Standardy jakościowe w badaniach stałych paliw wtórnych SRF

Od stycznia 2013 roku obowiązują nowe przepisy dotyczące składowania odpadów [1]. Zgodnie z tym rozporządzeniem od 2016 roku zacznie obowiązywać zakaz składowania odpadów o cieple spalania powyżej 6MJ/kg suchej masy. Przepisy te dotyczą takich odpadów jak osady ściekowe, szlamy i odpady komunalne, z których to między innymi produkowane są SRF. Jednym ze sposobów przetwarzania tych odpadów jest odzysk energii. Można go przeprowadzić przez spalenie i współspalanie. Aby jednak ten proces przeprowadzić, należy wcześniej poznać parametry fizykochemiczne danego odpadu pod kątem właściwości paliwowych.

W ostatnich latach podjęto działania w celu ujednolicenia standardów jakościowych parametrów fizykochemicznych odnoszących się do SRF. W wyniku tych działań Komitet Techniczny CEN/TC 343 opracował specyfikacje i raporty techniczne. Część z nich została opublikowana w formie norm.

Wymagania jakościowe oraz metody badań SRF

Zgodnie z definicją zawartą w normie PN-EN 15357:2011 SRF jest to stałe paliwo wyprodukowane z odpadów innych niż niebezpieczne, przetwarzane poprzez odzysk energii w odpowiedniej instalacji. Na rysunku 1 został przedstawiony schemat zarządzania jakością SRF zaczerpnięty z normy PN-EN 15358:2011. Zgodnie z tym schematem w normie PN-EN 15359:2012 został przedstawiony system klasyfikacji podający pięć klas SRF. System ten oparty jest na trzech kluczowych parametrach: wartości opałowej oraz zawartości chloru i rtęci. Wybór tych parametrów podyktowany był aspektami oceny wartości użytkowej paliwa: ekonomicznym, technologicznym oraz środowiskowym (emisyjnym).

Rys. 1 System zarządzania jakością w ramach produkcji i handlu SRF.

Rys. 1 System zarządzania jakością w ramach produkcji i handlu SRF.

Nie są to jednak parametry w pełni określające właściwości paliwowe danego SRF. Aby zachować ekonomię procesu termicznego, należy poznać również zwartość popiołu (PN-EN 15403:2011), siarki (PN-EN 15408:2011), węgla i wodoru (PN-EN 15407:2011).

Aspekt technologiczny uwarunkowany jest zawartością chloru oznaczanego zgodnie z normą PN-EN 15408:2011. Od wartości tego parametru uzależniona jest temperatura prowadzonego procesu termicznego (Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 marca 2002 [2]). Omawiana norma opisuje również oznaczanie parametrów, takich jak: siarka, brom i fluor. Pierwiastki te są istotnymi elementami, ponieważ mogą spowodować korozję instalacji. Innymi ważnymi parametrami technologicznymi są związki alkaliczne (sodu, potasu, wapnia i magnezu), które mogą powodować przyrastanie osadów w instalacjach grzewczych kotła (PN-EN 15410:2011). Podobny problem może pojawić się, gdy w SRF występuje wysoka zawartość glinu metalicznego (CEN/TS 15412).

Trzecim aspektem klasyfikującym SRF jest aspekt środowiskowy. Norma PN-EN 15359:2012 w wyznaczaniu klas paliwa wymienia tylko jeden metal ciężki – rtęć. Jednak w trakcie odzysku energii z odpadów może nastąpić emisja wielu innych toksycznych związków. Wymogi jakie powinna spełnić dana instalacja prowadząca procesy termiczne zostały zawarte w Rozporządzeniu Ministra Środowiska z dnia 22 kwietnia 2011r. [3]. Zgodnie z jego zapisami w gazach odlotowych należy badać takie metale ciężkie jak kadm, tal, antymon, arsen, ołów, chrom, kobalt, miedź, mangan, nikiel oraz wanad. Dlatego też istotna jest znajomość tych mikroelementów w SRF. Pierwiastki te wyznacza się zgodnie z normą PN-EN 15411:2011.

Rozporządzenie Ministra Środowiska z 2 czerwca 2010r. [4] odnoszące się do odpadów komunalnych określa warunki, w których energia uzyskana w trakcie spalania SRF może zostać uznana za energię odnawialną. W tym celu w odpadzie należy wyznaczyć frakcję biodegradowalną. Metodą referencyjną oznaczania frakcji biodegradowalnej (zawartości biomasy) jest norma PN-EN 15440:2011. Normę tą zaleca również Krajowy Ośrodek Bilansowania i Zarządzania Emisjami w wytycznych dotyczących kwestii związanych z biomasą. Wytyczne te odnoszą się do nowych przepisów monitorowania i raportowania w zakresie emisji gazów cieplarnianych w ramach unijnego systemu handlu uprawnieniami do emisji gazów cieplarnianych (EU ETS) .

Przygotowanie próbki do badań

Próbki do badań powinny być jakościowo możliwie identyczne z całością, aby można było precyzyjnie wyznaczyć parametry paliwowe. Procedura przygotowania próbki laboratoryjnej jest opisana w normie PN-EN 15443:2011, natomiast analitycznej w normie PN-EN 15413:2011.

Rys. 2a Przykładowe zdjęcia próbek analitycznych i laboratoryjnych. Próbka analityczna i laboratoryjna odpadu z gumy.

Rys. 2a Przykładowe zdjęcia próbek analitycznych i laboratoryjnych. Próbka analityczna i laboratoryjna odpadu z gumy.

Rys. 2b Przykładowe zdjęcia próbek analitycznych i laboratoryjnych. Próbka analityczna SRF.

Rys. 2b Przykładowe zdjęcia próbek analitycznych i laboratoryjnych. Próbka analityczna SRF.

Rys. 2c Przykładowe zdjęcia próbek analitycznych i laboratoryjnych. Próbka laboratoryjna odpadu.

Rys. 2c Przykładowe zdjęcia próbek analitycznych i laboratoryjnych. Próbka laboratoryjna odpadu.

↓ Kliknij w tabelę, aby powiększyć ↓

Tabela 1 Wybrane właściwości paliwowe odpadów i SRF.

Tabela 1 Wybrane właściwości paliwowe odpadów i SRF.

Podsumowanie

Na podstawie wyników zawartych w tabeli 1 można stwierdzić, że odpady mają bardzo różnorodny skład, a ich właściwości fizykochemiczne są niestabilne w czasie. Jest to cecha utrudniająca ich wykorzystywanie w instalacjach innych niż tych przeznaczonych do spalania odpadów. Przetwarzanie odpadów w SRF pozwala na ustabilizowanie ich właściwości paliwowych. Regulacje prawne odnoszące się do palnych frakcji odpadów komunalnych sprzyjają producentom SRF między innymi dlatego, że część energii z nich wytworzonej można zaliczyć do energii pochodzącej z odnawialnych źródeł. Natomiast po spełnieniu kryterium zrównoważonego rozwoju, czyli wyznaczeniu frakcji biomasy w odpadzie SRF, wskaźnik emisji CO2 może wynosić zero. SRF podczas spalania traktowany jest jako odpad, dlatego wymogi dotyczące standardów emisji z instalacji są wyższe niż przy spalaniu paliw konwencjonalnych, co niestety może powodować niechęć do ich wykorzystania w energetyce zawodowej.

Autorzy: Bogna Burzała, Beata Zdziebło, Centralne Laboratorium „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.

Fot., rys.: „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.

Bibliografia:

  1. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 stycznia 2013 r. w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczania odpadów do składowania na składowisku odpadów danego typu, Dz.U., poz. 38.
  2. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 marca 2002 r. w sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów, Dz.U. Nr 37, poz. 339.
  3. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 22 kwietnia 2011 r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji, Dz.U. Nr 95, poz. 558.
  4. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 2 czerwca 2010 r. w sprawie szczegółowych warunków technicznych kwalifikowania części energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów komunalnych, Dz.U. Nr 117, poz. 788.
  5. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001 r. w sprawie katalogu odpadów, Dz.U. Nr 112, poz. 1206.

Artykuł ukazał się w „Zeszycie specjalnym do Przeglądu Komunalnego” nr 3/2013.