Recyklace a zpracování starého papíru představuje v rámci jednotlivých států manipulaci s množstvím hmot v objemu milionů tun ročně. Z jeho zpracování u jednotlivých zpracovatelů vzniká nevyužitelný odpad v množství desítek tisíc tun ročně.
Vlastnosti odpadu jsou dány způsobem zpracování. Z prvního stupně procesu odpadá menší část odpadu, charakterizovaná vysokým podílem plastů (zbytky desek, vazby, obaly a podobně), z hlediska spalování pak relativně vysokou výhřevností kolem 12 MJ/kg. Chemické složení zahrnuje celé spektrum prvků významných pro posuzování emisí ze spalovacího zařízení.
Z druhého stupně odpadá částečně odvodněný kal, který obsahuje zbytky vlákniny (celulosy), zbytky tiskařských barev a plniva (zinkové běloby, kaolinu, resp. vápence). Výhřevnost této části odpadu je nízká a závisí jak na druhu zpracovávaného papíru, tak na způsobu zpracování. Pohybuje se od 2 MJ/kg do 6 MJ/kg při obsahu vody 40 až 55 %. Chemické složení -z hlediska emisí -se vyznačuje vysokým obsahem zinku. Ostatní složky kalu (paliva) se pohybují v hodnotách, srovnatelných například se složením severočeského hnědého uhlí.
Spalování obou frakcí odpadu může být všestranně efektivní, pokud se podaří zkoordinovat potřeby zpracovatelského provozu z hlediska likvidace zbytků z hlavní výroby papíru, ale také spotřeby vody, tepla a energie a vlivů spalování na okolí.
Typickou kombinací paliv, které jsou k dispozici pro výrobu tepla (páry) pro papírenskou výrobu, bývá uhlí nebo zemní plyn, dřevní odpad a odpad ze zpracování starého papíru. Vyrobená pára se využívá k výrobě elektřiny v parní turbíně a v technologii výroby papíru.
Technické řešení
Příklad technického řešení, které je i ekonomicky efektivní, je zařízení nedávno dobudované firmou OSCHATZ Essen v závodě na výrobu papíru v Německu.
Výroba a spotřeba tepla je kryta spalováním dřevního odpadu a odpadu ze zpracování starého papíru. Chybějící množství tepla je zajištěno spalováním zemního plynu. Bilance spotřeb páry a elektřiny, resp. páry pro výrobu elektřiny vedla k instalaci dvou parních kotlů a dvou generátorů pro výrobu elektřiny, jeden poháněn parní turbínou, druhý plynovou spalovací turbínou.
Jeden parní kotel je v podstatě "klasické" řešení jako parní kotel na odpadní teplo z plynové spalovací turbíny, který je vybaven přídavným spalováním s využitím obsahu O2 ve spalinách za turbínou. Neobvyklé je vyvedení části spalin z plynové spalovací turbiny do jiného technologického procesu, totiž do druhého parního kotle, zkonstruovaného pro spalování dřevního odpadu a odpadu ze zpracování starého papíru.
Provozní rozsah spotřeby odpadů, výroby páry a výroby elektřiny je optimalizován pro zimní i letní provoz. Například byl použit kondenzační stupeň parní turbíny (vzhledem k minimalizaci spotřeby vody má vzduchový kondenzátor).
Příprava
Z hlediska spálení odpadů je věnována velká pozornost přípravě, dopravě a úpravě odpadů před zavedením do kotle. Obsah vody v kalu je snižován dalším odvodněním (lisováním, peletováním), směs kalu a dřevního odpadu je homogenizována s použitím recirkulovaného prachu a propadů. Samotný kotel je koncipován jako roštový, s přesuvným roštem, se šesti pásmy dmýchání spalovacího předehřátého vzduchu, spalin z plynové spalovací turbíny a recirkulovaných spalin. Jsou uplatněna primární i sekundární opatření pro snížení emisí NOx.
Zařízení pro čištění spalin je dimenzováno pro emisní limity, platné v Německu po přijetí dodatku (tzv. 17.BlmSchV) k zákonu o emisích. Je minimalizován podíl prachu jako zbytku po čištění spalin, protože tento prach je posuzován jako zvláštní odpad. Prakticky celý zbytek po spálení kalu a dřevního odpadu odchází ve formě škváry z povrchu roštu. Provoz zařízení pro čištění spalin je optimalizován během provozu tak, že se přizpůsobuje složení odpadu, a tím i spalin, vstupujících do zařízení a minimalizuje spotřebu hmot a chemikálií pro čištění spalin. Popsaný technologický komplex pro likvidaci odpadu a výrobu tepla a elektřiny je možno aplikovat v řadě kapacit na zpracování a výrobu papíru.
Ekonomika provozu
Hospodárnost výstavby a provozu takového zařízení je nutno posuzovat z mnoha hledisek a vzhledem k nutné době provozu (životnosti) zařízení i vzhledem k alternativám vývoje současných podmínek. Mimo vlastní papírenskou výrobu a eventuálně dodávky tepla a energií pro jiné odběratele sem patří analýza cen paliv, tepla, energie a vody. Dále pak možnosti jiného způsobu likvidace odpadu, možnosti a náklady na deponování odpadu, délka transportních cest a podobně. Také je vhodné ověření dalších dostupných zdrojů tepla, například jiných v úvahu připadajících odpadů a biomasy.
Odvozením od technického konceptu je možno stanovit ekonomický model, kde je možno modelovat alternativy, závislé na ekonomických vlivech (ceny paliv a energií, podmínky úvěrů a podobně).
Hlavní vlivy, které ovlivní rentabilitu výstavby takového zařízení jsou:
výhřevnosti v úvahu připadajících paliv (palivem míněny odpady i "skutečné palivo"),
cena paliv včetně nákladů na transport,
výroba elektřiny, prodejní cena elektřiny a tepla,
křivka vlastní spotřeby tepla (léto -zima), dodávky tepla dalším odběratelům,
podmínky financování stavby.
Značné zlepšení rentability výstavby je v možnosti částečného využití již existujících, z účetního hlediska již odepsaných zařízení, zejména komplexu na výrobu elektřiny a rozvodů tepla, tj. stávající parní turbíny, generátoru, příslušenství a dalšího zařízení.
Při vhodných podmínkách je ekonomická průkaznost výhodnosti termické likvidace odpadu s využitím odpadního tepla celkem jednoznačná.
Petr Jindra,
OSCHATZ Bohemia,
České Budějovice
FOTO ARCHÍV
