Transcript O 2
SILVERGAS s.r.o. Bardejov Energetické zhodnocovanie komunálneho odpadu a RDF v plazmovom reaktore. Marián LÁZÁR Jaroslav SILVESTRI E-mail: [email protected] Nakladanie s komunálnym odpadom v EU množstvo odpadu (kg /obyv.) 800 1995 700 2000 2005 600 2011 500 400 300 200 100 0 textil 2,5 % stavebný odpad 4% sklo 12 % Odpad bohatý na uhlík pneumatiky 4 % biologický odpad 45 % guma 0,5 % železné kovy 4% ostatný 1% papier 20 % plasty 7% Zloženie KO v roku 2011 na území SR. Termické spôsoby zneškodňovania komunálneho odpadu Predstavujú neoddeliteľnú súčasť politiky a integrovaného systému nakladania s odpadmi. trvalo udržateľného spaľovanie pyrolýza splynovanie plazmové splynovanie Hlavné zlúčeniny a produkty vznikajúce v procesoch termického spracovania odpadov Splynovanie a tavenie odpadov plazmovou technológiou Organický podiel odpadu (textília, zelený odpad, plasty a pod.) syntézny plyn Anorganický podiel odpadu (sklo, keramiky, pôda, stavebný odpad a pod.) vitrifikovaná troska dutá grafitová elektróda Kovy s vysokým bodom tavenia (Fe, Cu, Al, etc.) kovová zliatina Kovy s nízkym bodom tavenia (Hg, Cd, Zn, Pb, etc.) syntézny plyn plazmový reaktor dávkovanie úlety anóda ostatné Bloková schéma kompletnej plazmovej jednotky elektrická energia RDF spaliny plazmotvorný plyn syntézny plyn čistenie SP elektrická energia teplo zliatina troska Splynovanie namiešanej zmesi komunálneho odpadu Charakteristika namiešanej zmesi komunálneho odpadu Druh odpadu Textil Bioodpad Sklo Plasty (PE + LDPE) Papier Vsádzka kg 1,00 1,50 1,00 1,25 0,38 Splynovanie namiešanej vsádzky v dusíkovej atmosfére. Predpoklad vzniku väčšieho množstva nezreagovaného uhlíka. hm. % 19,493 29,240 19,493 24,366 7,407 Plasty (PE + LDPE) 24% Papier 7% Sklo 20% Textil 20% Bioodpad 29% Splynovanie namiešanej vsádzky komunálneho odpadu bolo zrealizované pri priemernej teplote 1 578 °C. Prevádzkové parametre Jednotka Priemerná teplota Celková doba vsádzania Vsadené množstvo Rýchlosť vsádzania Prietok dusíka Celková spotreba energie Špecifická spotreba energie Produkcia syntézneho plynu °C min. kg kg∙min-1 m3∙min-1 kWh kWh∙kg-1 m3∙kg-1 Vyhodnotenie merania Experimentálne meranie 1 578 20 5,130 0,257 0,0165 8,72 – 9,75 1,7 - 1,9 1,018 – 1,069 Výpočet objemu vznikajúceho množstva syntézneho plynu bol prevedený aj na základe bilancie C. Takto predpokladaná teoretická hodnota produkcie syntézneho plynu je na úrovni 1,66 do 1,93 m3∙kg-1. Produkty generované v priebehu splynovacieho procesu syntézny plyn, Zachytený v cyklónovom odlučovači v množstve cca 1,1 kg grafitový a tuhý úlet, troska. z dôvodu malého množstva spracovanej vsádzky neboli analyzované Druh rozboru Metán (CH4) Vodík (H2) Kyslík (O2) Dusík (N2) Oxid uhličitý (CO2) Oxid uhoľnatý (CO) Etén (C2H4) Etán (C2H6) Etín (C2H2 ) suma C3 uhľovodíkov suma C4 uhľovodíkov suma C5-8 uhľovodíkov Výhrevnosť Chromatografická analýza vzorka 1 vzorka 2 vzorka 3 (obj. %) (obj. %) (obj. %) 8,59 4,77 2,54 44,5 48,9 30,3 0,16 0,11 0,74 6,03 6,61 15,9 6,60 1,66 2,42 32,5 37,1 47,3 0,97 0,49 0,52 0,055 0,031 0,023 0,42 0,24 0,15 0,011 0,004 0,004 0,0099 0,004 0,005 0,17 0,12 0,09 -3 13,12 MJ·m 12,31 MJ·m-3 10,71 MJ·m-3 Predpokladané priemerné zloženie syntézneho plynu produkovaného splynovaním namiešanej vsádzky komunálneho odpadu. Produkcia syntézneho plynu na 1kg odpadu : 1 - 1,1m3 SP zloženie % CO 37,95 H2 48,90 N2 6,61 CO2 1,66 O2 0,11 CH4 4,77 Výhrevnosť syntézneho plynu : Energia SP produkovaná z 1kg odpadu: 12 MJ.m-3 12 – 13,2 MJ.m-3 Spotreba elektrickej energie na splynovanie 1kg odpadu: 1,7- 1,9 kWh Zhodnocovanie SP (kogeneračná jednotka – účinnosťe 40 %) energia obsiahnutá v SP vzťahovaná na 1 kg vsádzky: 1,33 – 1,46 kWe 3,33 – 3,66 kWcelkove Predpokladané množstvo vitrifikovanej trosky 22 až 28 % hmotnosti vsádzky z dôvodu vysokého obsahu anorganického materiálu vo vsádzke a to cca 20 % skla. Splynovanie RDF v mierne oxidačnej atmosfére Splynovanie RDF odpadu s vlhkosťou cca 25 % bolo uskutočnené pri priemernej teplote 1 480 °C. Cieľom dosiahnutia čo najväčšieho objemu vznikajúceho syntézneho plynu, na základe teoretických výpočtov, prietok oxidačného činidla privedeného do procesu splynovania, bol stanovený na úrovni 8 l∙min-1. Prevádzkové parametre Jednotka Priemerná teplota Celková doba vsádzania Vsadené množstvo Rýchlosť vsádzania Prietok oxidačného činidla (O2) Celková spotreba energie Špecifická spotreba energie Produkcia syntézneho plynu °C min. kg kg∙min-1 m3∙min-1 kWh kWh∙kg-1 m3∙kg-1 Vyhodnotenie merania Experimentálne meranie 1 480 36 4,8 0,133 0,008 3,84 – 4,32 0,8 – 0,9 2 Vsádzka Produkty generované v priebehu splynovacieho procesu syntézny plyn, grafitový a tuhý úlet, 30 kVA Zariadenie troska. Materiál RDF Ľublin Poľsko Navážka vsádzky (kg) Množstvo fúkaného O2 (l/min) Zloženie SP Metan CH4 Vodik H2 Kyslik O2 Dusik N2 Oxid uhličitý CO2 Oxid uholnaty CO Etylen C2H4 Etan C2H6 Acetylen C2H2 C5-8 C4 C3 Výhrevnosť MJ∙Nm-3 4,4 kg RDF + 0.4 kg SiO2 8 8 obj. % 0.82 39.2 0.04 17.4 3.3 39.1 0.068 0.003 0.010 0.007 0.001 0.001 9.52 obj. % 0.26 50.9 0.03 4.25 1.10 43.5 0.006 0.001 0.003 0.005 0.001 0.001 11.10 Predpokladané priemerné zloženie syntézneho plynu produkovaného z RDF odpadu. Produkcia syntézneho plynu na 1kg odpadu : cca 2,00 m 3 SP Výhrevnosť syntézneho plynu : 9,6 MJ.m-3 19,2 MJ.m-3 Zloženie % CO 39,1 H2 39,2 Spotreba elektrickej energie na splynovanie 1kg odpadu: N2 17,4 CO2 3,3 O2 0,04 CH4 0,82 0,8 – 0,9 kWh Zhodnocovanie SP (kogeneračná jednotka, účinnosťe 40 %) energia obsiahnutá v SP vzťahovaná na 1 kg vsádzky : 2,13 kWe 5,33 kWcelkove predpokladané množstvo vitrifikovanej trosky 2 – 8 % hmotnosti vsádzky. Energia SP produkovaná z 1kg odpadu: Predpoklad: Práca reaktora: 300 dní/rok ; 24 h/denne, 7200 h/rok 500t/rok 70 kg/h 80 kVA jednotka plazmového reaktora 3000t/rok 420 kg/h 400 kVA jednotka plazmového reaktora 8600t/rok 1200 kg/h 1000 kVA jednotka plazmového reaktora 80 kVA plazmový reaktor 10 kVA plazmový reaktor 240 kVA plazmový reaktor Monitorovací a riadiaci systém Ďakujem za pozornosť Kontakt: Jaroslav SILVESTRI http://www.silvergas.sk/ E-mail: [email protected]