Effect of Material Recycling on the Feasibility of Solid Recovered Fuel Fired Power Plant

This master’s thesis examines the effects of increased material recycling on different waste-to-energy concepts. With background study and a developed techno-economic computational method the feasibility of chosen scenarios with different combinations of mechanical treatment and waste firing technologies can be evaluated. The background study covers the waste scene of Finland, and potential market areas Poland and France. Calculated cases concentrate on municipal solid waste treatment in the Finnish operational environment. The chosen methodology to approach the objectives is techno-economic feasibility assessment. It combines calculation methods of literature and practical engineering to define the material and energy balances in chosen scenarios. The calculation results together with other operational and financial data can be concluded to net present values compared between the scenarios. For the comparison, four scenarios, most vital and alternative between each other, are established. The baseline scenario is grate firing of source separated mixed municipal solid waste. Second scenario is fluidized bed combustion of solid recovered fuel produced in mechanical treatment process with metal separation. Third scenario combines a biomaterial separation process to the solid recovered fuels preparation and in the last scenario plastics are separated in addition to the previous operations. The results indicated that the mechanical treatment scenarios still need to overcome some problems to become feasible. Problems are related to profitability, residue disposal and technical reliability. Many uncertainties are also related to the data gathered over waste characteristics, technical performance and markets. With legislative support and development of further processing technologies and markets of the recycled materials the scenarios with biomaterial and plastic separation may operate feasibly in the future.

Tämän diplomityön tarkoituksena on tutkia kierrätyksen vaikutuksia jätteen energiahyötykäyttöön. Taustatutkimuksen ja kehitetyn laskennallisen menetelmän avulla tarkastellaan yhdistettyjen mekaanisen käsittelyn ja jätteen polton ratkaisujen toteutettavuutta. Taustatutkimuksessa perehdytään Suomen sekä potentiaalisten markkina-alueiden Puolan ja Ranskan yhdyskuntajätteiden käsittelyyn. Laskentaosassa tarkastellaan yhdyskuntajätteiden käsittelyvaihtoehtoja Suomessa. Tutkimusmenetelmäksi on valittu teknis-taloudellinen kannattavuustarkastelu. Menetelmässä on hyödynnetty kirjallisuuden ja käytännön insinöörityön laskentamenetelmiä materiaali- ja energiataseiden määrittämiseksi. Laskennan tulosten, muiden toiminta-arvojen ja taloudellisen aineiston avulla, lasketaan tarkasteltujen vaihtoehtojen nykyarvot. Tarkasteluun on valittu neljä toimintaedellytyksiltään potentiaalisinta ja keskenään vertailukelpoista vaihtoehtoa. Vertailuskenaario on syntypaikkalajitellun sekajätteen poltto arinalaitoksessa. Toinen skenaario on kierrätyspolttoaineen valmistus mekaanisella käsittelyllä ja poltto kiertoleijukattilassa. Kolmannessa vaihtoehdossa biologista materiaalia erotteleva esikäsittely on yhdistetty edelliseen kierrätyspolttoaineen valmistuslinjastoon. Viimeisenä skenaariona on ekojalostamo, jossa edellisten toimintojen lisäksi erotetaan muovia uusioraaka-aineeksi. Tulosten perusteella mekaanisen käsittelyn vaihtoehtoihin liittyy vielä ongelmia, jotka rajoittavat toteutettavuutta. Ratkaisuja tulisi löytää muun muassa kannattavuuden, tuotantojäännösten käsittelyn ja teknisen luotettavuuden varmistamiseksi. Myös käytettävissä olevaan aineistoon jätteiden ominaisuuksista, laitteiden teknisestä suorituskyvystä ja hintatiedoista liittyy epävarmuuksia. Käsittelyprosesseja ja kierrätysraaka-aineiden markkinoita tukevan lainsäädännön ja kehitystyön avulla materiaalien kierrätystä tukevat skenaariot saattavat olla kannattavia tulevaisuudessa