Affaldsforbrænding (også forbrænding ) er processen med termisk behandling af affald , som består i at forbrænde de organiske materialer, der er indeholdt i det . Det produceres både individuelt og i industriel skala - ved affaldsforbrændingsanlæg , som kan kombineres med termiske kraftværker . Oftest refererer affaldsforbrænding til industriel forbrænding af kommunalt fast affald [1] [2] [3] [4] .
Affaldsforbrænding gør det muligt at reducere massen af det oprindelige affald med 70-85% og volumen med 90-95%, og derudover at neutralisere organiske forbindelser i dem. Affaldsforbrændingsvarme bruges også til energiformål , til at generere varme og elektricitet , så affaldsforbrænding kan delvist dække energibehovet i byområder [3] [4] .
Affaldsforbrænding er mest udviklet i udviklede lande med en høj befolkningstæthed , hvor jord er en værdifuld ressource, og der ikke er nok plads til lossepladser ( Danmark , Japan ). I udviklede lande med lav befolkningstæthed ( Sverige , Finland ) er det lidt mindre almindeligt [1] [5] .
Før den industrielle revolution i det 18.-19. århundrede brugte folk naturlige genstande i hverdagen, som kunne brændes eller lades rådne . Bortskaffelse af husholdningsaffald har eksisteret gennem menneskehedens historie, ofte blev træaffald brugt som brænde . Situationen begyndte at ændre sig i industrialiseringsperioden , da produkter fremstillet af syntetiske materialer, der ikke er genstand for naturlig nedbrydning, begyndte at sprede sig i hverdagen i landene i Europa og Nordamerika , mængden af deres produktion og forbrug voksede, og menneskeheden begyndte at producere mere og mere affald [1] [6] .
Industriel forbrænding opstod i Storbritannien i anden halvdel af det 19. århundrede, da forbrændingsanlæg blev bygget på fabrikker. I 1874 blev verdens første affaldsforbrændingsanlæg bygget i Nottingham , og derefter blev det første dampanlæg bygget der , hvor affald blev brugt som brændsel - sådan fandt industriel affaldsforbrænding først energiforbrug. Affald blev på det tidspunkt brændt i løs vægt uden sortering, og filtreringssystemer fandtes endnu ikke i ovne og fabrikker. Britiske bosættere bragte forbrænding til Amerika, og i 1880 blev det første forbrændingsanlæg i USA bygget i New York . Men indtil 1960'erne blev forbrænding i USA hovedsageligt praktiseret i off-grid installationer, og specialiserede anlæg var ikke almindelige. Derudover blev der i slutningen af 1800-tallet bygget forbrændingsovne i amerikanske byer i etageejendomme, som også blev brugt til deres opvarmning. De måtte dog hurtigt opgives, fordi rørene i dem ikke var tætte nok, og røggasser trængte ind i boligerne [1] [6] .
På det europæiske kontinent var Frankrig det første land, der introducerede forbrænding af industriaffald . Det første franske forbrændingsanlæg blev bygget i nærheden af Paris i 1893, og i 1896 blev verdens første forbrændingsanlæg med en shredder sat i drift i Saint-Ouen . I 1930 udviklede man i Schweiz en risteovn til lagdelt affaldsforbrænding - dette var en fundamentalt ny affaldsforbrændingsteknologi, der gjorde det muligt at opgive brugen af fyringsolie og kul som brændsel for jævnt at fordele temperaturen i ovnen, hvilket væsentligt reducerede omkostningerne ved affaldsforbrænding, samt øgede dens effektivitet. I 1933 åbnede verdens første forbrændingstermiske kraftværk i Dordrecht i Holland [6] .
I 1950'erne begyndte man at bruge metoden til pyrolyse af fast husholdningsaffald. I 1970'erne fik affaldsforbrænding en ny udviklingsrunde i kølvandet på den globale energikrise , hvor oliepriserne steg markant. Affald blev på det tidspunkt i stigende grad betragtet som brændsel til produktion af varme og elektricitet. Noget tidligere, i 1972, startede de første affaldsforbrændingsanlæg i USSR i drift [6] .
Forekomsten af affaldsforbrænding varierer betydeligt mellem landene og er meget høj i en række udviklede lande (hovedsageligt i Nord- og Vesteuropa ). Antallet af affaldsforbrændingsanlæg i verden nærmer sig 2 tusinde, hvoraf mere end 400 er placeret i Europa. Verdens førende inden for forbrænding er Danmark og Schweiz, hvor omkring 80 % af det kommunale faste affald forbrændes (i Schweiz var der i begyndelsen af 2010'erne 37 forbrændingsanlæg, dvs. i gennemsnit et anlæg for hver 200.000 indbyggere ). Et lidt lavere niveau af affaldsforbrænding (ca. 70%) er i Japan. I Sverige, Finland og Belgien forbrændes omkring 50-60 % af affaldet (og Sverige og Finland er sammen med Schweiz blandt de førende inden for energiforbruget til affaldsforbrænding); i Tyskland , Østrig , Frankrig og Italien er dette tal omkring 20-40% (mens Frankrig er førende i antallet af forbrændingsanlæg på et lands territorium - der er omkring 300 af dem). Blandt EU- lande (som gennemsnitligt 25 % forbrænding) har Rumænien og Bulgarien den mindst udviklede forbrænding , hvor kun 1 % af affaldet forbrændes. I de lande, hvor forbrændingen opstod - Storbritannien og USA, er niveauet også relativt lavt: i begge disse lande forbrændes omkring 10 % af affaldet [1] [5] [7] [8] .
I Rusland er affaldsforbrænding endnu ikke blevet bredt udviklet. I anden halvdel af 2010'erne er niveauet for affaldsforbrænding i landet omkring 2,3%. I Rusland er der fra 2019 kun 10 affaldsforbrændingsanlæg (hvoraf tre er beliggende i Moskva ), men samtidig er der planlagt en markant stigning i deres antal, herunder inden for rammerne af Energy from Waste-projektet, der er lanceret af virksomheden i slutningen af 2010'erne RT-Invest i samarbejde med den japansk-schweiziske virksomhed Hitachi Zosen INOVA. Udviklingsniveauet for affaldsforbrænding i andre lande i det tidligere USSR er fortsat lavt i vores tid . For eksempel er der i Ukraine kun ét forbrændingsanlæg i Kiev , og i Hviderusland og Kasakhstan er der ingen, men deres opførelse er planlagt i begge lande [1] [9] [10] [11] [12] [13] [ 14] .
Affaldsforbrænding findes både på husstandsniveau, når folk brænder deres affald af på egen hånd (i komfurer eller bål ), og i industriel skala. Der findes flere teknologier til industriel affaldsforbrænding, som adskiller sig i ovntype, forbrændingstemperatur samt den kemiske sammensætning af det miljø, hvor affaldsforbrændingen finder sted. De to hovedtyper af forbrænding er selve forbrændingen (anvendes i de fleste tilfælde) og pyrolyse (høj og lav temperatur), som producerer brændstof. Som regel forbrændes affald sorteret i homogene fraktioner (hvilket er vigtigt, da sammensætningen af affaldet bestemmer den optimale teknologi). Sortering kan foretages både ved afhentning af affald ( særskilt indsamling ), og efter levering til forbrændingsanlægget [2] [15] [3] .
Hovedtræk ved lagdelt forbrænding er fordelingen af affald i ovnovnen i et jævnt lag, hvorpå der tilføres varme luftstrømme, hvilket sikrer ensartet forbrænding. Et lag af snavs fyldes i forbrændingskammeret og er placeret på risten eller luftfordelingsristen. Som regel har forbrændingskammeret form som et parallelepipedum. Ved brug af rist monteres den i en vinkel, hvor risten falder som et tegltag . I det lodrette plan mellem ristene er der slidser eller dyser, gennem hvilke luft tilføres. Afhængig af affaldets kemiske sammensætning kan forbrænding udføres ved temperaturer fra 800 til 1500⁰C [3] [15] [16] [4] .
Oftest anvendes lagdelt forbrænding på en bevægelig skrå rist. Denne teknologi giver dig mulighed for at brænde enhver form for affald, undtagen pulveriseret affald. Affald læsses på den øverste rist, hvorefter det ved hjælp af flytbare riste flyttes ned. Luft tilføres forbrændingskammeret i samme retning som snavsets bevægelse, hvilket også bidrager til dets bevægelse. Ved den laveste rist afsluttes forbrændingsprocessen, og asken og slaggen hældes gennem rillerne i en speciel tank afkølet med vand , hvorefter de bortskaffes. Et kammer med en bevægelig rist er i stand til at behandle omkring 35 tons affald i timen [3] [16] .
Når du bruger en fast rist, ligner dens installation, tilførsel af affald og luft til forbrændingskammeret næsten kamre med en bevægelig rist. Affaldet bevæger sig dog fra toppen af risten og ned på grund af tilførslen af luftstrømme, hvilket bremser processen og øger teknologiens energiintensitet. I nogle tilfælde kompenseres dette delvist ved montering af en trykskærm lavet af ildfast materiale, som leder flammen i modsat retning af snavsets bevægelse og sikrer en mere fuldstændig forbrænding [3] [16] .
Fluid bed- teknologi bruges også til affaldsforbrænding . I stedet for riste er der installeret en luftfordelingsrist med dyser i forbrændingskammeret , hvorigennem luft tilføres under tryk. Over dem, selv før affaldet føres ind i kammeret, påføres et lag af løs absorbent med høj varmeledningsevne (normalt bruges sand eller dolomitspåner ). Absorbenten danner, når der tilføres luft, et inert fluid bed, som affaldet blandes med, hvilket resulterer i, at intensiteten af varmevekslingen øges, samt absorbentens absorption af en række giftige affaldsforbrændingsprodukter, som kan reducere emissionerne markant. Ulempen ved fluid bed-teknologi er dens uegnethed til at brænde en blandet masse af affald [3] [16] [2] [15] .
Forbrænding af giftigt affald, der udleder store mængder giftige emissioner, involverer ofte pyrolyse, det vil sige termisk nedbrydning af affaldet i en roterende tromleovn i et iltfattigt eller lavt iltmiljø. Pyrolyse bruges til at bortskaffe giftigt affald: nogle typer plastik , gummi , en række industriaffald [3] [2] [15] [4] .
En mere almindelig teknologi er lavtemperaturpyrolyse, hvor nedbrydning af affald sker ved temperaturer under 900⁰C (normalt 400-600⁰C). Pyrolyseovnen, hvori affald behandles, består af to forbrændingskamre: det nederste affaldsforbrændingskammer og det øverste generatorgasefterbrændingskammer. Før indlæsning i ovnen, knuses affaldsmassen og placeres derefter i det nederste kammer, hvor det brænder i et iltfrit miljø. De gasser, der dannes under nedbrydningen, sendes gennem en injektor til efterbrænderen, hvor der tilføres ilt i begrænsede mængder, samt katalytiske gasser. Der sker yderligere nedbrydning af gasser, hvorved indholdet af giftige stoffer i emissioner under pyrolyse er cirka 7 gange lavere end de maksimalt tilladte koncentrationer . Ovnen roterer med en hastighed på 0,05 til 2 omdrejninger i minuttet, hvilket bidrager til en jævn afbrænding af affald. Effektiviteten af pyrolyseteknologien ligger således i reduktionen af skadelige emissioner og destruktionen af biologisk aktive stoffer, hvilket tillader yderligere opbevaring af pyrolyseaffald uden stor skade på miljøet. Derudover kan den faste rest, samt væsker og gasser, der stammer fra pyrolyse af affald, anvendes som råmaterialer i den kemiske industri eller brændstof [3] [2] [15] [17] [18] [19] .
Affaldsforgasningsteknologi involverer højtemperaturpyrolyse udført ved temperaturer på 1000-1200⁰C. Hovedtræk ved affaldsforgasning er produktionen af syntesegas som et resultat af processen (en blanding af brint med kulilte ), der anvendes i energisektoren, samt sidekemiske forbindelser, der indeholder fluor , klor , nitrogen og anvendes i den kemiske industri [2] [15] [ 3] [17] [20] .
Til bortskaffelse af meget giftigt affald, som hovedsageligt omfatter medicinsk affald (især brugt værktøj fra infektionsmedicinske afdelinger på hospitaler) og ammunition , anvendes også plasmateknologi , hvor affaldet brændes i lysbueovne ved temperaturer fra 1300⁰C til 4000⁰C , opnået fra energien fra en elektrisk lysbue i nærvær af vanddamp . Graden af affaldsnedbrydning i plasmateknologi er tæt på fuldstændig, hvilket gør den til den mest effektive og miljøvenlige. Men på grund af den høje energiintensitet og betydelige driftsomkostninger ved at bruge lysbueovne, bruges denne teknologi til at behandle specialaffald [3] [21] .
Forbrændingsprocessen genererer en vis mængde fast og gasformigt affald. De kan senere bruges som sekundære råvarer i den kemiske industri eller energi (syntesegas ved forgasning af affald), men oftere ender de i miljøet. Graden af påvirkning af affaldsforbrændingen på miljøet er jo lavere, jo højere grad af nedbrydning af affald under forbrændingen er, og den bliver til gengæld så høj som muligt, når MSW sorteres før forbrænding, med fjernelse af ikke-brændbart og henfaldsudsatte komponenter fra dem, såvel som den korrekte drift af forbrændingsovne, hvor både den nødvendige temperatur og koncentrationen af opvarmningsgasser opretholdes. Ved anvendelse af pyrolyseteknologi er en forudsætning for at reducere emissioner den sekundære efterbrænding af gasser. Derudover indeholder røggasser fra affaldsforbrænding fine partikler , som kræver yderligere filtrering [2] [1] [3] .
Hovedbestanddelen af røggasser, der genereres under forbrændingen af MSW, er kuldioxid : massefraktionen af kulstof i gassen er lig med den i det brændte affald. I teorien vil den frigivne kuldioxid efterfølgende blive fjernet fra atmosfæren under fotosyntesen [2] [1] [3] .
Røggasser indeholder i mindre grad nitrogen- og svovloxider (hovedsageligt (IV) og (VI) ), hydrogenchlorid og hydrogenfluorid , tungmetalforbindelser ( cadmium , bly , kviksølv ). Særlig opmærksomhed henledes på emissioner af giftige furaner såvel som dioxiner , der dannes under forbrænding af klorholdige polymere materialer (for eksempel polyvinylchlorid ). Hovedparten af forsyningen af disse stoffer til miljøet falder på affaldsforbrænding. Det gælder dog ikke så meget forbrændingsanlæg, men ukontrollerede brande på lossepladser og individuel husholdningsaffaldsforbrænding, hvor der per definition ikke er renseanlæg. I affaldsforbrændingsanlæg filtreres dioxinemissioner overvejende ved adsorption (hovedsageligt aktivt kul ). Til spaltning af dioxiner og furaner anvendes også sekundær efterbrænding af gasser, da temperaturen i affaldets primære forbrændingskammer ikke er høj nok [2] [1] [3] [22] .
Efter forbrænding er der aske tilbage , det er omkring 4-10 % af affaldsvolumenet og omkring 15-20 % af dets masse [1] [3] [23] .
Forbrændingsvarmen fra forbrænding bruges nogle gange til at generere varme og elektricitet. Brændværdien af kommunalt fast affald kan nå op på 8400 kJ/kg, hvilket sætter affald på niveau med nogle lavkvalitetsbrændstoffer ( tørv , brunkul ). Den gennemsnitlige energiværdi er op til 600-700 kW elektricitet eller 2-3 Gcal termisk energi pr. 1 ton affald. Effektiviteten af affaldsforbrænding er energimæssigt lav, men denne funktion af affaldsforbrænding er sekundær. I nogle tilfælde kan anvendelsen af affaldsforbrændingsanlæg som varme- og kraftværker dække en ret betydelig del af befolkningens energibehov. Førende inden for energiforbrug ved forbrænding er Sverige, hvor forbrændingsanlæg genererer cirka 16 % af landets varme og 1,4 % af landets elektricitet [1] [3] [8] .
Spørgsmålet om gennemførligheden af affaldsforbrænding er fortsat diskutabelt. I diskussionerne deltager interesserede erhvervsrepræsentanter (tilknyttet både selve forbrændingen og produktionen af varer, der senere skal bortskaffes som affald), offentlige myndigheder, videnskabsmænd, miljøaktivister samt beboere i nærheden af hvilke affaldsforbrændingsanlæg er ved at blive bygget. [1] [2] [24] .
Ordbøger og encyklopædier |
|
---|---|
I bibliografiske kataloger |
Forurening | |
---|---|
forurenende stoffer | |
Luftforurening |
|
Vandforurening |
|
Jordforurening | |
Strålingsøkologi |
|
Andre former for forurening | |
Forureningsforebyggende foranstaltninger | |
Mellemstatslige traktater | |
se også |
|