Spalarnie odpadów w Polsce – gdzie się znajdują? Zasada działania na przykładzie krakowskiej Ekospalarni

Czy Europa generuje za dużo odpadów? Pewnym jest to, że w kwestii odpadów powinniśmy dążyć do stworzenia bardziej zrównoważonej gospodarki. Aktualnie Unia Europejska opracowała politykę, której celem jest jak najdłuższe zachowanie produktów w obiegu. Skupiamy się na spowolnieniu powstawania odpadów oraz na ich dokładnym recyklingu, gdzie odzyskujemy cenne materiały. Co jednak zrobić z częścią, której powstaniu nie dało się zapobiec i nie nadają się do recyklingu?

Wykorzystując termin “waste-to-energy” niepożądane śmieci możemy przekształcić w użyteczną formę energii. Termiczne spalanie odpadów skutecznie wykonuje to zadanie. Nie tylko redukuje ilość odpadów na składowiskach, ale również generuje ciepło oraz częściowo odnawialną energię. Prawo unijne określa biodegradowalną część odpadów jako biomasę, co sprawia, że w efekcie około połowa energii wytwarzanej w instalacjach jest zaliczana do OZE.

Spalarnie odpadów w Polsce

Obecnie działa 9 zakładów termicznego przekształcania odpadów komunalnych w naszym kraju. Funkcjonują one w strukturach miejskich systemów gospodarki odpadami lub jako element lokalnych elektrociepłowni. Mimo tych instalacji, Polska wciąż pozostaje daleko za krajami Europy Zachodniej – w Niemczech działa ponad 100 spalarni, we Francji – ponad 120. W związku z tym planowane są kolejne inwestycje, m.in. w Olsztynie i Kaliszu.

Wykaz działających spalarni odpadów w Polsce:

• Ekospalarnia (ZTPO) w Krakowie – nowoczesny zakład o wydajności do 245 tys. ton rocznie.
• ITPOK Karolin w Poznaniu – instalacja produkująca prąd i ciepło, przetwarzająca ok. 210 tys. ton rocznie.
• ProNatura w Bydgoszczy – element miejskiej infrastruktury odpadowej ok. 180 tys. ton rocznie.
• Port Czystej Energii w Gdańsku – zdolny do przetwarzania ok. 160 tys. ton odpadów rocznie.
• MZGOK w Koninie – średniej wielkości spalarnia, zasilająca lokalne sieci ciepłownicze.
• EcoGenerator w Szczecinie – obiekt wyposażony w linię do odpadów przemysłowych.
• PGE Energia Ciepła w Rzeszowie – instalacja w obrębie elektrociepłowni, obsługująca odpady komunalne.
• MPEC w Białymstoku
• MPO Zakład Targówek w Warszawie – w trakcie rozbudowy, brak pełnej zdolności produkcyjnej. Docelowo największa spalarnia w Polsce.

Spalarnia odpadów w Krakowie

Zakład Termicznego Przekształcania Odpadów w Krakowie powstał jako odpowiedź na potrzeby miasta w zakresie nowoczesnej i ekologicznej gospodarki odpadami. Realizacja inwestycji była częścią “Programu gospodarki odpadami w Krakowie”. Oficjalne przekazanie obiektu przez KHK S.A. nastąpiło 27 czerwca 2016 r.

Instalacja jest w stanie przetwarzać do 245 tys. ton odpadów komunalnych rocznie. Do spalania trafiają wyłącznie odpady pochodzące z Gminy Miejskiej Kraków – zarówno zmieszane odpady komunalne posegregowane uprzednio przez mieszkańców, jak i odpady powstające po obróbce mechanicznej odpadów komunalnych (po procesach odzysku odpadów). Proces termicznego przekształcania odbywa się nieprzerwanie na dwóch liniach technologicznych, z których każda ma nominalną wydajność 15,5 t/h. Zakład odzyskuje energię zawartą w odpadach, produkując prąd i ciepło w kogeneracji. Rocznie wytwarzanych jest ok. 100 000 MWh energii elektrycznej oraz ok. 1 mln GJ energii cieplnej. 

Znaczna część tej energii jest klasyfikowana jako odnawialna. W 2017 r. KHK S.A. jako pierwszy w kraju podmiot prowadzący spalarnie odpadów otrzymał Zielone Certyfikaty, czyli świadectwa potwierdzające produkcję energii elektrycznej z odnawialnych źródeł. W Ekospalarni zastosowano rozwiązania technologiczne zgodne z tzw. najlepszymi dostępnymi technikami (BAT), co zapewnia spełnienie surowych norm środowiskowych. 

• Zobacz również: Ocean kontra CO₂: jak globalne ocieplenie osłabia największego sprzymierzeńca klimatu

Procesy zachodzące w Krakowskiej Ekospalarni

Termiczne przekształcanie odpadów na ruszcie przebiega w kilku następujących po sobie etapach. Na początku odpady trafiają do strefy suszenia, gdzie pod wpływem promieniowania i konwekcji ich temperatura wzrasta powyżej 100°C, co powoduje odparowanie wody. Gdy materiał zostanie odpowiednio podgrzany, rozpoczyna się odgazowanie – przy temperaturze przekraczającej 250°C z odpadów zaczynają ulatniać się substancje lotne. W kolejnej części rusztu zachodzi zasadnicze spalanie, podczas którego materiał ulega niemal całkowitemu utlenieniu. Po zakończeniu tego etapu rozpoczyna się proces zgazowania, w trakcie którego lotne produkty spalania są utleniane tlenem cząsteczkowym. Ostatnim etapem jest dopalanie pozostałych niespalonych substancji, szczególnie tlenku węgla. W tej części komory wprowadza się powietrze wtórne, które zapewnia pełne utlenienie resztek gazów.

Odzysk energii – najważniejszym elementem systemu energetycznego jest kocioł odzysknicowy pracujący w układzie z naturalnym obiegiem. To właśnie w nim spaliny z komory paleniskowej są schładzane do około 180°C, a energia cieplna odzyskana w tym procesie służy do wytworzenia przegrzanej pary wodnej. Powstała para o parametrach 40 bar i 415°C trafia do węzła energetycznego. W turbinie kondensacyjno-upustowej para ulega rozprężeniu, zamieniając się w kondensat, a energia mechaniczna napędza generator produkujący energię elektryczną. Prąd wykorzystywany jest na potrzeby instalacji oraz przekazywany do sieci elektroenergetycznej. W okresach zapotrzebowania na ciepło obiekt pracuje w trybie kogeneracyjnym, wytwarzając jednocześnie energię elektryczną oraz cieplną. Ciepło odbierane przez wodę w wymiennikach, zasilanych parą upustową, kierowane jest do sieci miejskiej - zimą o temperaturze około 135°C, a latem około 70°C.

Odpady i spaliny

System oczyszczania spalin – podczas spalania odpadów powstają spaliny zawierające m.in CO₂, parę wodną, CO, SO₂, tlenki azotu oraz różnego rodzaju węglowodory. Występują w nich także zanieczyszczenia pyłowe. Gazy odlotowe przechodzą kolejno przez:

• kocioł odzysknicowy,
• instalację oczyszczania spalin,
• wentylator wyciągowy,
• komin wylotowy.

Aby już na etapie spalania obniżyć emisję zanieczyszczeń, stosuje się tzw. metody pierwotne – odpowiednią konstrukcję rusztu i komory spalania, właściwy rozdział powietrza pierwotnego i wtórnego oraz ich podgrzanie. Stosowane są zarówno rozwiązania ograniczające powstanie zanieczyszczeń już w procesie spalania, jak i metody wtórne, obejmujące m.in. redukcję tlenków azotu poprzez wytrysk roztworu mocznika, neutralizację kwaśnych składników z użyciem mleczka wapiennego oraz adsorpcję metali ciężkich i dioksyn na węglu aktywnym. Ostateczne oczyszczenie odbywa się w filtrze tkaninowym, gdzie z gazów odlotowych usuwane są pozostałości pyłowe. Dzięki tym procesom spaliny osiągają wymagany standard czystości, po czym są kierowane przez wentylator wyciągowy do komina i bezpiecznie odprowadzane do atmosfery.

Odpady procesowe – w trakcie termicznego przekształcania odpadów powstają: 

• żużel i popioły paleniskowe - nie są kwalifikowane jako odpady niebezpieczne. Trafiają do węzła waloryzacji, gdzie są sezonowane, sortowane i poddawane odzyskowi.
• pyły i popioły lotne - są przesyłane instalacją pneumatyczną do silosów w węźle stabilizacji i zestalania. Tam miesza się je z odpowiednimi dodatkami i spoiwami hydraulicznymi, co pozwala przekształcić odpady niebezpieczne w materiał obojętny lub niegroźny.

Kontrole procesów

W Ekospalarni na bieżąco kontroluje się wszystkie kluczowe parametry niezbędne do prawidłowego prowadzenia procesu termicznego przekształcania odpadów. Obejmuje to m.in. pomiar temperatury i zawartości tlenu w komorze spalania, a także szczegółową analizę spalin, w tym ich temperatury, prędkości przepływu, ciśnienia, wilgotności oraz poziomu tlenu. Równolegle monitorowane są również stężenia substancji emitowanych do atmosfery. Zgodnie z obowiązującymi przepisami instalacja wyposażona jest w system ciągłego monitoringu spalin, oparty na metodach referencyjnych i zintegrowany z automatyką zakładową. Dane z pomiarów są dostępne dla uprawnionych instytucji kontrolnych, a ich podgląd udostępniany jest również publicznie na tablicy świetlnej przy wjeździe do ZTPO oraz na stronie internetowej instalacji.

Czy Zakład Termicznego Przekształcania Odpadów w Krakowie jest ekologiczny?

Działanie krakowskiej Ekospalarni nie wiąże się z emisją uciążliwych zapachów, nadmiernym hałasem ani pogorszeniem jakości powietrza, co potwierdzają analizy. Instalacja spełnia wszelkie obowiązujące normy i wymagania dotyczące emisji określone w przepisach prawa, co sprawia, że jest w pełni bezpieczna zarówno dla mieszkańców, jak i dla środowiska naturalnego.

Źródła: cewep.eu, khk.krakow.pl, smieci.eu
- Spalarnie odpadów komunalnych w Polsce Autorzy: Dr hab. inż. Grzegorz Wielgosiński, prof. PŁ; mgr inż. Justyna Czerwińska, Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony środowiska, Politechnika Łódzka („Nowa Energia” – 4/2019)
Zdjęcie główne: khk.krakow.pl

Materiał został przygotowany przez Koło Naukowe Odnawialnych Źródeł Energii “Grzała”
Anna Szewczyk