Топливо, полученное из отходов

Топливные пеллеты, полученные из отходов

Топливо, полученное из отходов ( RDF ), — это топливо, получаемое из различных типов отходов, таких как твердые бытовые отходы (ТБО), промышленные отходы или коммерческие отходы.

Всемирный деловой совет по устойчивому развитию дает определение:

«Отобранные отходы и побочные продукты с восстанавливаемой теплотворной способностью могут использоваться в качестве топлива в цементной печи , заменяя часть обычного ископаемого топлива , такого как уголь, если они соответствуют строгим спецификациям. Иногда их можно использовать только после предварительной обработки для обеспечения «индивидуальное» топливо для цементного производства».

RDF состоит в основном из горючих компонентов таких отходов, как неперерабатываемый пластик (кроме ПВХ ), бумажный картон, этикетки и другие гофрированные материалы. Эти фракции разделяются на различных этапах обработки, таких как просеивание, воздушная классификация, баллистическая сепарация, разделение черных и цветных металлов, стекла, камней и других посторонних материалов и измельчение до однородного размера зерен, а также гранулирование для получения однородный материал, который можно использовать в качестве заменителя ископаемого топлива, например, на цементных заводах, известковых заводах, угольных электростанциях или в качестве восстановителя в сталеплавильных печах. Если оно документировано в соответствии с CEN/TC 343, его можно маркировать как твердое рекуперированное топливо (SRF). ^[1]

Другие описывают свойства, такие как:

Вторичное топливо
Заменители топлива
«AF» как аббревиатура альтернативных видов топлива.
В конечном счете, большинство обозначений представляют собой лишь общие парафразы для альтернативных видов топлива, которые производятся либо из отходов, либо из биомассы.

Для таких материалов не существует универсальной точной классификации или спецификации. Даже законодательные органы пока не установили точных указаний по типу и составу альтернативного топлива. Первые подходы к классификации или спецификации можно найти в Германии (Bundesgütegemeinschaft für Sekundärbrennstoffe), а также на европейском уровне (Европейская организация по вторичному топливу). Эти подходы, инициированные в первую очередь производителями альтернативных видов топлива, следуют правильному подходу: только посредством точно определенной стандартизации состава таких материалов можно добиться единообразия производства и использования во всем мире.

Первые подходы к классификации альтернативного топлива:

Твердое рекуперированное топливо является частью RDF, поскольку оно производится в соответствии со стандартами, такими как CEN/343 ANAS. ^[2] Теперь доступен всесторонний обзор производства SRF/RDF, стандартов качества и термического восстановления, включая статистику европейского качества SRF. ^[3]

История

В 1950-х годах шины впервые были использованы в качестве топлива из отходов в цементной промышленности. В середине 1980-х годов последовало непрерывное использование различных альтернативных видов топлива, полученных из отходов, с появлением «Brennstoff aus Müll» (BRAM) – топлива из отходов – в Вестфальской цементной промышленности в Германии.

В то время идея снижения затрат за счет замены ископаемого топлива была приоритетом, поскольку на отрасль давило значительное конкурентное давление. С восьмидесятых годов Ассоциация немецких цементных заводов (Verein Deutscher Zementwerke eV (VDZ, Дюссельдорф)) документирует использование альтернативных видов топлива в федеральной цементной промышленности Германии. В 1987 году менее 5% ископаемого топлива было заменено топливом, полученным из отходов, в 2015 году его использование увеличилось почти до 62%.

Топливо, полученное из отходов, используется в широком спектре специализированных предприятий по переработке отходов на энергетических предприятиях, которые используют переработанное топливо из отходов с более низкой теплотой сгорания 8-14 МДж/кг с крупностью до 500 мм для производства электрической и тепловой энергии ( тепло/пар) для систем централизованного теплоснабжения или промышленного использования.

Обработка

Такие материалы, как стекло и металлы, удаляются во время обработки, поскольку они негорючие. Металл механического удаляется с помощью магнита , а стекло – с помощью просеивания . После этого с помощью воздушного ножа отделяют легкие материалы от тяжелых. Легкие материалы имеют более высокую теплотворную способность и образуют конечный RDF. Тяжелые материалы обычно отправляются на свалку . Остаточный материал может продаваться в переработанной форме (в зависимости от технологического процесса) в виде простой смеси или может быть спрессован в топливные гранулы , кирпичи или бревна и использован для других целей либо отдельно, либо в процессе рекурсивной переработки . ^[4] RDF или SRF — это горючая часть твердых бытовых отходов и других подобных твердых отходов, производимая с использованием сочетания методов механической и/или биологической очистки, таких как биосушка . ^[5] на установках механо-биологической очистки (МБТ). ^[3] При производстве RDF/SRF на заводах ОБТ происходят значительные потери горючего материала, ^[6] что вызывает споры о том, является ли производство и использование RDF / SRF ресурсоэффективным или нет по сравнению с традиционным одноэтапным сжиганием остаточных ТБО на мусоросжигательных заводах ( энергия из отходов ). ^[7]

В процессе изготовления гранул RDF из измельченного SRF часто требуется сушка. Обычно для производства высококалорийных гранул RDF высокой плотности содержание влаги необходимо снизить до уровня ниже 20%. Сушка RDF часто требует значительного количества энергии, поэтому предпочтительнее выбирать недорогой источник тепла.

Производство RDF может включать в себя следующие этапы:

Разделение мешков/измельчение
Ручная сортировка (обычно для удаления инертных веществ, ПВХ и/или других нежелательных объектов)
Проверка размера
Магнитная сепарация
Вихретоковая сепарация (немагнитные металлы)
Воздушный классификатор (плотностное разделение)
Грубое измельчение
Разделение рафинирования инфракрасным разделением
Сушка
Гранулирование
Смешивание/гомогенизация

Конечные рынки

RDF можно использовать различными способами для производства электроэнергии или в качестве замены ископаемого топлива. Его можно использовать наряду с традиционными источниками топлива на угольных электростанциях. В Европе RDF может использоваться в цементной промышленности, где действуют строгие стандарты контроля загрязнения воздуха Директивы по сжиганию отходов . Основным ограничивающим фактором для использования RDF/SRF в цементных печах является общее содержание хлора (Cl), при этом среднее содержание Cl в среднем серийно выпускаемом SRF составляет 0,76 мас./мас. в пересчете на сухое вещество (± 0,14% мас./мас., 95%). уверенность). ^[8] RDF также можно подавать в модули плазменно-дуговой газификации и пиролизные установки. Если RDF может сжигаться экологически чисто или в соответствии с Киотским протоколом , RDF может предоставить источник финансирования, при котором неиспользованные углеродные кредиты продаются на открытом рынке через углеродную биржу. ^{[ нужны разъяснения ]} Однако использование на муниципальные отходы контрактов ^{[ нужны разъяснения ]} и банковская привлекательность ^{[ жаргон ]} Из этих решений все еще является относительно новой концепцией, поэтому финансовые преимущества RDF могут быть спорными. Европейский рынок производства RDF быстро растет благодаря европейской директиве о свалках и введению налогов на свалки. Ожидается, что экспорт топлива из отходов (RDF) из Великобритании в Европу и за ее пределы достигнет 3,3 миллиона тонн в 2015 году, что почти на 500 000 тонн больше, чем в предыдущем году.

Измерение свойств RDF и SRF: биогенное содержание

Фракция биомассы RDF и SRF имеет денежную стоимость в соответствии с несколькими протоколами по парниковым газам , такими как Схема торговли выбросами Европейского Союза и программа сертификации обязательств по возобновляемым источникам энергии в Соединенном Королевстве. Биомасса считается углеродно-нейтральной, поскольку CO ₂ , выделяющийся при сжигании биомассы, перерабатывается в растениях. Сожженная фракция биомассы RDF/SRF используется операторами стационарных установок для сжигания для сокращения общих заявленных выбросов CO ₂ .

Европейская рабочая группа CEN 343 разработала несколько методов для определения доли биомассы RDF/SRF. Первыми разработанными двумя методами (CEN/TS 15440) были метод ручной сортировки и метод выборочного растворения; имеется сравнительная оценка этих двух методов. ^[9] Альтернативный, но более дорогой метод был разработан с использованием принципов радиоуглеродного датирования. Технический обзор (CEN/TR 15591:2007), описывающий метод углерода-14, был опубликован в 2007 году, а технический стандарт метода углеродного датирования (CEN/TS 15747:2008) был опубликован в 2008 году. ^[10] В Соединенных Штатах уже существует эквивалентный метод по углероду-14 в рамках стандартного метода ASTM D6866.

Хотя датирование по углероду-14 может определить долю биомассы RDF/SRF, оно не может напрямую определить теплотворную способность биомассы. Определение теплотворной способности важно для программ зеленых сертификатов, таких как программа сертификатов обязательств по возобновляемым источникам энергии. Эти программы выдают сертификаты на основе энергии, произведенной из биомассы. Было опубликовано несколько исследовательских работ, в том числе по заказу Ассоциации возобновляемых источников энергии Великобритании, которые демонстрируют, как результат по углероду-14 может быть использован для расчета теплотворной способности биомассы.

Обеспечение качества свойств RDF и SRF: выборка репрезентативной лаборатории

Существуют серьезные проблемы, связанные с обеспечением качества и особенно точным определением свойств термического восстановления (сгорания) RDF/SRF из-за их изменчивого (гетерогенного) состава. Последние достижения позволяют использовать оптимальные схемы подвыборки ^[11] получить от образца SRF/SRF, скажем, от 1 кг до г или мг для тестирования в аналитических устройствах, таких как бомбовая калориметрия или ТГА. С помощью таких растворов можно обеспечить репрезентативный отбор проб, но в меньшей степени это касается содержания хлора. ^[12] Новые данные свидетельствуют о том, что теория выборки (ToS), возможно, переоценивает усилия по обработке, необходимые для получения репрезентативной подвыборки.

Региональное использование

Кампания

В 2009 году в ответ на проблему обращения с отходами в Неаполе в Кампании , Италия, было завершено строительство мусоросжигательного завода в Ачерре , стоимость которого составила более 350 миллионов евро. Мусоросжигательный завод сжигает 600 000 тонн отходов в год. ^[13] Энергии, вырабатываемой объектом, достаточно для обеспечения электроэнергией 200 000 домохозяйств в год. ^[14]

Айова

Первым полномасштабным предприятием по переработке отходов в энергию в США был завод по рекуперации ресурсов Арнольда О. Чантленда, построенный в 1975 году и расположенный в Эймсе, штат Айова. Этот завод также производит RDF, который отправляется на местную электростанцию в качестве дополнительного топлива. ^[15]

Манчестер

Город Манчестер , на северо-западе Англии, находится в процессе заключения контракта на использование RDF, который будет производиться на предлагаемых установках механической биологической очистки в рамках огромного контракта PFI . Управление по утилизации отходов Большого Манчестера недавно объявило о значительном рыночном интересе к первоначальным заявкам на использование RDF, объем производства которого, по прогнозам, составит до 900 000 тонн в год. ^[16]^[17]

Боллнес

Весной 2008 года компания Bollnäs Ovanåkers Renhållnings AB (BORAB) в Швеции запустила новый завод по переработке отходов в энергию . Твердые бытовые и промышленные отходы перерабатываются в топливо. 70 000–80 000 тонн RDF, производимого в год, используется для питания близлежащего завода BFB, который обеспечивает жителей Боллнеса электричеством и централизованным теплоснабжением . ^[18]^[19]

Израиль

В конце марта 2017 года Израиль запустил собственный завод по производству RDF в парке переработки отходов Хирия; который ежедневно будет поглощать около 1500 тонн бытовых отходов, что составит около полумиллиона тонн отходов в год, при предполагаемом производстве 500 тонн RDF в день. ^[20] Завод является частью «усердных усилий Израиля по улучшению и продвижению управления отходами в Израиле». ^[21]

Объединенные Арабские Эмираты

В октябре 2018 года Министерство по вопросам изменения климата и окружающей среды ОАЭ подписало концессионное соглашение с Emirates RDF ( BESIX , единственным владельцем Tech Group Eco, Griffin Refineries) на разработку и эксплуатацию завода по производству RDF в эмирате Умм-Аль-Кувейн . Объект будет принимать 1000 тонн бытовых отходов в день и перерабатывать отходы 550 000 жителей эмиратов Аджман и Умм-эль-Кувейн в RDF. RDF будет использоваться на цементных заводах, чтобы частично заменить традиционное использование газа или угля. ^[22]

См. также

Ссылки

^ «Разница между RDF и SRF» . Ресурс.co .
^ CEN/TC 343 - Опубликованные стандарты
^ Перейти обратно: ^а ^б Велис, Калифорния; Лонгхерст, Пи Джей; Дрю, GH; Смит, Р.; Поллард, SJT (30 ноября 2010 г.). «Производство и обеспечение качества твердого вторичного топлива с использованием механо-биологической очистки (МБТ) отходов: комплексная оценка» . Критические обзоры в области экологических наук и технологий . 40 (12): 979–1105. Бибкод : 2010CREST..40..979V . дои : 10.1080/10643380802586980 . hdl : 1826/6847 . S2CID 110958033 – через CrossRef.
^ Уильямс, П. (1998) Обработка и удаление отходов. Джон Уайли и сыновья, Чичестер
^ Велис, Калифорния; Лонгхерст, Пи Джей; Дрю, GH; Смит, Р.; Поллард, С.Дж. (2009). «Биосушка для механо-биологической очистки отходов: обзор технологической науки и техники» . Биоресурсные технологии . 100 (11): 2747–2761. Бибкод : 2009BiTec.100.2747V . doi : 10.1016/j.biortech.2008.12.026 . ПМИД 19216072 .
^ Велис, Костас; Вагланд, Стюарт; Лонгхерст, Фил; Робсон, Брайс; Синфилд, Кейт; Мудро, Стивен; Поллард, Саймон (7 февраля 2012 г.). «Твердое утилизированное топливо: влияние состава потока отходов и переработки на содержание хлора и качество топлива» . Экологические науки и технологии . 46 (3): 1923–1931. Бибкод : 2012EnST...46.1923V . дои : 10.1021/es2035653 . PMID 22191490 – через CrossRef.
^ Велис, Костас А.; Купер, Джефф (6 февраля 2013 г.). «Является ли твердое рекуперированное топливо ресурсоэффективным?» . Управление отходами и исследования: Журнал устойчивой экономики замкнутого цикла . 31 (2): 113–114. Бибкод : 2013WMR....31..113В . дои : 10.1177/0734242X13476385 . ПМИД 23417573 .
^ Герассимиду, Спиридула; Велис, Костас А.; Уильямс, Пол Т.; Кастальди, Марко Дж.; Блэк, Леон; Комилис, Димитриос (2021). «Хлор в твердом рекуперированном топливе (SRF), полученном из отходов, совместно сжигаемом в цементных печах: систематический обзор источников, реакций, судьбы и последствий» . Критические обзоры в области экологических наук и технологий . 51 (2): 140–186. Бибкод : 2021CREST..51..140G . дои : 10.1080/10643389.2020.1717298 .
^ Северен, Мелани; Велис, Костас А.; Лонгхерст, Фил Дж.; Поллард, Саймон Дж.Т. (2010). «Биогенный состав технологических потоков установок механико-биологической очистки, производящих твердое рекуперированное топливо. Соответствуют ли методы ручной сортировки и селективного определения растворения?» . Управление отходами . 30 (7): 1171–1182. Бибкод : 2010WaMan..30.1171S . дои : 10.1016/j.wasman.2010.01.012 . ПМИД 20116991 . Проверено 6 сентября 2023 г.
^ Европейский комитет по стандартизации, список опубликованных стандартов.
^ Герассимиду, Спиридула; Велис, Костас А.; Комилис, Димитриос (2020). «Разработка плана отбора подвыборок для твердого рекуперированного топлива, полученного из отходов (SRF): влияние измельчения на подготовку репрезентативных проб на основе теории отбора проб (ToS)» . Управление отходами . 113 : 430–438. Бибкод : 2020WaMan.113..430G . дои : 10.1016/j.wasman.2020.06.010 . ПМИД 32610247 .
^ Герассимиду, С.; Велис, Калифорния; Борн, РА; Комилис, Д.; Гарсиа-Таэнгуа, Э.; Уильямс, ПТ (2020). «Статистическая количественная оценка репрезентативности и неопределенности подвыборки для твердого рекуперированного топлива, полученного из отходов (SRF): сравнение с теорией отбора проб (ToS)» . Журнал опасных материалов . 388 . Бибкод : 2020JHzM..38822013G . дои : 10.1016/j.jhazmat.2019.122013 . ПМИД 31954309 . Проверено 6 сентября 2023 г.
^ «Завод по переработке отходов в Асерре | A2A» . www.gruppoa2a.it (на итальянском языке) . Проверено 6 сентября 2023 г.
^ «Завод по сжиганию городских отходов в Ачерре, Италия | EJAtlas» .
^ Система восстановления ресурсов (обслуживает округ Стори) | Город Эймс, Айова , дата обращения 14 февраля 2023 г.
^ Здоровый интерес к контракту на топливо из отходов в Манчестере , www.letsrecycle.com , по состоянию на 20 ноября 2006 г.
^ Манчестер ищет рынки сбыта топлива, полученного из отходов , www.letsrecycle.com , по состоянию на 20 ноября 2006 г.
^ БОРАБ - Завод по переработке отходов в энергию ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}, Дата обращения 03.03.11
^ Bioenergitidningen - Новый завод по переработке отходов в Боллнесе , по состоянию на 15.03.11.
^ Израиль превращает мусорную свалку в энергетический ресурс - по состоянию на 27 марта 2017 г.
^ «Израиль превращает мусорную свалку в энергетический ресурс» . «Джерузалем Пост» | JPost.com . 27 марта 2017 г.
^ «Министерство ОАЭ по изменению климата заключило контракт на строительство альтернативного топлива» . Строительная неделя онлайн . 18 октября 2018 года . Проверено 14 ноября 2019 г.

[1] «Разница между RDF и SRF» . Ресурс.co .

[2] CEN/TC 343 - Опубликованные стандарты

[v1-3] Перейти обратно: ^а ^б Велис, Калифорния; Лонгхерст, Пи Джей; Дрю, GH; Смит, Р.; Поллард, SJT (30 ноября 2010 г.). «Производство и обеспечение качества твердого вторичного топлива с использованием механо-биологической очистки (МБТ) отходов: комплексная оценка» . Критические обзоры в области экологических наук и технологий . 40 (12): 979–1105. Бибкод : 2010CREST..40..979V . дои : 10.1080/10643380802586980 . hdl : 1826/6847 . S2CID 110958033 – через CrossRef.

[4] Уильямс, П. (1998) Обработка и удаление отходов. Джон Уайли и сыновья, Чичестер

[5] Велис, Калифорния; Лонгхерст, Пи Джей; Дрю, GH; Смит, Р.; Поллард, С.Дж. (2009). «Биосушка для механо-биологической очистки отходов: обзор технологической науки и техники» . Биоресурсные технологии . 100 (11): 2747–2761. Бибкод : 2009BiTec.100.2747V . doi : 10.1016/j.biortech.2008.12.026 . ПМИД 19216072 .

[6] Велис, Костас; Вагланд, Стюарт; Лонгхерст, Фил; Робсон, Брайс; Синфилд, Кейт; Мудро, Стивен; Поллард, Саймон (7 февраля 2012 г.). «Твердое утилизированное топливо: влияние состава потока отходов и переработки на содержание хлора и качество топлива» . Экологические науки и технологии . 46 (3): 1923–1931. Бибкод : 2012EnST...46.1923V . дои : 10.1021/es2035653 . PMID 22191490 – через CrossRef.

[7] Велис, Костас А.; Купер, Джефф (6 февраля 2013 г.). «Является ли твердое рекуперированное топливо ресурсоэффективным?» . Управление отходами и исследования: Журнал устойчивой экономики замкнутого цикла . 31 (2): 113–114. Бибкод : 2013WMR....31..113В . дои : 10.1177/0734242X13476385 . ПМИД 23417573 .

[8] Герассимиду, Спиридула; Велис, Костас А.; Уильямс, Пол Т.; Кастальди, Марко Дж.; Блэк, Леон; Комилис, Димитриос (2021). «Хлор в твердом рекуперированном топливе (SRF), полученном из отходов, совместно сжигаемом в цементных печах: систематический обзор источников, реакций, судьбы и последствий» . Критические обзоры в области экологических наук и технологий . 51 (2): 140–186. Бибкод : 2021CREST..51..140G . дои : 10.1080/10643389.2020.1717298 .

[9] Северен, Мелани; Велис, Костас А.; Лонгхерст, Фил Дж.; Поллард, Саймон Дж.Т. (2010). «Биогенный состав технологических потоков установок механико-биологической очистки, производящих твердое рекуперированное топливо. Соответствуют ли методы ручной сортировки и селективного определения растворения?» . Управление отходами . 30 (7): 1171–1182. Бибкод : 2010WaMan..30.1171S . дои : 10.1016/j.wasman.2010.01.012 . ПМИД 20116991 . Проверено 6 сентября 2023 г.

[10] Европейский комитет по стандартизации, список опубликованных стандартов.

[11] Герассимиду, Спиридула; Велис, Костас А.; Комилис, Димитриос (2020). «Разработка плана отбора подвыборок для твердого рекуперированного топлива, полученного из отходов (SRF): влияние измельчения на подготовку репрезентативных проб на основе теории отбора проб (ToS)» . Управление отходами . 113 : 430–438. Бибкод : 2020WaMan.113..430G . дои : 10.1016/j.wasman.2020.06.010 . ПМИД 32610247 .

[12] Герассимиду, С.; Велис, Калифорния; Борн, РА; Комилис, Д.; Гарсиа-Таэнгуа, Э.; Уильямс, ПТ (2020). «Статистическая количественная оценка репрезентативности и неопределенности подвыборки для твердого рекуперированного топлива, полученного из отходов (SRF): сравнение с теорией отбора проб (ToS)» . Журнал опасных материалов . 388 . Бибкод : 2020JHzM..38822013G . дои : 10.1016/j.jhazmat.2019.122013 . ПМИД 31954309 . Проверено 6 сентября 2023 г.

[13] «Завод по переработке отходов в Асерре | A2A» . www.gruppoa2a.it (на итальянском языке) . Проверено 6 сентября 2023 г.

[14] «Завод по сжиганию городских отходов в Ачерре, Италия | EJAtlas» .

[15] Система восстановления ресурсов (обслуживает округ Стори) | Город Эймс, Айова , дата обращения 14 февраля 2023 г.

[16] Здоровый интерес к контракту на топливо из отходов в Манчестере , www.letsrecycle.com , по состоянию на 20 ноября 2006 г.

[17] Манчестер ищет рынки сбыта топлива, полученного из отходов , www.letsrecycle.com , по состоянию на 20 ноября 2006 г.

[18] БОРАБ - Завод по переработке отходов в энергию ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}, Дата обращения 03.03.11

[19] Bioenergitidningen - Новый завод по переработке отходов в Боллнесе , по состоянию на 15.03.11.

[20] Израиль превращает мусорную свалку в энергетический ресурс - по состоянию на 27 марта 2017 г.

[21] «Израиль превращает мусорную свалку в энергетический ресурс» . «Джерузалем Пост» | JPost.com . 27 марта 2017 г.

[22] «Министерство ОАЭ по изменению климата заключило контракт на строительство альтернативного топлива» . Строительная неделя онлайн . 18 октября 2018 года . Проверено 14 ноября 2019 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]