5 Διεργαςύα πυρόλυςησ

Transcript

1 1 ΠΤΡΟΛΤΗ

2 Πυρόλυςη Η πυρόλυςη εύναι η διαδικαςύα θερμικόσ διϊςπαςησ των ςτερεών αποβλότων - απορριμμϊτων υπό ςυνθόκεσ απουςύασ οξυγόνου ςε θερμοκραςύα ο C. Η πυρόλυςη βαςύζεται ςτη χρόςη μύασ εξωτερικόσ πηγόσ θερμότητασ προκειμϋνου να ενεργοποιηθούν οι ενδόθερμεσ αντιδρϊςεισ θερμικόσ διϊςπαςησ των οργανικών υλικών, ςε ςυνθόκεσ απουςύασ οξυγόνου. Η διϊςπαςη αυτό εύναι αποτϋλεςμα πολλών αντιδρϊςεων οι οπούεσ οδηγούν ςτην παραγωγό αερύων, υγρών και ςτερεών προώόντων. 2

3 Πυρόλυςη ε αντύθεςη με την αποτϋφρωςη και την αεριοπούηςη, οι οπούεσ χαρακτηρύζονται από ϋντονα εξώθερμεσ αντιδρϊςεισ, η διαδικαςύα τησ πυρόλυςησ χαρακτηρύζεται από ϋντονα ενδόθερμεσ αντιδρϊςεισ και κατϊ ςυνϋπεια απαιτεύ τη διαρκό θϋρμανςη από εξωτερικό πηγό θερμότητασ. υχνϊ, λόγω τησ παραπϊνω διαφορϊσ με την αποτϋφρωςη και την αεριοπούηςη, η πυρόλυςη καλεύται και καταςτροφικό απόςταξη (destructive distillation). 3

4 4 Πυρόλυςη Για να εύναι επιτυχόσ η λειτουργύα τησ εγκατϊςταςησ τησ πυρόλυςησ κρύνεται απαραύτητοσ ο ςυνεχόσ ϋλεγχοσ, λόγω των ςύνθετων διεργαςιών που λαμβϊνουν χώρα κατϊ τη μϋθοδο αυτό. Επύςησ, απαιτεύται ςυνεχόσ τροφοδοςύα των ςτερεών αποβλότων τα οπούα δεν πρϋπει να παρουςιϊζουν ςημαντικϋσ διαφοροποιόςεισ ωσ προσ τη ςύςταςό τουσ και εύναι προτιμητϋο να μη περιϋχουν μϋταλλα και γυαλύ. Για το ςκοπό αυτό, η ειςαγωγό των αποβλότων πραγματοποιεύται ύςτερα από επιτυχό εφαρμογό διαλογόσ εύτε ςτην πηγό εύτε μηχανικόσ. Επύςησ, απαραύτητοσ εύναι ο ϋλεγχοσ, όςον αφορϊ τα παραγόμενα υγρϊ προώόντα, για την διαπύςτωςη τησ πληρότητασ των προδιαγραφών εμπορικού καυςύμου, λόγω κυρύωσ τησ περιεκτικότητϊ τουσ ςε υγραςύα.

5 5 Διεργαςύα πυρόλυςησ

6 Πυρόλυςη/Θερμόλυςη Η μϋθοδοσ τησ πυρόλυςησ εμφανύζει πολλϋσ παραλλαγϋσ, μύα εκ των οπούων εύναι η θερμόλυςη. Κατϊ τη διαδικαςύα τησ θερμόλυςησ, το οργανικό κλϊςμα ειςϊγεται ςτο θϊλαμο θερμικόσ επεξεργαςύασ (ςε θερμοκραςύα περύπου 500 o C) μαζύ με μικρό ποςότητα αςβϋςτη. το τελευταύο μϋροσ του θαλϊμου, ςυςςωρεύεται το ςτερεό υπόλειμμα, το οπούο δρα ςαν φύλτρο ενεργού ϊνθρακα για τη δϋςμευςη ρύπων όπωσ τα βαρϋα μϋταλλα κλπ. Σο υδροφθόριο και το υδροχλώριο που ενδεχομϋνωσ παρϊγονται, εξουδετερώνονται από τον αςβϋςτη. 6

7 Πυρόλυςη/Θερμόλυςη Σα παραγόμενα ϊλατα δεςμεύονται από το ςτερεό υπόλειμμα Σο ςτερεό υπόλειμμα ςτη ςυνϋχεια οδηγεύται ςε λουτρό νερού, ςε ςυνθόκεσ απουςύασ αϋρα για να αποφευχθούν αντιδρϊςεισ οξεύδωςησ. Σα δεςμευμϋνα ϊλατα αςβεςτύου διαλύονται ςτο νερό, ενώ με ειδικό επεξεργαςύα μπορούν να απομακρυνθούν τυχόν προςμύξεισ μετϊλλων και ογκώδη υπολεύμματα. Σα παραγόμενα αϋρια βρύςκονται ςε θερμοκραςύα 300 o C και μπορούν να χρηςιμοποιηθούν για να υποκαταςτόςουν μερικώσ, την εξωτερικό πηγό θερμότητασ που απαιτεύται. 7

8 Προϊόντα Πυρόλυςησ Πριν την εφαρμογό τησ μεθόδου εύναι απαραύτητη η προεπεξεργαςύα των ςτερεών αποβλότων, ϋτςι ώςτε ςτο θϊλαμο τησ πυρόλυςησ να οδηγεύται μόνο το οργανικό κλϊςμα (απομϊκρυνςη μετϊλλων, γυαλιού κ.λπ.). Σα τελικϊ προώόντα τησ πυρόλυςησ εύναι τριών ειδών: 1) ρεύμα αερύων, 2) υγρό κλϊςμα 3) ςτερεό υπόλειμμα 8

9 Προϊόντα Πυρόλυςησ 1) Σα αϋρια αποτελούνται από υδρογόνο, μεθϊνιο, μονοξεύδιο του ϊνθρακα, διοξεύδιο του ϊνθρακα και ϊλλα αϋρια που εξαρτώνται από τα ςυγκεκριμϋνα χαρακτηριςτικϊ των ςτερεών αποβλότων που υπόκεινται ςε επεξεργαςύα. 2) Σο υγρό κλϊςμα των αποβλότων αποτελεύται από ϋνα ελαιώδεσ μύγμα, υψηλόσ πυκνότητασ και ιξώδουσ, το οπούο περιϋχει οξικό οξύ, ακετόνη, μεθανόλη και ςύνθετουσ οξυγονωμϋνουσ υδρογονϊνθρακεσ. Με περαιτϋρω επεξεργαςύα, το υγρό κλϊςμα των αποβλότων μπορεύ να χρηςιμοποιηθεύ ωσ ςυνθετικό καύςιμο. 3) Σο ςτερεό υπόλειμμα αποτελεύται από ςχεδόν καθαρό ϊνθρακα που ςυςςωματώνεται με τα αδρανό ςυςτατικϊ που υπϊρχουν ςτα ςτερεϊ απόβλητα. 9

10 Θερμοκρασία ( o C) Προώόντα Πυρόλυςησ Η κατανομό των προώόντων μεταξύ αερύων, υγρών και ςτερεών διαφοροποιεύται ςημαντικϊ ανϊλογα με τισ μεταβολϋσ τησ θερμοκραςύασ πυρόλυςησ. Με την αύξηςη τησ θερμοκραςύασ, μειώνεται ςημαντικϊ το ποςοςτό των ςτερεών και ςε μικρό βαθμό το ποςοςτό των υγρών, ενώ αυξϊνεται η παρουςύα των αερύων προώόντων. Πίνακας 1. Καηανομή πποφόνηυν ζε ζσέζη με ηη θεπμοκπαζία πςπόλςζηρ Ποσοστό αερίων (%) Ποσοστό υγρών (%) Ποσοστό στερεών (%) ,33 61,08 24, ,64 59,18 21, ,69 59,67 17, ,36 58,70 17,67 10

11 Προώόντα Πυρόλυςησ Η ςύςταςη των αερύων, ςε ςυνϊρτηςη με τη θερμοκραςύα πυρόλυςησ παρουςιϊζεται ςτον Πύνακα 2. Όπωσ φαύνεται, η ϊνοδοσ τησ θερμοκραςύασ οδηγεύ ςε αύξηςη τησ περιεκτικότητασ του υδρογόνου και του αιθυλενύου και ςε μεύωςη τησ παρουςύασ διοξειδύου του ϊνθρακα. Αξιοςημεύωτη εύναι επύςησ και η ςυμπεριφορϊ του μεθανύου, όπου για μεςαύεσ θερμοκραςιακϋσ τιμϋσ αυξϊνεται και για μεγϊλεσ τιμϋσ μειώνεται και πϊλι. Πίνακας 2. Σύζηαζη αεπίυν ζε ζσέζη με ηη θεπμοκπαζία πςπόλςζηρ ΑΕΡΙΟ (% κ.ο.) 485 o C 650 o C 815 o C 930 o C 11 H 2 5,56 16,58 28,55 32,48 CH 4 12,43 15,91 13,73 10,45 CO 33,5 30,49 34,12 35,25 CO 2 44,77 31,78 20,59 18,31 C 2 H 4 0,45 2,18 2,24 2,43 C 2 H 6 3,03 3,06 0,77 1,07

12 Προβλήματα Λειτουργίασ υςτημάτων Πυρόλυςησ ΑΑ 12 Μόνο ϋνα πλόρουσ κλύμακασ ςύςτημα πυρόλυςησ ΑΑ ϋχει καταςκευαςτεύ ςτισ Ηνωμϋνεσ Πολιτεύεσ, ςτο Εl Cajon τησ California και ϋκλειςε μετϊ τα πρώτα δύο χρόνια τησ λειτουργύασ του επειδό δεν πϋτυχε τουσ αρχικούσ λειτουργικούσ ςτόχουσ του (παραγωγό πωλόςιμου ελαύου πυρόλυςησ). Αποτυχύα του ςυςτόματοσ προεπεξεργαςύασ να επιτύχει τισ προδιαγραφϋσ καθαρότητασ (γυαλύ, αλουμύνιο) Σο παραχθϋν ϋλαιο εύχε υγραςύα 52%, αντύ του 14% που εύχε προβλεφθεύ από τισ πιλοτικϋσ δοκιμϋσ. Λόγω τησ αυξημϋνησ υγραςύασ υπόρξε μεύωςη τησ ενεργειακόσ ικανότητασ ςε 8400 kj/kg, αντύ των kj/kg που εύχαν προβλεφθεύ από τισ πιλοτικϋσ δοκιμϋσ.

13 Προβλήματα Λειτουργίασ υςτημάτων Πυρόλυςησ ΑΑ Η ανϊλυςη από τη λειτουργύα τησ μονϊδασ πυρόλυςησ, δεύχνει ότι απαντώνται κυρύωσ δύο προβλόματα: i. παρατηρεύται δυςκολύα ςτην απομϊκρυνςη μετϊλλων και γυαλιού, γεγονόσ που επιφϋρει ςημαντικό αύξηςη των λειτουργικών εξόδων τησ μονϊδασ και προώποθϋτει την επιτυχό εφαρμογό διαλογόσ ςτην πηγό ό μηχανικόσ διαλογόσ ii. παρατηρεύται δυςκολύα ςτην επύτευξη προδιαγραφών εμπορικού καυςύμου για τα παραγόμενα υγρϊ προώόντα, κυρύωσ λόγω τησ υψηλόσ υγραςύασ που περιϋχουν. 13

14 Προβλήματα Λειτουργίασ υςτημάτων Πυρόλυςησ ΑΑ Παρόλα αυτϊ, η πυρόλυςη διερευνϊται ςε ςημαντικό βαθμό διεθνώσ και επιδιώκεται η μετατροπό τησ ςε τεχνολογύα μεγϊλησ κλύμακασ. Ιδιαύτερη ςημαςύα δύδεται ςτην τεχνολογύα τησ θερμόλυςησ η οπούα ςυγκεντρώνει ςυγκριτικϊ πλεονεκτόματα ςε ςχϋςη με την αποτϋφρωςη. τον Πύνακα 3 παρουςιϊζεται μια ςυνοπτικό ςύγκριςη μεταξύ αποτϋφρωςησ και θερμόλυςησ 14

15 Πίνακασ 3. Σφγκριςη αποτέφρωςησ πυρόλυςησ/θερμόλυςησ ΠΑΡΑΜΕΣΡΟΙ ΑΠΟΣΕΥΡΩΗ ΘΕΡΜΟΛΤΗ Σεχνολογύα αντιρρύπανςησ αερύων ύνθετη, πολυδϊπανη Απλό, λόγω απουςύασ διοξινών, φουρανών, PCBs, κλπ. εκπομπών Αϋριεσ εκπομπϋσ m 3 /ton απορριμμϊτων 700 m 3 /ton απορριμμϊτων Τγρϊ απόβλητα Απαιτούν ειδικό επεξεργαςύα Σο υγρό απόβλητο περιϋχει για την αςφαλό τουσ διϊθεςη CaCl 2 και μπορεύ να προωθηθεύ τερεό υπόλειμμα Απαιτόςεισ νερό ςε 30 kg/ ton απορριμμϊτων που απαιτούν διϊθεςη με προδιαγραφϋσ επικινδύνων αποβλότων (προϋρχονται από τα ςυςτόματα καθαριςμού των αερύων) Τπόλειμμα για ΦΤΣΑ 20-25% κ.β. των απορριμμϊτων Αρκετϋσ ςτη χημικό βιομηχανύα 330 kg/ ton απορριμμϊτων, με περιεκτικότητα ςε ϊνθρακα 60-70% που μπορεύ να αξιοποιηθεύ ωσ καύςιμο. Σϋφρα 1-2% κ.β. των απορριμμϊτων Ελϊχιςτεσ 15

16 Πλεονεκτήματα τησ τεχνικήσ τησ πυρόλυςησ Η θερμοκραςύα διϊςπαςησ εύναι αρκετϊ χαμηλότερη από τη θερμοκραςύα καύςησ, με ανϊλογη αρκετϊ επύςησ μικρότερησ θερμικόσ καταπόνηςησ τησ όλησ εγκατϊςταςησ Η διϊςπαςη πραγματοποιεύται ςε αναγωγικό ατμόςφαιρα και όχι ςε οξειδωτικό όπωσ η καύςη. Η ύπαρξη μικρότερησ ποςότητασ οξυγόνου ϋχει παρϊλληλα ςαν αποτϋλεςμα χαμηλότερεσ αϋριεσ εκπομπϋσ. Σα περιεχόμενα μϋταλλα ςτα απορρύμματα δεν οξειδώνονται κατϊ τη πυρόλυςη και επομϋνωσ εύναι ευκόλωσ εμπορεύςιμα Από την καύςη του αερύου τησ πυρόλυςησ δεν παρϊγεται τϋφρα και ο καθαριςμόσ των απαερύων εύναι απλούςτεροσ Ο αρχικόσ όγκοσ των απορριμμϊτων μειώνεται περιςςότερο απ ότι ςτην καύςη. 16

17 Μειονεκτήματα τησ τεχνικήσ τησ πυρόλυςησ Οι εγκαταςτϊςεισ καθαριςμού των αερύων και των υγρών αποβλότων απαιτούν μεγϊλο κόςτοσ. το παρόν ςτϊδιο, η εφαρμογό τησ μεθόδου ςε ευρεύα κλύμακα εύναι περιοριςμϋνη, καθώσ οι περιςςότερεσ μονϊδεσ πυρόλυςησ εύναι πιλοτικόσ και εργαςτηριακόσ κλύμακασ. 17

18 18 ΑΕΡΙΟΠΟΙΗΗ

19 Αεριοποίηςη 19 Η αεριοπούηςη εύναι μια διαδικαςύα ατελούσ καύςησ ςτην οπούα τα ςτερεϊ απόβλητα υπόκεινται ςε θερμικό επεξεργαςύα με χρόςη οξυγόνου, ςε ποςότητα μικρότερη από τη ςτοιχειομετρικϊ απαιτούμενη. Με την αεριοπούηςη επιτυγχϊνεται η παραγωγό ενόσ καύςιμου αερύου πλούςιο ςε υδρογόνο, μονοξεύδιο του ϊνθρακα και διοξεύδιο του ϊνθρακα και λιγότερο ςε κορεςμϋνουσ υδρογονϊνθρακεσ (κυρύωσ μεθϊνιο). κοπόσ τησ μεθόδου εύναι η μϋγιςτη απελευθϋρωςη CO και H 2 Σο μεύγμα του CO και H 2 εύναι γνωςτό ωσ αϋριο ςύνθεςησ (synthesis gas ό syngas).

20 Αεριοποίηςη Θεωρητικϊ, η διεργαςύα τησ αεριοπούηςησ εύναι το επόμενο ςτϊδιο τησ πυρόλυςησ, όπου ςτο ςτϊδιο αυτό το υπολειμματικό κωκ οξειδώνεται ςε θερμοκραςύεσ μεγαλύτερεσ από 800 o C. Ωσ μϋςο αεριοπούηςησ χρηςιμοποιεύται ατμόσ, CO 2, O 2 ό αϋρασ. Η διαφορϊ ανϊμεςα ςτην αεριοπούηςη και την πυρόλυςη ϋγκειται ςτο γεγονόσ ότι κατϊ την αεριοπούηςη τροφοδοτεύται πρόςθετο καύςιμο αϋριο για την επιπλϋον μετατροπό των οργανικών υπολειμμϊτων ςε αϋρια προώόντα Η ταχύτητα τησ αντύδραςησ αεριοπούηςησ εξαρτϊται από την θερμοκραςύα, το πορώδεσ, τη διϊμετρο των πόρων και την εςωτερικό δομό τησ καύςιμησ ύλησ. 20

21 Αεριοποίηςη 21 Οι κύριεσ αντιδρϊςεισ που πραγματοποιούνται κατϊ τη διαδικαςύα τησ αεριοπούηςησ εύναι οι εξόσ: C + O 2 --> CO 2 C + H 2 O --> CO + H 2 CO + H 2 O --> CO 2 + H 2 C + CO 2 --> 2CO (εξώθερμη)- οξεύδωςη (ενδόθερμη)- Αντύδραςη εξϊτμιςησ νερού (εξώθερμη) (ενδόθερμη) Αντύδραςη Boudouard C + 2H 2 --> CH 4 (εξώθερμη)- Αντύδρ. ςχηματιςμού μεθανύου Η θερμότητα η οπούα ςυντηρεύ τη ςυνολικό διαδικαςύα τησ αεριοπούηςησ παρϊγεται από τισ εξώθερμεσ αντιδρϊςεισ, ενώ το μονοξεύδιο του ϊνθρακα και το υδρογόνο, δηλαδό τα κύρια ςυςτατικϊ του παραγόμενου αερύου, δημιουργούνται από τισ ενδόθερμεσ αντιδρϊςεισ.

22 Προϊόντα τησ αεριοποίηςησ Σα τελικϊ προώόντα τησ αεριοπούηςησ εύναι: Αϋριο πλούςιο ςε μονοξεύδιο του ϊνθρακα, υδρογόνο και κορεςμϋνουσ υδρογονϊνθρακεσ (κυρύωσ μεθϊνιο) που μπορεύ να χρηςιμοποιηθεύ ωσ καύςιμο. τερεό υπόλειμμα που αποτελεύται από ϊνθρακα και αδρανό. υμπυκνωμϋνο υγρό υπόλειμμα, με χαρακτηριςτικϊ και ςύςταςη παρόμοια με αυτό που παρϊγεται κατϊ την πυρόλυςη. 22

23 Αζρια προϊόντα τησ αεριοποίηςησ (με ηποθοδοζία αέπα) Οι εγκαταςτϊςεισ αεριοπούηςησ λειτουργούν εύτε με τροφοδοςύα αϋρα εύτε με τροφοδοςύα καθαρού οξυγόνου. την περύπτωςη που υπϊρχει τροφοδοςύα με αϋρα, το παραγόμενο αϋριο εμφανύζει τη ςύςταςη που δύδεται ςτον Πύνακα 4. Λόγω τησ παρουςύασ του αζώτου, η θερμογόνοσ δύναμη του αϋριου προώόντοσ εύναι χαμηλό. Πίνακας 4. Σύςταςη αέριου προΰόντοσ αεριοποίηςησ (με τροφοδοςία αέρα) 23 Ένωση Ποσοστό (% κ.ο.) CO 2 10 CO 20 H 2 15 CH 4 2 N 2 53

24 Αέρια προϊόντα της αεριοποίησης (με ηποθοδοζία οξςγόνος) την περύπτωςη όμωσ, που η τροφοδοςύα εύναι καθαρό οξυγόνο, το ενεργειακό περιεχόμενο του αερύου προώόντοσ αυξϊνεται ςημαντικϊ και μια τυπικό ςύςταςό του εύναι η εξόσ: Πίνακας 5. Σύζηαζη αέπιος πποφόνηορ αεπιοποίηζηρ (με ηποθοδοζία οξςγόνος) Ένωση Ποσοστό (% κ.ο.) CO 2 14 CO 50 H 2 30 CH 4 4 C x H y 1 N

25 Αζριο ςφνκεςθσ 25 Σο παραγόμενο αϋριο μπορεύ να χρηςιμοποιηθεύ με διϊφορουσ τρόπουσ: Καύςη για παραγωγό ατμού: το πλεονϋκτημα που παρουςιϊζετι ϋναντι τησ αποτϋφρωςησ εύναι ότι τα αϋρια καθαρύζονται πριν την καύςη δύνοντασ ϋτςι τη δυνατότητα λειτουργύασ του ατμολϋβητα ςε υψηλότερεσ θερμοκραςύεσ ώςτε να επιτυγχϊνονται και βελτιωμϋνεσ αποδόςεισ ςε ηλεκτρικό ενϋργεια Τροφοδοςύα ςε μηχανϋσ εςωτερικόσ καύςησ που κινεύ ηλεκτρογεννότρια: Η απόδοςη ςε ηλεκτρικό ενϋργεια μπορεύ να ξεπερϊςει το 40%, αλλϊ προώποθϋτει πολύ καλό καθαριςμό των αερύων πριν τη τροφοδοςύα τησ μηχανόσ

26 Αζριο ςφνκεςθσ Κύνηςη αεριοςτροβύλου και ατμοπαραγωγό ςε ςυνδυαςμϋνο κύκλο. Και η μϋθοδοσ αυτό προώποθϋτει πολύ καλό καθαριςμό των αερύων πριν τη τροφοδοςύα. Διοχϋτευςη ςτο δύκτυο αερύου πόλησ: Απαραύτητη προώπόθεςη ο καλόσ καθαριςμόσ και η ςταθερό ποιότητα. Παροχό αερύου ςε βιομηχανύα (π.χ. τςιμεντοβιομηχανύα) για απευθεύασ καύςη ςε εςτύα Παροχό αερύου ςε βιομηχανύα για ατμοπαραγωγό κλπ. Έχει παρατηρηθεύ ότι για κϊθε τόνο απορριμμϊτων παρϊγονται περύπου 500 kwh ηλεκτρικόσ ενϋργειασ και διπλϊςια ποςότητα θερμικόσ ενϋργειασ 26

27 Εγκαταςτάςεισ αεριοποίηςησ Οι βαςικού τύποι εγκαταςτϊςεων αεριοπούηςησ εύναι οι ακόλουθοι: i. Κάκετθσ ςτακερισ κλίνθσ ii. Οριηόντιασ ςτακερισ κλίνθσ iii.ρευςτοποιθμζνθσ κλίνθσ iv.πολλαπλών εςτιών v. Περιςτρεφόμενου κλιβάνου Οι πιο διαδεδομϋνεσ εύναι οι εγκαταςτϊςεισ κϊθετησ και οριζόντιασ ςταθερόσ κλύνησ και οι ρευςτοποιημϋνησ κλύνησ. 27

28 Εγκαταςτάςεισ κάθετησ κλίνησ Οι εγκαταςτϊςεισ αυτϋσ ϋχουν οριςμϋνα ςημαντικϊ πλεονεκτόματα, όπωσ η ευκολύα ςτη λειτουργύα τουσ και το μικρό κόςτοσ επϋνδυςησ που απαιτεύται. Παρουςιϊζουν όμωσ το βαςικό μειονϋκτημα ότι λειτουργούν μόνο με ομοιόμορφο και ομοιογενϋσ υλικό ωσ καύςιμο, όπωσ εύναι το RDF. Σο αϋριο προώόν τησ εγκατϊςταςησ εύναι χαμηλόσ θερμογόνου δύναμησ, παρϊγονται μικρϋσ ποςότητεσ υγρών και ςημαντικϋσ ςτερεών προώόντων. 28

29 Εγκαταςτάςεισ κάθετησ κλίνησ Με βϊςη τα αποτελϋςματα πιλοτικών εφαρμογών για μονϊδεσ που λειτουργούςαν ςε θερμοκραςύα o C, αποδεύχθηκε ότι: Σο παραγόμενο ςτερεό υπόλειμμα ϋχει μεγϊλη προςροφητικό ικανότητα και μπορεύ να χρηςιμοποιηθεύ ςε εγκαταςτϊςεισ τριτοβϊθμιου καθαριςμού νερών και λυμϊτων. Σο αϋριο προώόν μπορεύ να χρηςιμοποιηθεύ ωσ καύςιμο ςε μηχανϋσ καύςησ πετρελαύου, ςε αναλογύα 4:1, με την απόδοςη τησ μηχανόσ να φτϊνει το 76% τησ απόδοςησ που θα εύχε εϊν γινόταν αποκλειςτικό χρόςη πετρελαύου. 29

30 30 Τυπικό διϊταξη καυςύμων ςε εγκατϊςταςη αεριοπούηςησ κϊθετησ κλύνησ

31 Εγκαταςτάςεισ οριζόντιασ κλίνησ Οι εγκαταςτϊςεισ οριζόντιασ ςταθερόσ κλύνησ αποτελούν τον ευρύτερα διαδεδομϋνο τύπο αεριοπούηςησ Η εγκατϊςταςη αυτό αποτελεύται από δύο μϋρη: τον κύριο θϊλαμο αεριοπούηςησ των αποβλότων και το θϊλαμο καύςησ (του παραγόμενου αερύου) 31

32 Εγκαταςτάςεισ οριζόντιασ κλίνησ 32 τον κύριο θϊλαμο, λαμβϊνει χώρα αεριοπούηςη του οργανικού υλικού υπό αυςτηρϊ καθοριςμϋνη αναλογύα ϊνθρακα προσ οξυγόνο (αϋρα), ϋτςι ώςτε να επιτυγχϊνεται ατελόσ καύςη. τη ςυνϋχεια, το χαμηλού ενεργειακού περιεχόμενου αϋριο προώόν οδηγεύται ςτο θϊλαμο καύςησ, όπου υπόκειται ςε θερμικό επεξεργαςύα με περύςςεια οξυγόνου. Σα καυςαϋρια του θαλϊμου καύςησ εύναι προώόντα πλόρουσ καύςησ, ϋχουν θερμοκραςύεσ που κυμαύνονται από 650 o C o C και μπορούν να αξιοποιηθούν μϋςω ανϊκτηςησ τησ περιεχόμενησ ςε αυτϊ ενϋργειασ εύτε με παραγωγό ατμού εύτε θερμού νερού.

33 Εγκαταςτάςεισ οριζόντιασ κλίνησ Με κατϊλληλη ρύθμιςη τησ ταχύτητασ ειςόδου του αϋρα ςτο θϊλαμο αεριοπούηςησ επιτυγχϊνεται μεύωςη τησ τύρβησ, με τελικό αποτϋλεςμα να μειώνεται η περιεκτικότητα του αερύου καυςύμου ςε ςωματύδια και να μειώνονται αιςθητϊ οι εκπομπϋσ, ςε ςχϋςη με τισ ςυμβατικϋσ μονϊδεσ αποτϋφρωςησ. 33

34 34 Εγκατάσταση οριζόντιας κλίνης

35 Ρυπαντζσ που εμφανίηονται ςτο αζριο προϊόν τθσ διεργαςίασ τθσ αεριοποίθςθσ Σόςο η παρουςύα όςο και η ςύςταςό τουσ εξαρτϊται από τη ςύνθεςη του καυςύμου, δηλαδό των ειςαγόμενων απορριμμϊτων και την ακολουθούμενη κϊθε φορϊ διαδικαςύα αεριοπούηςησ. υγκεκριμϋνα το αϋριο προώόν περιϋχει: πιζζώδη σλικά αλογόνα βαρέα μέηαλλα και αλκαλικές ενώζεις. 35

36 Ρυπαντζσ /πιςςώδη υλικά όταν τα αςτικϊ ςτερεϊ απόβλητα αεριοποιούνται, παρϊγονται ςημαντικϊ ποςοςτϊ πύςςασ. Ωσ πύςςα θεωρεύται οποιαδόποτε ςυμπυκνώςιμη ό μη οργανικό ύλη ςτο ρεύμα των προώόντων και αποτελεύται κατϊ ϋνα μεγϊλο μϋροσ από αρωματικϋσ ενώςεισ. Εϊν το εν λόγω κλϊςμα τησ οργανικόσ ύλησ αφεθεύ να ςυμπυκνωθεύ (εύροσ θερμοκραςιών ςυμπύκνωςησ 200 C C) μπορεύ να προκαλϋςει ςημαντικϋσ βλϊβεσ, όπωσ να απενεργοποιόςει τα ςυςτόματα απομϊκρυνςησ του θεύου, να διαβρώςει τουσ ςυμπιεςτϋσ, τουσ εναλλϊκτεσ θερμότητασ, τα κεραμικϊ φύλτρα, και να προκαλϋςει βλϊβεσ ςτουσ αεριοςτρόβιλουσ και ςτισ μηχανϋσ. 36

37 Ρυπαντζσ /Βαρζα μζταλλα 37 Ο υδρϊργυροσ (Hg) για παρϊδειγμα, βρύςκεται ςτην τϋφρα και εύναι πιθανό να εύναι ςε ςτοιχειώδη μορφό. την περύπτωςη των οξειδωτικών αντιδρϊςεων αεριοπούηςησ, η παρουςύα του HCl και του Cl 2 μπορούν να ϋχουν ςαν αποτϋλεςμα τον ςχηματιςμό HgCl 2 Σα πτητικϊ βαρϋα μϋταλλα που δεν ςυλλϋγονται ςτο ςύςτημα καθαριςμού του παραγόμενου αερύου μπορούν να ςυςςωρευτούν ςτο περιβϊλλον με επικύνδυνεσ ςυνϋπειεσ για την ανθρώπινη υγεύα. Για αυτόν τον λόγο, ο υδρϊργυροσ πρϋπει να απομακρύνεται από το αϋριο προώόν πριν από την καύςη. Ωςτόςο, ςτισ εγκαταςτϊςεισ αεριοπούηςησ, τα βαρϋα μϋταλλα προςροφώνται κατϊ τη διϊρκεια τησ ψύξησ του παραγόμενου αερύου.

38 Ρυπαντζσ / Αλογόνα - όξινα αζρια Αλογόνα - όξινα αϋρια: Κατϊ την αεριοπούηςη των αςτικών ςτερεών αποβλότων, το χλώριο (Cl 2 ) και το βρώμιο (Br 2 ) που βρύςκεται ςε αυτϊ μετατρϋπεται κυρύωσ ςε HCl και HBr, αντύςτοιχα. Και τα δύο απομακρύνονται εύκολα ςε όλα τα ςύγχρονα ςυςτόματα καθαριςμού και ωσ εκ τούτου δεν προκαλούν προβλόματα εκπομπών. Ένα ςημαντικό πλεονϋκτημα τησ αεριοπούηςησ εύναι ότι πραγματοποιεύται ςε αναγωγικό ατμόςφαιρα, γεγονόσ το οπούο αποτρϋπει την οξεύδωςη των ενώςεων του θεύου και του αζώτου. 38

39 Ρυπαντζσ / Αλκαλικζσ ενώςεισ Αλκαλικϋσ ενώςεισ: η παρουςύα αλκαλικών ενώςεων κατϊ την αεριοπούηςη των αςτικών ςτερεών αποβλότων μπορεύ να προκαλϋςει υαλοπούηςη των εναποθϋςεων ςτο λϋβητα ό ςτο θϊλαμο αεριοπούηςησ, δημιουργώντασ κατϊ αυτόν τον τρόπο ςυςςωματώματα. Σα βαςικϊ ςτοιχεύα που προκαλούν την υαλοπούηςη εύναι το κϊλιο (Κ), το νϊτριο (Νa) και το πυρύτιο (Pt). Η παρουςύα αλκαλικών μετϊλλων ςτισ διαδικαςύεσ καύςησ και αεριοπούηςησ εύναι γνωςτό για τη δημιουργύα διαφόρων λειτουργικών προβλημϊτων. 39

40 Περιοριςμοί ςτη διαδικαςία τησ αεριοποίηςησ 40 Οριςμϋνοι περιοριςμού χαρακτηρύζουν τη διεργαςύα τησ αεριοπούηςησ, ιδιαύτερα όςον αφορϊ την αεριοπούηςη τησ βιομϊζασ. Η περιεκτικότητα ςε υγραςύα, το μϋγεθοσ των υλικών που ειςϊγονται και το ςύςτημα τροφοδοςύασ καυςύμων αποτελούν κϊποιουσ από τουσ πιο ςημαντικούσ περιοριςμούσ. Σα καύςιμα με υψηλό περιεκτικότητα ςε υγραςύα οδηγούν ςε χαμηλότερη θερμοκραςύα λειτουργύασ του αντιδραςτόρα, λόγω του ποςού ενϋργειασ που απαιτεύται για τη ξόρανςη του ειςαγόμενου καυςύμου, η οπούα με τη ςειρϊ τησ ςυνεπϊγεται ςτην παραγωγό ενόσ χαμηλότερου τόςο ενεργειακϊ όςο και ποςοτικϊ αερύου ςύνθεςησ.

41 Περιοριςμοί ςτη διαδικαςία τησ αεριοποίηςησ Ο μηχανιςμόσ τροφοδοςύασ που απαιτεύται, καθορύζεται από το μϋγεθοσ, το ςχόμα, την πυκνότητα, την περιεκτικότηα ςε υγραςύα και γενικότερα τη ςύνθεςη των τροφοδοτούμενων αποβλότων. ε χαμηλϋσ θερμοκραςύεσ λειτουργύασ του αντιδραςτόρα αεριοπούηςησ, μερικϊ μϋταλλα που βρύςκονται ςτο ειςαγόμενο καύςιμο (απόβλητα) μπορούν να προκαλϋςουν ςυςςώρευςη, καθώσ δε μεταςχηματύζονται - διαςπώνται ςτισ θερμοκραςύεσ αυτϋσ. 41

42 ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΛΑΜΑΣΟ Αεριοποίηςη/υαλοποίηςη με την τεχνική πλάςματοσ 42

43 43 Tεχνολογία πλάσματος Ειςαγωγι Φώρεσ προηγμϋνεσ, όςον αφορϊ τη διαχεύριςη των αποβλη των, εξετα ζουν την τεχνολογι α του πλα ςματοσ για τη διαχει ριςη νοςοκομειακων αποβλη των, ελαςτικων αυτοκινη των, επικι νδυνων αποβλη των, αποβλη των πλοι ων κλπ., καθωσ η με θοδοσ αυτη θεωρει ται μια καινοτο μοσ και αποτελεςματικη λυ ςη για το προ βλημα τησ διαχει ριςησ των αποβλη των. Σην τελευταύα δεκαετύα, ξεκύνηςε η εφαρμογό τησ τεχνολογύασ πλϊςματοσ με ςκοπό τη διαχεύριςη ευρϋουσ φϊςματοσ ρευμϊτων αποβλότων, ςυμπεριλαμβανομϋνων και των οικιακών απορριμμϊτων. Σϋτοιου εύδουσ τεχνολογύεσ, όςον αφορϊ τη διαχεύριςη των αποβλότων, ξεκύνηςαν εύτε ςε πειραματικό εύτε ςε εμπορικό κλύμακα ςτην Ιαπωνύα και ςτη ςυνϋχεια ςε Αμερικό και Ευρώπη

44 Πλεονεκτήματα της τεχνολογίας πλάσματος Οι τεχνολογύεσ πλϊςματοσ χαρακτηρύζονται από αρκετϊ προτερόματα εκ των οπούων τα πιο ςημαντικϊ εύναι τα ακόλουθα: i. ικανότητα επεξεργαςύασ ενόσ μεγϊλου φϊςματοσ αποβλότων, ευρύτερο από κϊθε ϊλλη τεχνολογύα ii. iii. τα ςτερεα υπολει μματα ει ναι υαλωδη και αδρανη και ο χι υπο μορφη ςτα χτησ, καθιςτωντασ ε τςι δυνατη την επαναχρηςιμοποι ηςη τουσ δυνατη αντιμετωπιςη τησ μεθο δου αυτη σ απο την κοινη γνωμη και γενικο τερα την κοινωνι α, ωσ μι α διεργαςι α περιβαλλοντικα φιλικο τερη απο τισ κλαςςικϋσ τεχνολογύεσ διαχεύριςησ των αποβλότων 44

45 Πλεονεκτήματα της τεχνολογίας πλάσματος 45 iv. Με τισ υψηλε σ θερμοκραςι εσ που αναπτυ ςςονται ςτισ διεργαςι εσ πλα ςματοσ, θεωρει ται ο τι προκαλει ται καλυ τερη αποδο μηςη των αποβλη των ςε ςυ γκριςη με τισ διεργαςι εσ που χαρακτηρι ζονται με χαμηλο τερεσ θερμοκραςι εσ, γεγονο σ το οποι ο οδηγει ςτο ςυμπε ραςμα ο τι τε τοιου ει δουσ ςυςτη ματα προκαλου ν λιγο τερουσ κινδυ νουσ για το περιβα λλον και την ανθρωπινη υγει α v. τα ςυςτόματα πλϊςματοσ εύναι ικανϊ να διαχειριςτούν αρκετούσ τύπουσ απορριμμϊτων, όπωσ απο βλητα με υψηλη περιεκτικο τητα ςε νερο, κα τι που δεν ει ναι εφικτο ςτισ α λλεσ μεθο δουσ θερμικη σ επεξεργαςι ασ αποβλη των.

46 πλάςμα 46 Ο όροσ πλϊςμα αναφϋρεται ςε κϊθε αϋριο του οπούου τουλϊχιςτον ϋνα ποςοςτό των ατόμων ό μορύων του εύναι ιονιςμϋνο. Ο ιονιςμόσ αυτόσ μπορεύ να πραγματοποιηθεύ με ποικύλουσ τρόπουσ. την περύπτωςη τησ επεξεργαςύασ των αποβλότων με την τεχνολογύα πλϊςματοσ, το αϋριο μεταπύπτει ςτην κατϊςταςη του πλϊςματοσ με τη βοόθεια τησ θερμότητασ, που δημιουργεύται από την ηλεκτρικό αντύςταςη του τόξου ςτόλησ πλϊςματοσ. Σο τόξο αυτό βρύςκεται μεταξύ των δύο ηλεκτροδύων, τησ ανόδου και τησ καθόδου και αποτελεύται από ϋνα ηλεκτρικϊ αγώγιμο αϋριο, μετατρϋποντασ ϋτςι τον ηλεκτριςμό ςε θερμότητα. Με τον τρόπο αυτό, επιτυγχϊνονται πολύ υψηλότερεσ θερμοκραςύεσ, ςε ςχϋςη με τισ υπόλοιπεσ τεχνικϋσ θερμικόσ επεξεργαςύασ. Πιο ςυγκεκριμϋνα η μϋςη θερμοκραςύα του αερύου μπορεύ να υπερβεύ τουσ 6000 o C

47 47 Σο πλϊςμα δημιουργεύται όταν τα μόρια του αερύου αναγκϊζονται ςε προςκρου ςεισ υψηλη σ ενε ργειασ με φορτιςμε να ηλεκτρο νια, ε χοντασ ωσ αποτε λεςμα τη δημιουργι α φορτιςμε νων ςωματιδι ων. Αυτο ςυμβαι νει ο ταν ε να αε ριο εκτι θεται ςε πεδι α υψηλη σ ενε ργειασ, ο πωσ μι α ηλεκτρικη εκκε νωςη που ςυμβαι νει μεταξυ δυ ο ηλεκτροδι ων. Οι κρου ςεισ μεταξυ των φορτιςμε νων ςωματιδι ων παρα γουν θερμο τητα και ε να το ξο φωτο σ ςαν αςτραπη, που ονομα ζεται πλα ςμα.

48 πλάςμα 48 Σο αϋριο ςε κατϊςταςη πλϊςματοσ παρουςιϊζει πολύ μεγαλύτερη χημικό δραςτικότητα ςυγκριτικϊ με τα περιςςότερα αϋρια ςε μεγϊλεσ θερμοκραςύεσ και πιϋςεισ και μπορεύ να διαδραματύςει ςημαντικό ρόλο ςε μια ποικιλύα χημικών διαδικαςιών. Σα πλεονεκτόματα από τη χρηςιμοπούηςη τησ τεχνολογύασ αυτόσ προκύπτουν κατϊ κύριο λόγο από την υψηλό κινητικό ενϋργεια που χαρακτηρύζει τα ιόντα και τα ηλεκτρόνια του πλϊςματοσ αλλϊ και τα ϊτομα του ουδετϋρου αερύου. Η μερικό μεταφορϊ αυτόσ τησ ενϋργειασ ςτισ χημικϋσ ενώςεισ κϊνει δυνατϋσ χημικϋσ αντιδρϊςεισ, οι οπούεσ δεν θα μπορούςαν να ενεργοποιηθούν από τισ εξώθερμεσ αντιδρϊςεισ των ςυμβατικών διαδικαςιών καύςησ.

49 αεριοποίθςθ/υαλοποίθςθ 49 Yπό την επύδραςη των πολύ υψηλών θερμοκραςιών, το οργανικό κλϊςμα των αποβλότων αεριοποιεύται και ςχηματύζει το αϋριο ςύνθεςησ (μύγμα μονοξειδύου του ϊνθρακα και υδρογόνου) και απαϋρια. Ο χρόνοσ που απαιτεύται προκειμϋνου να λϊβει χώρα η καταςτροφό των οργανικών ενώςεων εξαρτϊται από την επύτευξη τησ επιθυμητόσ θερμοκραςύασ και το χρόνο παραμονόσ των οργανικών ενώςεων ςτην ιονιςμϋνη ατμόςφαιρα ό ςε υψηλό θερμοκραςύα. Παρϊλληλα, το ανόργανο μϋροσ των αποβλότων μετατρϋπεται ςε τηγμϋνο υπόλειμμα, το οπούο μετϊ από ψύξη ςχηματύζει ϋνα ςταθερό, αδρανϋσ, υψηλόσ πυκνότητασ υαλώδεσ υλικό.

50 Εγκαταςτάςεισ αεριοποίθςθσ πλάςματοσ Τπϊρχουν δύο γενικϋσ κατηγορύεσ εγκαταςτϊςεων αεριοπούηςησ πλϊςματοσ: i. οι εγκαταςτϊςεισ ςτισ οπούεσ η πηγό πλϊςματοσ, π.χ. τα ηλεκτρόδια, περιϋχεται εντόσ του κύριου αντιδραςτόρα μετατροπόσ των αποβλότων και ii. οι εγκαταςτϊςεισ ςτισ οπούεσ η πηγό πλϊςματοσ εύναι εξωτερικό του κύριου αντιδραςτόρα μετατροπόσ των αποβλότων και χρηςιμοποιεύται ωσ πηγό θερμών αερύων και το ςύςτημα αυτό ςυχνϊ αναφϋρεται ωσ αεριοπούηςη υποβοηθούμενη με πλϊςμα 50

51 51 Διάγραμμα ροής ηης αεριοποίηζης πλάζμαηος

52 52 Διάγραμμα ροής ηης αεριοποίηζης, σποβοηθούμενη με πλάζμα

53 Διεργασία αεριοποίησης πλάσματος Μια μονϊδα επεξεργαςύασ αποβλότων βαςιζόμενη ςτην τεχνολογύα αεριοπούηςησ πλϊςματοσ αποτελεύται από τρύα βαςικϊ τμόματα: Το κφριο ςφςτθμα πλάςματοσ το ςφςτθμα κακαριςμοφ του πρωτογενοφσ αερίου ςφνκεςθσ το ςφςτθμα ανάκτθςθσ ενζργειασ. 53

54 Διεργασία αεριοποίησης πλάσματος το κύριο ςύςτημα πλϊςματοσ, λαμβϊνει χώρα η μετατροπό του οργανικού κλϊςματοσ των αποβλότων ςε αϋριο ςύνθεςησ ςύμφωνα με τισ αντιδρϊςεισ αεριοπούηςησ, ενώ το ανόργανο κλϊςμα των αποβλότων μετατρϋπεται λόγω των υψηλών θερμοκραςιών ςε υαλώδεσ αδρανϋσ υλικό. Σο παραγόμενο αϋριο ςύνθεςησ χρηςιμοποιεύται για την παραγωγό ηλεκτρικόσ ενϋργειασ και θερμότητασ ενώ το υαλώδεσ αδρανϋσ υλικό χρηςιμοποιεύται ωσ πρόςθετο υλικό καταςκευών 54

55 Διεπγαζία αεπιοποίηζηρ πλάζμαηορ για ηην επεξεπγαζία αποβλήηυν απόβληηα απόβλητα αέρας αϋρασ Αεριοπούηςη πλϊςματοσ Ηλεκηρική ενέργεια Καθαριςμόσ Αερύου ςύνθεςησ Ανϊκτηςη ενϋργειασ Πρωηογενές αέριο ζύνθεζης (H 2, CO, CO 2, H 2 Ο ίτνη HCl, H 2 S, NOx) Καθαρό αέριο ζύνθεζης Η 2, CO, CO 2 Ηλεκηρική ενέργεια 55 Θερμόηηηα

56 Διεργασία αεριοποίησης πλάσματος Προεπεξεργαςύα: το ςτϊδιο αυτό δεν εύναι απαραύτητο για τουσ περιςςότερουσ τύπουσ αποβλότων. Η προεπεξεργαςύα απαιτεύται κυρύωσ ςε υλικϊ με πολύ μεγϊλεσ διαςτϊςεισ ό ςε υλικϊ με πολύ υψηλό περιεκτικότητα ςε υγραςύα. την τελευταύα περύπτωςη δεν απαιτεύται ξόρανςη μϋχρι υψηλού ποςοςτού, αφού ϋνα ποςοςτό υγραςύασ χρειϊζεται για την παραγωγό των βαςικών ςυςτατικών του αερύου ςύνθεςησ, δηλαδό του υδρογόνου και του μονοξειδύου του ϊνθρακα. τη ςυνϋχεια τα απόβλητα τροφοδοτούνται ςτον πρωτεύοντα θϊλαμο αεριοπούηςησ-κϊμινο πλϊςματοσ 56

57 Μονάδα θερμικήσ επεξεργαςίασ με την τεχνική πλάςματοσ 57 ε κϊθε εγκατϊςταςη που χρηςιμοποιεύ την τεχνικό πλϊςματοσ λαμβϊνουν χώρα τα εξόσ: Αεριοπούηςη πλϊςματοσ: το κεντρικό ςτϊδιο τησ διεργαςύασ αποτελεύται από τον πρωτογενό και το δευτερογενό αεριοποιητό πλϊςματοσ. Έναρξη: Αρχικϊ το ςύςτημα θερμαύνεται θϋτοντασ ςε λειτουργύα τη ςυςκευό φλόγασ πλϊςματοσ (πρωτογενόσ θϊλαμοσ). Παρϊλληλα θερμαύνεται ο δευτερογενόσ θϊλαμοσ καύςησ από καυςτόρα αερύων. Σόςο η φλόγα πλϊςματοσ όςο και ο καυςτόρασ αερύων λειτουργούν ςτο μϋγιςτο τησ δυναμικότητϊσ τουσ κατϊ την ϋναρξη. Η διαδικαςύα τησ ϋναρξησ μπορεύ να διαρκϋςει αρκετϋσ ώρεσ.

58 Μονάδα θερμικήσ επεξεργαςίασ με την τεχνική πλάςματοσ 58 Τροφοδοςύα αποβλότων: Ο βϋλτιςτοσ ρυθμόσ τροφοδοςύασ των αποβλότων διαφοροποιεύται ανϊλογα με τον τύπο και τισ ποςότητεσ τουσ. Η μονϊδα ςυνόθωσ εύναι εξοπλιςμϋνη με τεμαχιςτό, ςε περύπτωςη που λόγω του μεγϋθουσ των ειςερχόμενων αποβλότων απαιτεύται ςτϊδιο μεύωςησ του μεγϋθουσ τουσ. Πρωτογενόσ θϊλαμοσ αεριοπούηςησ: Πραγματοποιεύται η δημιουργύα αερύου ςε μορφό πλϊςματοσ, μϋςω επύτευξησ των κατϊλληλων θερμοκραςιών, το οπούο ενεργοποιεύ και ςυντηρεύ τισ διαδικαςύεσ μετατροπόσ των ςτερεών αποβλότων ςε αϋρια και ανόργανο τηγμϋνο υλικό.

59 Μονάδα θερμικήσ επεξεργαςίασ με την τεχνική πλάςματοσ 59 Άντληςη του υπολεύμματοσ: Σο τηγμϋνο υπόλειμμα απομακρύνεται με ςυχνότητα η οπούα εξαρτϊται από την ποςότητα των ανόργανων ςυςτατικών που περιϋχονται ςτο απόβλητο. τη ςυνϋχεια, ψύχεται και μετατρϋπεται ςε αδρανοποιημϋνο υαλώδουσ μορφόσ υλικό. Δευτερογενόσ θϊλαμοσ καύςησ: το θϊλαμο αυτό, που λειτουργεύ με βοηθητικό καύςιμο, πραγματοποιεύται η καύςη των οργανικών ενώςεων που παρϊγονται ςτον κλύβανο αεριοπούηςησ, ώςτε να εξαςφαλιςτεύ η τϋλεια αεριοπούηςη των ςυςτατικών του και η μετατροπό τουσ ς ε όςο το δυνατόν μεγαλύτερο ποςοςτό υδρογόνου και μονοξειδύου του ϊνθρακα.

60 Μονάδα θερμικήσ επεξεργαςίασ με την τεχνική πλάςματοσ 60 Καθαριςμόσ του αερύου ςύνθεςησ: για την αποφυγό περιβαλλοντικών προβλημϊτων αλλϊ και προβλημϊτων που δημιουργούνται κατϊ την καύςη του ςε μηχανϋσ εςωτερικόσ καύςησ. Σο παραγόμενο αϋριο ςύνθεςησ διϋρχεται από ϋνα ςτϊδιο καθαριςμού. Φρηςιμοποιεύται ϋνα ςύςτημα διαβροχόσ νερού για τη μεύωςη τησ θερμοκραςύασ των αερύων που εγκαταλεύπουν το δευτερογενό θϊλαμο καύςησ. Η ροό του νερού εξαρτϊται από την επιθυμητό θερμοκραςύα που πρϋπει να ϋχουν τα απαϋρια ειςερχόμενα ςτο ςύςτημα κατακρϊτηςησ των ςωματιδύων, δηλαδό ςτο ςακκόφιλτρο. το ςακκόφιλτρο κατακρατούνται τα λεπτόκοκκα ςωματύδια, ενώ τα απαϋρια ειςϋρχονται ςε ςύςτημα υγρού καθαριςμού απαερύων. το ςύςτημα αυτό απομακρύνονται ςυςτατικϊ, όπωσ τα οξεύδια του αζώτου και του θεύου, τα χλωριούχα και φθοριούχα ςυςτατικϊ κλπ., με τη χρόςη χημικών π.χ. διαλύματοσ καυςτικού νατρύου.

61 Μονάδα θερμικήσ επεξεργαςίασ με την τεχνική πλάςματοσ Σύςτημα ψύξησ: Προκειμϋνου να διατηρούνται οι θερμοκραςύεσ λειτουργύασ του ςυςτόματοσ παραγωγόσ πλϊςματοσ ςε επιθυμητϋσ τιμϋσ και να αποφεύγεται η διϊβρωςη των χρηςιμοποιούμενων ηλεκτροδύων (η κϊθοδοσ εύναι καταςκευαςμϋνη από βολφρϊμιο, μολυβδαύνιο, γραφύτη, χαλκό ό κρϊματϊ του, ενώ η ϊνοδοσ από χαλκό ό γραφύτη) απαιτεύται η ύπαρξη ςυςτόματοσ ψύξησ, με χρόςη νερού. 61

62 62 Μονάδα θερμικήσ επεξεργαςίασ με την τεχνική πλάςματοσ Ενεργειακό αξιοπούηςη - παραγωγό ηλεκτρικόσ ενϋργειασ: το πλϋον καθαρό αϋριο ςύνθεςησ οδηγεύται ςτο τελικό ςτϊδιο τησ ενεργειακόσ του αξιοπούηςησ, το οπούο ςτην απλούςτερη περύπτωςη περιλαμβϊνει μηχανϋσ αερύου κατϊλληλεσ για την καύςη τησ θερμογόνου δύναμησ των αϋριων καυςύμων. Οι μηχανϋσ αυτϋσ χρηςιμοποιούνται για την παραγωγό ηλεκτρικόσ ενϋργειασ, ενώ θερμικό ενϋργεια ανακτϊται από τα θερμϊ αϋρια για πιθανό χρόςη ςε προηγούμενα ςτϊδια τησ διεργαςύασ, όπωσ την ξόρανςη των τροφοδοτούμενων αποβλότων. Επιπρόςθετα, το αϋριο ςύνθεςησ δύναται να χρηςιμοποιηθεύ για την ενεργειακό ανϊκτηςη πϋρα από τισ μηχανϋσ αερύου, ςε κελιϊ καυςύμου ό για την παραγωγό χρόςιμων χημικών προώόντων.

63 Μονάδα θερμικήσ επεξεργαςίασ με την τεχνική πλάςματοσ Κατϊ τη λειτουργύα τησ εγκατϊςταςησ αεριοπούηςησ/υαλοπούηςησ με την τεχνικό πλϊςματοσ, πρϋπει να ελϋγχονται οι εξόσ παρϊμετροι: Ρυθμόσ τροφοδοςύασ ειςερχόμενων ρευμϊτων αποβλότων Θερμοκραςύα φλόγασ πλϊςματοσ θαλϊμου αεριοπούηςησ Ρυθμόσ ροόσ παραγόμενου αερύου Θερμοκραςύα ςτο δευτερογενό θϊλαμο καύςησ Ρυθμόσ ροόσ απαερύων ςτο δευτερογενό θϊλαμο καύςησ 63

64 Μονάδα θερμικήσ επεξεργαςίασ με την τεχνική πλάςματοσ 64 Οι παραπϊνω παρϊμετροι λειτουργύασ των μονϊδων αυτών πρϋπει να βελτιςτοποιούνται ανϊ περύπτωςη, αφού εξαρτώνται ϊμεςα από τα χαρακτηριςτικϊ των προσ επεξεργαςύα αποβλότων. Με την τεχνικό αυτό και με κατϊλληλεσ τροποποιόςεισ μπορούν να υποςτούν επεξεργαςύα όλα τα ρεύματα αποβλότων. Ενδιαφϋρον ακόμη δημιουργεύται από τη μεγϊλη ποικιλύα ειδών παραγόμενου πλϊςματοσ (οξυγόνο, ϊζωτο, μονοξεύδιο του ϊνθρακα, αργό, ατμοςφαιρικόσ αϋρασ, όλιο, κ.λπ.), από το εύροσ τιμών πύεςησ (κοντϊ ςτο κενό ϋωσ 20 ατμόςφαιρεσ) και ιςχύοσ (100 kw ϋωσ 10 ΜW).

65 Μονάδα θερμικήσ επεξεργαςίασ με την τεχνική πλάςματοσ Η ανϊγκη να ελϋγχεται ϋνασ μεγϊλοσ αριθμόσ παραμϋτρων δημιουργεύ απαιτόςεισ για υψηλού βαθμού αυτοματοπούηςησ ϋτςι ώςτε να εύναι εφικτόσ και αποτελεςματικόσ ο ϋλεγχοσ τησ ςυνολικόσ διαδικαςύασ. Βαςικϋσ επιδιώξεισ κατϊ τη ρύθμιςη των παραμϋτρων λειτουργύασ τϋτοιων μονϊδων εύναι η πλόρησ καταςτροφό των ειςερχόμενων αποβλότων, οι χαμηλότερεσ δυνατϋσ ςυγκεντρώςεισ των επικύνδυνων ουςιών που περιϋχονται ςτα απαϋρια (π.χ. διοξύνεσ, φουρϊνια), η καλύτερη ποιότητα του παραγόμενου αϋριου ςύνθεςησ με ϋμφαςη ςτη θερμογόνο δύναμό του, οι καλύτερεσ ιδιότητεσ του ςτερεού υπολεύμματοσ ωσ καταςκευαςτικό υλικό, το χαμηλό ρυπαντικό φορτύο των παραγόμενων υγρών αποβλότων από τον καθαριςμό των απαερύων και η χαμηλό κατανϊλωςη ενϋργειασ. 65

66 τελικά προϊόντα τθσ τεχνολογίασ του πλάςματοσ Το παραγόμενο αέριο ςύνθεςησ, το οπούο προκύπτει από την πλόρη αεριοπούηςη όλων των πτητικών οργανικών ςυςτατικών του ειςερχόμενου ρεύματοσ αποβλότων. Η ςύςταςη του αερύου καθώσ και το ενεργειακό του περιεχόμενο, εξαρτώνται ϊμεςα από το εύδοσ και το οργανικό περιεχόμενο του απόβλητου. Σο παραπϊνω μύγμα μπορεύ να χρηςιμοποιηθεύ ωσ αποδοτικό καύςιμο ςτη μονϊδα πλϊςματοσ μειώνοντασ με τον τρόπο αυτό το λειτουργικό κόςτοσ ό εναλλακτικϊ μπορεύ να χρηςιμοποιηθεύ ωσ εμπορεύςιμο προώόν. Το υαλώδουσ μορφήσ, αδρανέσ υλικό το οπούο δημιουργεύται από την υαλοπούηςη του ανόργανου μϋρουσ των αποβλότων. Σο υπόλειμμα αυτό εύναι ομογενϋσ και μπορεύ να χρηςιμοποιηθεύ ωσ καταςκευαςτικό υλικό ςε διϊφορεσ εφαρμογϋσ (π.χ. καταςκευό δρόμων, καταςκευό τούβλων και πλακιδύων πολύ υψηλόσ ποιότητασ, καταςκευό υλικών πεζοδρόμηςησ, κ.λπ). 66

67 τελικά προϊόντα τθσ τεχνολογίασ του πλάςματοσ Τα απαέρια, τα οπούα ύςτερα από κατϊλληλη επεξεργαςύα διοχετεύονται ςτην ατμόςφαιρα. Αναφορικϊ με τα ανώτατα επιτρεπτϊ όρια των εκπομπών από μονϊδεσ που χρηςιμοποιούν την τεχνολογύα του πλϊςματοσ, ιςχύουν οι ύδιεσ απαιτόςεισ με τισ υπόλοιπεσ μονϊδεσ θερμικόσ επεξεργαςύασ. Τα υγρά απόβλητα, τα οπούα προκύπτουν από τη διαδικαςύα καθαριςμού των απαερύων. Ανϊλογα με την ποιοτικό και ποςοτικό ςύςταςη των αποβλότων αυτών, εύναι δυνατόν να απαιτεύται εγκατϊςταςη επεξεργαςύασ τουσ ϋτςι ώςτε να εύναι αςφαλόσ η τελικό τουσ διϊθεςη. 67

68 τεχνολογία πλάςματοσ ε διεθνϋσ επύπεδο, η χρόςη τησ τεχνολογύασ αυτόσ βρύςκεται ςε πιλοτικό ςτϊδιο και η ςχετικό εμπειρύα εύναι περιοριςμϋνη, αφού η ςυγκεκριμϋνη τεχνικό εμφανύςθηκε πρόςφατα ςε ςχϋςη με το ςύνολο των υπόλοιπων τεχνικών θερμικόσ επεξεργαςύασ των ςτερεών αποβλότων Θεωρεύται η πλϋον ενδεδειγμϋνη λύςη θερμικόσ επεξεργαςύασ 68

69 Πλεονεκτιματα τθσ τεχνολογίασ πλάςματοσ Αποφεύγεται η παραγωγό διοξινών και φουρανύων (λόγω υψηλών θερμοκραςιών και ψύξησ). Μετατρϋπει τα απόβλητα ςε χρόςιμα προώόντα (αϋριο ςύνθεςησ, υλικϊ καταςκευών) Ελαχιςτοποιεύται η ποςότητα ςτερεού υπολεύμματοσ προσ τελικό ταφό. Σο ςτερεό υπόλειμμα εύναι αδρανϋσ με πολύ χαμηλό εκχυλιςιμότητα τοξικών ουςιών Μπορούν να αξιοποιηθούν ενεργειακϊ επικύνδυνα απόβλητα όπωσ νοςοκομειακϊ, τϋφρεσ, ιλύεσ, κ.α. 69

70 70 Γενική άποτη ηηρ μονάδαρ αεπιοποίηζηρ/ςαλοποίηζηρ