Incinerarea deseurilor

Incinerarea deseurilor

Metode de tratare termica

Incinerarea

Piroliza /gazeificare - descompunerea termica a substantelor organice la temperaturi ridicate, in mare masura in absenta oxigenului.

Coincinerarea

Procedeul de uscare

Arderea combustibililor solizi si deci si a deseurilor este determinata de puterea calorica a acestora.

Puterea calorica reprezinta caldura degajata prin arderea completa a unui kg de combustibil solid sau lichid exprimata in kcal/kg sau kj/kg sau a unui m3 de combustibil gazos (kcal/m3).

1kcal/kg =4,186kj/kg

Puterea calorica poate sa fie inferioara sau superioara.

Puterea calorica superioara presupune ca vaporii de apa au fost condensati si au restituit caldura de evaporare. Deoarece la incinerare, vaporii de apa formati sunt evacuati la cos impreuna cu gazele de ardere, fara a restitui caldura respectiva de evaporare, rezulta ca ceea ce caracterizeaza, de fapt, deseurile menajere este puterea calorica inferioara (Hi).

Puterea calorica inferioara rezulta din ansamblul urmatorilor factori:

-Compozitia masei combustibile;

-Cantitatea de materii necombustibile;

-Umiditatea materialului combustibil.

Puterea calorica a deseurilor urbane din Romania determinate pe baza unor cercetari asupra deseurilor menajere din diferite orase a indicat valori de :

2650-3000 kJ/kg (615-700 kcal/kg) fata de cea 8000 kJ/kg cat este puterea calorica a deseurilor menajere in tari ca Franta sau Germania.

La arderea deseurilor menajere temperatura minima de 800-900 ^oC este impusa ca temperatura de denocivizare.

Tehnologia de ardere a deseurilor menajere impune realizarea urmatoarelor conditii:

uscarea prealabila a deseurilor pana la 15% umiditate, la care poate avea loc aprinderea;

realizarea temperaturii de aprindere de cca 650^o C in focar;

realizarea unei temperaturi in centrul focarului de min 750^o C (preferabil 800- 900^oC) temperatura necesara pentru disocierea compusilor de ardere volatili, rau mirositori, toxici;

realizarea unei temperaturi maxime in focar de 1050^o C deoarece peste aceasta temperatura zgura si cenusa pot produce:

1. transformarea in pasta care se solidifica pe canalele de fum si pe tevile cazanului;

2. formarea de blocuri de zgura in masa deseurilor rezultand arderea incompleta

3. vitrificarea zgurei pe gratare;

Temperatura gazelor de ardere este de aproximativ 600^oC la iesirea din cuptor necesitand masuri speciale de racire a acestora; pe langa racire gazele de ardere trebuie sa fie desprafuite din conditii sanitare (protectia mediului).

Racirea gazelor de ardere se poate face prin

Recuperarea energiei termice din gaze;

Recircularea gazelor de ardere prin uscarea si incalzirea prealabila a deseurilor;

Injectii de aer rece sau pulverizata la iesirea gazelor din focar;

Tehnologia incinerarii cuprinde trei circuite functionale principale:

A) circuitul incinerarii propriu-zise a deseurilor menajere;

B)circuitul aerului necesar incinerarii;

C) circuitul gazelor de ardere;

A.Circuitul incinerarii propriu-zise a deseurilor menajere cuprinde urmatoarele operatii:

1)cantarirea deseurilor;

2) depozitarea in buncarul de receptie, capacitatea acestuia fiind V= 1,5-2 Qmax,zi

3) prepararea mecanica (nu este obligatorie)

Cuprinde urmatoarele operatii: cernere, extragere material feros, macinare;

4) incinerarea intr-o instalatie care cuprinde:

-alimentarea incineratorului;

-gratare utilizate ca suport pentru deseuri, avansarea si rasturnarea lor (gratare fixe si mobile);

Camera de combustie este asezata deasupra gratarelor si are urmatoarele scopuri:

sa permita amestecul dintre aerul secundar introdus deasupra gratarului  si gazele arse imperfect pentru a se obtine o ardere completa

sa asigure preincalzirea prin radiatie a deseurilor proaspete pentru a le usca in vederea unei bune combustii. Temperatura ajunge la 900-1000 ^oC.

5) Extragerea si tratarea zgurei (reprezinta 25.40% in greutate si 10-15% in volum din deseurile tratate) cuprinde urmatoarele parti:

-dispozitive de extragere a zgurii si cenusii;

-buncar sau platforma de stocare;

-dispozitiv pentru extragerea materialului feros.

Circuitul aerului

1. aer primar sub gratare

2. aer secundar in camera de combustie

3 aer tertiar (pentru racirea gazelor)

Pentru asigurarea procesului de ardere sunt necesare urmatoarele componente si masuri:

-priza de aspiratie a aerului (in buncarul de receptie pentru a evita iesirea prafului si a gazelor urat mirositoare

-ventilatoare de aer

-conducte pt. transportul aerului

-instalatii pentru preincalzirea aerului

Circuitul gazelor de ardere

Gazele de ardere formate in camera de combustie trec prin camera de racire(sau prin cazanele de recuperare a energiei termice) traverseaza instalatiile de filtrare si in final sunt evacuate in atmosfera.

Cazanul termic- instalatie pentru recuperarea energiei termice realizat dintr-un ansamblu: cuva in care circula gazele de ardere in interiorul careia se afla serpentine de tevi in care circula apa, care se transforma in vapori folositi pentru producerea electricitatii (de ex. in turbine de condensare) si/sau ca aburi de incalzire intr-o retea de termoficare.

Instalatie pentru filtrarea gazelor de ardere

Electrofiltre

Desprafuire pe cale umeda

Instalatie de desprafuire cu camere de sedimentare

tehnologiile de expansiune si, partial, filtrele cu carbune activ.

Ventilatoare pentru tiraj (necesare pentru evacuarea gazelor

Cosul de fum -pentru evacuarea gazelor de ardere si dispersia acestora in atmosfera, in asa fel incat procentul de gaze poluante la nivelul solului sa se inscrie in limite admisibile.

O desprafuire primara a gazului de ardere se realizeaza de obicei in

electrofiltru (4). Aici gazele pot fi desprafuite in proportie de 99%. Gazele de ardere parcurg campuri despartitoare legate la curent electric, pe ai caror electrozi se depun particulele de praf. Temperatura gazului este de peste 100°C. Electrozii sunt curatati prin scuturarea prafului.

In urmatoarea etapa a curatirii mai profunde a gazului rezidual (5), gazele toxice acide, metalele grele si restul de praf trebuie spalate. Gazele de indepartat sunt acidul fluorhidric si clorhidric (HF, HCl) si dioxidul de sulf (SO2). De regula se utilizeaza un sistem in mai multe trepte de spalatori (acizi si neutri).

Indepartarea oxizilor de azot se realizeaza intr-o instalatie cu catalizator (6), unde, cu adaos de amoniac (NH3), oxizii de azot (NOx) sunt descompusi in azot liber (N2) si aburi (H2O).

Tipuri de incineratoare

Exista  mai multe tipuri de incineratoare utilizate pe plan mondial la incinerarea deseurilor:

-incineratoare cu gratar

-incineratoare rotative

-incineratoare cu ardere in strat fluidizat

Cuptor cu focar cu gratar

Acest sistem este alcatuit, in principal, din urmatoarele componente: instalatii de incarcare, incinerator cu gratar, sistem de extragere a cenusei, sistem de combustie a aerului, cuptor, zona de post-ardere si arzator auxiliar.

Scopul gratarelor incineratorului este:

sa transporte deseurile prin cuptor,

sa intretina focul si sa alimenteze aerul de combustie, al carui sens este din partea inferioara prin spatii in gratar la stratul de combustibil,

sa transporte cenusa la sistemul de extractie al cenusii

sa previna caderea materiei prin gratare.

Principalele caracteristici ale gratarelor incineratorului pentru deseurile municipale sunt:

- aerul primar este reglabil in mai multe zone independente una de alta cu scopul de a permite adaptarea distributiei aerului la procesul de combustie;
- procentul de alimentare al gratarelor este reglabil independent in diferitele sectiuni (ex. zona de aprindere, zona de combustie, zona de post-combustie), astfel incat dimensiunea peliculei de combustibil si pozitia zonei principale de combustie poate fi controlata;
- miscarea gratarelor are un efect bun in ceea ce priveste intretinerea focului si transferul deseurilor, ceea ce este esential pentru o buna ardere;
- fantele si orificiile pentru aer din invelisul gratarelor asigura o distributie uniforma de aer chiar sub incarcari mecanice si termice mai mici fata de cele proiectate;
- aerul de combustie alimentat prin gratare este folosit simultan si pentru racirea acestuia, cu o alegere corespunzatoare a materialelor si a circuitului aerului.

Incineratorul VAN ROLL

Face parte din incineratoarele cu focare complexe (se asociaza in cascada mai multe gratare sau chiar cuptoare)

Pt. a obtine o ardere completa cu consum mic de combustibil ajutator este necesar ca fiecare faza de ardere (uscare, aprindere, arderea propriu-zisa si arderea finala) sa se faca in conditii optime dpdv al temperaturilor-s-a recurs la mai multe spatii separate in care sunt stabilite si mentinute conditii diferite.

Cuptoarele cu pat fluidizat (dens, rotativ, circulant)

Tehnica realizarii unui pat fluidizat consta in a mentine in suspensie particulele solide incluse in cuptor intr-un curent gazos a carui viteza poate  varia intre 2 valori limita(situatia de strat fix, particulele sunt tinute in suspensie v=0, si particulele solide sunt antrenate intr-o miscare continua)

In general patul fluidizat consta intr-o masa se nisip (~1m) in suspensie in aer

Se asigura o incalzire rapida a deseurilor datorita suprafetei mari de transfer. In sectiunea cu temperatura inalta nu sunt parti in miscare. Ofera posibilitatea de a lega componentii organici in stratul fluidizat folosind aditivi. Asigura o foarte buna ardere, completa, datorita amestecarii puternice din stratul fluidizat si contactului intens dintre fazele solide si gazoase.

Deseurile trebuie maruntite inainte de incinerare. Materialele cu o densitate relativ mare (metale) trebuie eliminate din deseuri inainte de a fi introduse in incinerator. Reziduurile se obtin in mare parte sub forma de pulbere.

In cateva orase mari (Bucuresti, Craiova, Iasi, Timisoara, Constanta) au existat instalatii pilot pentru incinerarea deseurilor urbane, de capacitati reduse, realizate in anii '80 in scopul experimentarii unor solutii tehnologice de incinerare a deseurilor. Cu exceptia instalatiei Militari din municipiul Bucuresti, care a functionat intermitent arzand produse cu valabilitate depasita devenite deseuri, celelalte incineratoare-pilot sunt scoase din functiune.
In prezent exista la Timisoara un incinerator de capacitate mica pentru deseurile spitalicesti si deseurile speciale care functioneaza din noiembrie 2000, cu respectarea conditiilor de protectie a mediului
Actul normativ romanesc prevede termene pentru incadrarea in limitele de emisie la unii poluanti (NOx, Sox, pulberi, metale grele, dioxine, furani) si contine prevederi privind procedurile de autorizare a instalatiilor si proceduri de receptie a deseurilor in instalatii. De asemenea, documentul contine prevederi referitoare la obligativitatea inchiderii tuturor crematoriilor din unitatile medicale, pana la sfarsitul anului 2004.

Costurile estimate pentru implementarea Directivei nr. 94/67/EC au fost evaluate la 3,26 miliarde EURO, respectiv:

- 3,1 miliarde EURO pentru construirea, operarea si intretinerea a 3 incineratoare pentru deseuri periculoase care au o durata de functionare 35 ani fiecare;

- 160 milioane EURO pentru construirea a 100 incineratoare pentru deseuri spitalicesti considerate deseuri periculoase.

Costurile estimate pentru implementarea Directivei 89/369/EEC privind reducerea poluarii atmosferice cauzata de instalatiile noi de incinerare a deseurilor orasenesti au fost evaluate la cca. 990 milioane EURO. Aceasta suma este necesara pentru construirea, operarea si intretinerea a 3 incineratoare de deseuri menajere cu o durata de functionare de 25 ani fiecare.

Costurile preconizate pentru implementarea directivei nr. 2000/76/EC sunt de cca. 4,25 miliarde EURO si reprezinta suma costurilor pentru implementarea celorlalte doua directive,respectiv 89/369/EEC si 94/67/EC.

Valorificarea zgurii in constructii trebuie exclusa in urmatoarele cazuri :

in zonele de protectie a apei potabile;

in zonele de protectie a izvoarelor curative;

in zonele prevazute pentru captarea apei

in zone inundabile;

pe terenuri de joaca, de sport si curti de scoala ;

in zone cu subsol cu multa apa (de ex. in zone carstice).

Nici pentru corpurile drenante nu trebuie sa se utilizeze zgura din incinerarea deseurilor. In cele din urma, decizia de a utiliza zgura ca element de constructie trebuie precedata de verificarea eluatului, a adecvarii materialului, de obtinerea autorizatiei din partea autoritatilor competente, ca si de supravegherea si verificarea masurilor.

Obligatiile producatorilor de deseuri

a)sa adopte, inca de la faza de conceptie si proiectare a unui produs, solutiile si tehnologiile de eliminare sau de diminuare la minimum posibil a producerii deseurilor;

b) sa ia masurile necesare de reducere la minimum a cantitatilor de deseuri rezultate din activitatile existente;

c) sa nu puna in circulatie produse, daca nu exista posibilitatea eliminarii acestora ca deseuri,

d) sa conceapa si sa proiecteze tehnologiile si activitatile specifice, astfel incat sa se reduca la minimum posibil cantitatea de deseuri generata de aceste tehnologii;

e) sa ambaleze produsele in mod corespunzator, pentru a preveni deteriorarea si transformarea acestora in deseuri;

f) sa evite formarea unor stocuri de materii prime, materiale auxiliare, produse si subproduse ce se pot deteriora ori pot deveni deseuri ca urmare a depasirii termenului de valabilitate;

g) sa valorifice in totalitate, daca este posibil din punct de vedere tehnic si economic, subprodusele rezultate din procesele tehnologice;

h) sa nu amestece diferitele categorii de deseuri periculoase sau deseuri periculoase cu deseuri nepericuloase

i) sa asigure echipamente de protectie si de lucru adecvate operatiunilor aferente gestionarii deseurilor in conditii de securitate a muncii;

j) sa nu genereze fenomene de poluare prin descarcari necontrolate de deseuri in mediu;

k) sa ia masurile necesare astfel incat eliminarea deseurilor sa se faca in conditii de respectare a reglementarilor privind protectia populatiei si a mediului;

l) sa nu abandoneze deseurile si sa nu le depoziteze in locuri neautorizate;

m) sa separe deseurile inainte de colectare, in vederea valorificarii sau eliminarii acestora;

n) sa desemneze o persoana, din randul angajatilor proprii, care sa urmareasca si sa asigure indeplinirea obligatiilor prevazute de lege in sarcina producatorilor de deseuri.

Unitatile care valorifica deseurile au urmatoarele obligatii

a) sa detina spatii special amenajate pentru depozitarea temporara a deseurilor;

b) sa evite formarea de stocuri de deseuri ce urmeaza sa fie valorificate, precum si de produse rezultate in urma valorificarii, care ar putea genera fenomene de poluare a mediului sau care prezinta riscuri de incendiu fata de vecinatati;

c) sa foloseasca tehnologii si instalatii omologate pentru valorificarea deseurilor;

d) sa supuna eliminarii finale reziduurile rezultate din valorificarea deseurilor.

Unitatile care elimina deseurile au urmatoarele obligatii

b) sa foloseasca tehnologii si instalatii omologate pentru eliminarea deseurilor;

c) sa amplaseze si sa amenajeze depozitul final de deseuri intr-un spatiu si in conditii corespunzatoare, si numai cu acordul autoritatilor competente;

a) sa asigure eliminarea, in totalitate si in timp util, a deseurilor care le sunt incredintate;

d) sa introduca in depozitul final numai deseurile permise de autoritatile competente si sa respecte tehnologia de depozitare aprobata de acestea;

e) sa supravegheze permanent modul de depozitare finala a deseurilor sub aspectul stabilitatii si etanseitatii si sa efectueze masuratorile necesare stabilite de autoritatile competente pentru exploatarea in conditii de siguranta a depozitelor respective;

f) sa exploateze la parametrii proiectati instalatiile de depoluare cu care sunt dotate si sa se doteze cu instalatii pentru depoluare, acolo unde acestea lipsesc;

g) sa execute lucrarile de reconstructie ecologica si de incadrare in peisajul zonei, impuse de autoritatile competente, si sa organizeze supravegherea in continuare a depozitelor dupa sistarea depunerii deseurilor;

h) sa supravegheze activitatile de eliminare a deseurilor si sa execute controlul si monitorizarea emisiilor si imisiilor de poluanti, prin laboratorul propriu sau in colaborare cu alte laboratoare atestate de autoritatile competente

Obligatiile operatorilor de transport de deseuri

a) sa utilizeze numai mijloace de transport adecvate naturii deseurilor transportate, care sa nu permita imprastierea deseurilor si emanatii de noxe in timpul transportului, astfel incat sa fie respectate normele privind sanatatea populatiei si a mediului;

b) sa asigure instruirea personalului pentru transportul deseurilor in conditii de siguranta si pentru interventie in cazul unor defectiuni sau accidente;

c) sa detina toate documentele necesare de insotire a deseurilor transportate, din care sa rezulte detinatorul, destinatarul, tipurile de deseuri, locul de incarcare, locul de destinatie si, dupa caz, cantitatea de deseuri transportate si codificarea acestora conform legii;

d) sa nu abandoneze deseurile pe traseu;

e) sa respecte pentru transportul deseurilor periculoase reglementarile specifice transportului de marfuri periculoase cu aceleasi caracteristici;

f) sa foloseasca traseele cele mai scurte si/sau cu cel mai redus risc pentru sanatatea populatiei si a mediului si care au fost aprobate de autoritatile competente;

g) sa posede dotarea tehnica necesara pentru interventie in cazul unor accidente sau defectiuni aparute in timpul transportarii deseurilor periculoase sau, in cazul in care nu detin dotarea tehnica si de personal corespunzatoare, sa asigure acest lucru prin unitati specializate;

h) sa anunte autoritatile pentru protectia mediului despre orice transport de deseuri periculoase, inaintea efectuarii acestuia, precum si unitatile de pompieri, in cazul transportului deseurilor cu pericol de incendiu sau explozie.

Persoanele fizice au urmatoarele obligatii:

a) sa depuna separat deseurile si ambalajele reciclabile, acolo unde exista recipiente special destinate acestui scop;

b) sa nu abandoneze si sa nu depoziteze deseurile in afara locurilor destinate acestui scop;

c) sa valorifice integral deseurile combustibile si degradabile biologic, rezultate in gospodariile din mediul rural, iar pe cele nerecuperabile sa le depuna in depozitul final de deseuri al localitatii.