Изграждане на съоръжения за плазмено преобразуване на отпадъци
Преобразуване на отпадъци с плазма
Системата за плазмено преобразуване (СПП)
Същност на системата за плазмено преобразуване
Плазма (от гръцки: πλάσμα, „нещо оформено“ е едно от четирите фундаментални агрегатни състояния на веществото, наред с твърдото, течното и газообразното състояние. Плазмата може да се формира при нагряване на газ или подлагането му на силно електромагнитно поле, създадено от лазер или микровълнов генератор. По този начин се предизвиква йонизация – формиране на електрически заредени йони, при което се разрушават съществуващите ковалентни връзки. Йоните имат голяма относителна концентрация, еднаква или почти еднаква за положителните и отрицателните йони, като скоростта на движението им под действието на външно електрическо поле е по-малка от топлинната им скорост на движение. Наличието на голям брой носители на заряд, прави плазмата електропроводима и силно чувствителна към въздействието на електромагнитни полета. Подобно на газовете, плазмата няма определена форма или обем, освен ако е затворена в съд. За разлика от газовете, под влияние на магнитно поле тя може да образува структури, като нишки и лъчи. Плазмата е най-разпространената форма на барионна материя във Вселената, (ако не се отчита хипотетичната тъмна материя, за която не е изяснено дали е барионна). Основната част от плазмата формира разредените междугалактически области на космическото пространство, най-вече междуклъстерната среда, както и звездите, включително Слънцето. Играе важна роля в космическите процеси, тъй като в нея протичат естествените термоядрени реакции – източник на звездната енергия. Освен това, тя се среща в йоносферата, в светкавиците, а изкуствено се създава при някои газови разряди, при електрическа дъга, електрическа искра и други. Плазмата изпълва разрядното пространство на газотроните и тиратроните, интересно приложение има в плазмените дисплеи. Плазмата е високоенергийна технология, която е в състояние да преработи широк диапазон отпадъци. При тази технология се създава високотемпературна плазма, чрез провеждане на електрически ток през газов поток. Плазмените газове могат да достигнат от 5000 до 15 000°C.
Много високата температура, може да бъде използвана за разлагане на отпадъците на атомните им елементи чрез инжектирането им в плазмата или чрез използване на плазмената дъга като топлинен източник за изгаряне или пиролиза.
Основни характеристики на предлаганите от нас инсталации за плазмено преобразуване на отпадъци:
• Капацитетът на предлаганите от нас инсталации е от 250t до 2500t годишно.
По желание на клиента може да бъде проектирана инсталация със по-голям капацитет.
• Топлинна мощност, отнесена към отпадъците: 1170 MJ/h или 325 kW
• Камера за първично третиране с плазмена горелка с мощност 500 kW; DC 1400 V; 400 A
• Разход на изходящи газове: номинален - 1200 Nm3/h; проектен - 2000 Nm3/h, като ефективните работни часове годишно са 4000 h.
Блокът за мокро очистване на газовете се състои от охладителна кула за охлаждане на газовете до около 55 °C, противотокова очистителна кула (скрубер) с разтвор на сода каустик (NaOH) за отстраняване на HCl и SO2 и влагоуловител.
Два смукателни вентилатора осигуряват изпускането на димните газове в атмосферата. Единият вентилатор е резервен. Разреждането в цялата система се регулира от двигатели с честотно управление.
След подгряването на димните газове чрез рекупериране на топлината от междинния контур на бойлера и допълнителен електрически подгревател, концентрацията на азотни окиси (NOx) се намалява с помощта на катализатор в DENOX - системата. Преди да постъпят в комина, димните газове се подлагат на контрол от системата за непрекъснат контрол на емисиите за установяване на съдържанието на химични вещества като CO, SO2, NOx, HCl, O2, H2O, NH3 и TOC (общ органичен въглерод).
Резултатите се получават в реално време. Извеждат се стойности на половин час и усреднени дневни стойности, коригирани за температура 273 K, налягане101,3 kPa, 11% кислород и сух газ, така че да могат да се правят сравнения с допустимите емисионни граници.
Високото температурно поле в плазмената пещ гарантира, че в димните газове практически няма да има продукти на непълно изгаряне, което е пряка и надеждна защита в опазването на околната среда в процеса на обработка и минимизиране на RDF.
RDF е всъщност отпадъчният материал от ДТБО, който не може се рециклира. Този отпадък съдържа множество органични материали - около 70 %, които са горими и затова се нарича "гориво". Останалите 30 % са неорганични т.е. негоривни материали. Технологията за изгаряне на суров боклук датира от 70-те години на миналия век, когато започва масово внедряване на инсталации за изгаряне на RDF в индустриалните страни - САЩ, Япония, Западна Европа. В момента работят над 440 завода по света, изгарящи общо около 91 млн. тона ТБО годишно с обща инсталирана мощност от 4 гигавата.
При конвенционалното изгаряне на ТБО/RDF се отделят много вредни вещества. Замърсяванията с диоксини, фурани, тежки метали и т.н. от тези инсталации доведе до екологични катастрофи в много места по света. Това е причината за лошата репутация на тази технология и за силната съпротива от страна на политически, екологични и други обществени организации по света. В резултат на това, през 90-те години на миналия век бяха взети мерки на политическо ниво силно да се ограничат емисиите от подобни инсталации. Това доведе до скъпоструващи реконструкции на съществуващите инсталации, предимно в сферата на очистка на димните газове, а също и до абсурдната ситуация в много от случаите т.н. APC (Air pollutant Control Systems) са до 3 пъти по-скъпи от останалата част на завода.
Най приемливо от екологична гледна точка и същевременно икономически ефективна е технологията за плазмено преобразуване (СПП).
1. Технико-технологични характеристики
Системата за плазмено преобразуване (СПП) представлява комплекс от съвременни технологични решения и е способна да третира различни видове отпадъци (битови, промишлени и опасни, твърди, течни и газообразни, едновременно или поотделно) при гарантиране на максимална защита на околната среда. Чрез разработване на този нов тип технологии се цели преодоляване на някои от недостатъците на досега съществуващите технологии за термично третиране на отпадъците. Плазмата е електропроводим газ, като електрическата проводимост се получава посредством йонизация на част от газовите компоненти в системата. Йонизирането на част от газовата фаза може да се постигне, чрез електро-дъгови или индукционни плазмотрони. Йонизираните газове имат свойства, различаващи се от тези на нормалните газове и за това понякога плазмата се определя като "четвърто състояние на материята".
2. Принципна технологична схема на плазмена технология
- плазмен реактор;
- плазмотрон;
- захранваща система;
- система за отделяне на течния остатък;
- циклонен сепаратор;
- скрубер с пакетен пълнеж;
- “HЕPA" филтър
В основата на СПП е генерирането на постоянна електрическа дъга в плазмения факел, от която се пренася огромно количество енергия върху отпадъците, като по този начин се предизвиква молекулна дисоциация и необратимото им разграждане. Посредством високотемпературната плазма веществата, съдържащи се в отпадъците се разпадат до атоми, йони и електрони. Като резултат, на изхода на СПП се получават черен стъкловиден обсидиант (стопилка) и синтез газ, смес основно от водород и въглероден оксид и малки количества азот, въглероден диоксид, въглеводороди. Това не е процес на горене (инсинерация), защото протича в редукционна среда и получените газове могат да намерят приложение като гориво или суровина за други процеси, но процесът може да се реализира и в окислителна среда, при което в газовата фаза ще присъстват основно водни пари и въглероден диоксид. Намаляването на обема на отпадъците, постъпващи в системата, е значително. Например при преработването на 1000 t/ден твърди отпадъци в плазмения преобразувател се получават около 35 m3 обсидиант (съотношение вход : изход - 30:1), като конкретното количеството зависи от състава на отпадъците и главно от количеството неорганични материали в тях.
Плазменото третиране на отпадъците включва пет основни етапа:
- захранваща система, плазмен реактор, система за пречистване на образуваните газове, компютърна система за контрол и управление и генератор на електроенергия.
Основни етапи на процеса на плазмено преобразуване.
С помощта на захранваща система отпадъците се подават в плазмения реактор, където в резултат на високата температура и реакционната способност на йоните се извършва много бързо разграждане на отпадъците, като се образуват газове и течна фаза. В процеса на охлаждане се оползотворява топлината от получените газове. Преди изхвърлянето му, плазмено преобразуваният газ (ППГ) се охлажда,като по този начин се оползотворява топлината. Преди напускането на системата, газовете се пречистват чрез филтруване и промиване.Системата за третиране на получените газове може да бъде и по-комплексна и многоетапна, в зависимост от генерираните замърсители в газовата фаза.
Екологични характеристики.
Плазмените технологии в голяма степен се доближават до безотпадъчните, тъй като постъпилите на входа отпадъци се преобразуват в суровини за производство на крайни продукти или в крайни продукти. След отделяне на полезните газови компоненти като суровина за други синтези, останалите компоненти могат да се използват в "затворен цикъл", при което отпада необходимостта от комин. Всички газообразни продукти (~1200 Nm3/t отпадъци), получени при третирането, след оползотворяване на енергийния им потенциал и пречистване, могат да се отделят като емисии в атмосферата. Твърдият остатък (< мас. 3%) е подобен на разпространеното в природата вулканично стъкло (обсидиан) и е доказано безвреден. Постигането на тази универсалност и пълен контрол върху процесите и образуваните вещества е позволило тези технологии да се приложат при преработването на силно токсични отпадъци, в това число на бойни отровни вещества и експлозиви. Генерираният, след плазменото преобразуване на отпадъците синтез-газ може да се разглежда и като ценно гориво с приблизителен състав: 50-60% водород, 20-30% въглероден оксид, 10-15% азот, 2.5-3.5% въглероден диоксид, 0.5-1.5% метан и под 1% други въглеводороди.
Обемът на образуваните газове е около 10 пъти по-малък от обема на газовете, образувани при изгарянето. Както и при другите методи, генерираните отпадъчни води се подлагат на подходящо пречистване и се връщат в оборот, а твърдият остатък след преработването на ТБО представлява стъкловиден материал в количество около 35 m3/1000t отпадъци. Чрез излугване от него не преминават замърсители и той се класифицира като инертен отпадък, допустим за използване в строителството, металургията и други области.
Предимства и недостатъци
* Технологията е гъвкава спрямо потока от отпадъци за преработка. Няма изисквания към химическия състав на отпадъците, в зависимост от който да се настройват технологичните параметри;
* Отпадъците могат да не бъдат сортирани (въпреки че някои от тях могат да се сортират с цел рециклиране преди преработката, с което може да се подобри финансовият резултат);
* Системата за Плазмено Преобразуване (СПП) може да преработва отпадъци в твърда, течна или газообразна форма, отделно или едновременно;
* Свързаните с плазмения процес много висока температура и активна редукционна среда, дисоциират и газифицират органичните компоненти на отпадъците до получаването на ППГ, който съдържа рециклираната вътрешна енергия на органичния дял от отпадъците и може да се използва за производство на електроенергия, на водород или на продукти на химическата промишленост;
* Силикатният и металният дял от отпадъците се стопяват, отливат се извън реактор и се охлаждат. Полученият материал, подобен на обсидианта има потенциална сфера на приложение в металургията, строителството или като абразивен материал.
За повече информация или оферта моля направете запитване.