Innowacyjne metody plazmowej gazyfikacji odpadów komunalnych

Innowacyjne metody plazmowej gazyfikacji odpadów komunalnych

Innowacyjna Gospodarka Odpadami
Komunalnymi
Warszawa 20.08.2012
2
Plan prezentacji
1. Ogólne metoda
2. Zalety gazyfikacji plazmowej
3. Przykładowe gazyfikatory plazmowe:
q EUROPLASMA
q Ontario
q Adaptive ARC
q IMP PAN
4. Podsumowanie
3
Efektywność metody gazyfikacji odpadów
Incinerators (pyrolysis)
Conventional
gasification
Plasma gasification
Plasma gasification
with cogeneration
4
Gazyfikacja plazmowa
Zasada
q zeszklenie odpadów
q przetworzenie części organicznych w
przydatny gaz bogaty w wodór
q przetworzenie część nieorganicznej w
stały,nieługowany, szkłopodobny materiał
(witryfikacją)
5
Zalety gazyfikacji plazmowej:
Energia:
q produkcja gazu bogatego w wodór
q produkcja czystego gazu do produkcji
energii elektrycznej
System gazyfikacji plazmowej może
być niezależny energetycznie
6
Zalety gazyfikacji plazmowej:
Łatwo sprzedawalne produkty
handlowe:
q szklany produkt uboczny może być
wykorzystany komercyjnie jako substytut do
piaskowania (wysoce efektywnego kosztowo),
do płytek dekoracyjnych, dachówek, bloków
budowlanych, jako kruszywa przy budowie
dróg
q odzyskiwanie metalu - metaliczny produkt
uboczny o wysokiej wartości recyklingowej
7
Zalety gazyfikacji plazmowej:
Niskie emisje / zmniejszone
zanieczyszczenie:
q emisje szkodliwych gazów są znacznie
mniejsze niż ze spalarni odpadów
(gazyfikacja kontra spalarnie)
q wyeliminowane emisji dioksyn i furanów,
typowych dla spalarni
8
Zalety gazyfikacji plazmowej:
Bezpieczne, stabilne produkty
uboczne:
q objętość produktów ubocznych o
konsystencji stałej stanowi 2-50%
objętości odpadów
q materiał uboczny jest stabilny, nie
stwarza zagrożenia wycieku, skażenia
otaczającej gleby, wody i powietrza
9
Zeszklony, szkłopodobny
obojętny odpad
10
Przykłady gazyfikacji plazmowej:
q EUROPLASMA
q Ontario
q Adaptive ARC
q IMP PAN
11
Europlasma
12
Europlasma
13
Przykładowy projekt
14
Koszt instalacji
Ontario
Źródło: http://www.inetec.com
15
16
AdaptiveARC
Dostarczamy korzyści czystego
gazowania za ułamek kosztów:
q Kapitał i koszty operacyjne o 30-70%
bardziej ekonomiczne niż porównywalne
systemy,
q Ekstremalna miniaturyzacja
q Niewiele ograniczeń surowcowych,
q Łatwość uzyskania pozwoleń:
q Pozwolenie na agregaty Cat 3500 zazwyczaj
istnieją
q Systemy ce25 są czasowo-stałe
q Mniej niż 10.000 ton na rok zwolnione z OOŚ
q Łatwe do finansowania
q Niewiele ograniczeń surowcowych
q ROI mniej niż 3 lata w większości obszarów
geograficznych
q Łatwe w instalacji i rozbudowie
q Prefabrykowane elementy: rozruch w 2 dni
q 25 do ponad 2000 ton dziennie
17
Dlaczego łuk plazmowy ?
Łuk plazmowy oferuje
wykorzystanie wielu
surowców:
q Często jest to jedyna opcja
q Najniższa emisja do
atmosfery
q Najniższa ilość odpadów:
q Odpady są obojętne i
sprzedawalne
q <3% w odniesieniu do biomasy
q 5% średnio dla Odpadów
Komunalnych Stałych (OKS)
q Ustawodawstwo zabrania
spalania
Tires
Medical
Landfill Gas
Munitions
Mining
Land
Remediation
Toxic
Biomass
Petroleum
Sludge
MSW
Medical
Custom
Solutions
18
25 ton na dzień
odpadów resztkowych
Chłodna Plazma - Gazyfikacja
“Kałamarnica” do oczyszczania
syngazu i neutralizowania odpadów
Gorące
spaliny
Komora
suszenia
Strefa
pirolizy
olej
odpadowy
lub diesel WAPNO
Wydech < 200 °C
Ścieki
Palniki
Czysty
SYNGAZ
Oczyszczanie
SYNGAZU
KOMORA
PLAZMOWA
STAŁE ODPADY
1, 30 0 °C
OZIEMBIACZ
1, 30 0 °C
FILTR GAZOWY
8 0 °C
GENERATOR
500 KW TO 2 MW
19
Przykład: cena $12 / 7¢ za kWh
100 ton dziennie : 4MW tryb ciągły : 96MWh / dzień
Kapitał:
q$12.5M USD
10-letni roczny WSZ
q21%
10-letni OWN
q$2.8M
Rentowność
q 1 rok
20
Gazyfikacja plazmowa
q plazma jest „czystą” energią cieplną wytworzoną
przez zjonizowany gazy (azot) przy użyciu energii
elektrycznej
q plazma o temperaturze 2000 – 3000 ᵒC rozkłada
odpady na pierwiastki (C, H, O, N)
q związki organiczne (CXHY) przekształcone są w
wysokoenergetyczny syngas (H2, CO)
q związki nieorganiczne są przetapiane i związane w
szklisty niewypłukiwany żużel (wytrifikacja)
q metale mogą zostać odzyskane do ponownego użycia
q beztlenowa atmosfera w gazyfikatorze zapobiega
spalaniu i tworzeniu szkodliwych związków (NOX, SOX,
dioksyny, furany)
21
Gazyfikacja
plazmowa
Odpady
po segregacji
Zbiornik
syngazu
Generator
plazmowy
Komora
plazmowa
1000 ᵒC
syngas
(H2, CO)
Generator
elektryczności
(np. diesel
50kW – 2 MW)
Niewypłukiwany
żużel
Typy gazyfikatorów plazmowych:
q łuk elektryczny
• Adaptive ARC (USA)
• Integrated Environmental Technologies, Washington (USA)
q wyładowanie wysokiej częstotliwości
• Ichikawa Kankyo Engineering Co., Ltd (Japonia)
• Nishinihon Kaden Recycle Co., (Japonia)
q wyładowanie mikrofalowe
• Instytut Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk
Sieć
elektryczna
22
Generator Plazmowy
Instytut maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk
Typ: plazma mikrofalowa
q
q
q
q
q
q
częstotliwość przenoszenia 2,45 GHz
temperatura 1000 – 3000 ᵒC, mniejsza niż tzw. Gorącej plazmy
moc jednej głowicy do 25 kW
gaz uboczny: azot lub azot + para wodna, inne mieszaniny ubogie w tlen
natychmiastowy start i wyłączanie
standardowe układy zasilania elektrycznego + własna opatentowana
głowica mikrofalowa
Nitrogen swirl
Plasma
Microwave plasma in a mixture of methane and nitrogen
Microwave power – 6 kW
Źródło: J. Mizeraczyk, M. Jasiński, Z. Zakrzewski, J. Power Sources, vol. 181 (2008)
23
Plazmowa piroliza PCB (polichlorowanych bifenyli)
BEZ PARY WODNEJ
kilka prostych
produktów
całkowita dysocjacja
cząsteczek,
najróżniejsze wtórne produkty
rekombinacji
Z PARĄ WODNĄ
kilka prostych
produktów
całkowita dysocjacja
cząsteczek,
najróżniejsze wtórne produkty
rekombinacji
„Zimna” plazma generuje mniej szkodliwych i trudnych do usunięcia
wtórnych produktów reakcji rekombinacji niż plazma „gorąca”
Zalety technologii mikrofalowej
1. Technicznie prosta i łatwa w rozruchu
technologia
2. Sprawność rzędu 80% w stosunku do
tradycyjnych metod plazmowych o
sprawności rzędu 20%.
Dziękuję za uwagę