innowacyjne metody zapłonu mieszanek biomasy z osadami ściekowymi Innowacyjna gospodarka odpadami. Szklarska Poręba 2011.

5. Kozioł M.: Technologie termicznego zagospodarowania osadów ściekowych. ?Problemy i perspektywy gospodarki osadami ściekowymi w świetle uwarunkowań prawnych i technicznych?. Chorzów 2010.