A termikus kezelés helye és szerepe a hulladékgazdálkodásban

3529 Miskolc, Dessewffy u. 6. Tel: 46/555-278 Fax: 46/555-279 E-mail: [email protected]

A termikus kezelés helye és szerepe a hulladékgazdálkodásban Pintér István okl. vegyész ügyvezető

"Hulladékok termikus hasznosítása" konferencia"

2014.10.07.

1

Termikus hasznosítás


2014.10.07.

2

Nem termikus hulladékkezelési technológiák

 Aerob/anaerob

 Koncentrált

rothasztás

savas hidrolízis

 Lerakás


2014.10.07.

3

Termikus kezelési fajták  Tüzelési

technológiák  Klasszikus égetői technológia (WTE)  Együttégetői technológiák o Cementgyár o Erőmű  Oxigén-nélküli/szegény termikus technológiák  Pirolízis technológia (< 700 °C)  Elgázosítási technológia (~1000 °C)  Plazma technológia (> 5000 °C) "Hulladékok termikus hasznosítása" konferencia"

2014.10.07.

4

Technológiák ismertetése, szempontok 

Meghatározás, tevékenység célja hulladékok esetén



Technológia



Anyagáram



Működési hőmérséklet



Beadható hulladékok



Környezetterhelés





Keletkező hulladékok



Légszennyezés

Költségek "Hulladékok termikus hasznosítása" konferencia"

2014.10.07.

5

Egy kis kémia 

Tüzelőanyag + oxigén(felesleg) → H2O + CO2 tüzelés



Tüzelőanyag + oxigén(szegény) → H2 + CO + CO2 +H2O



Szén elgázosítása: C + H2O → CO +H2 CO +H2 → CnHm + H2O



Cellulóz égetése:



MSW égetése: C6H10O4 + 6.5O2 = 6CO2+ 5H2O + 2800 kWh/t (10 MJ/kg) MSW

elgázosítás

Fischer-Tropsch eljárás CO +H2 → CnHm + CO2 (gázolaj!)

C6H10O5 + O2 → CO2 + H2O

(Themelis et al., Columbia Egyetem, 2010) 

Pirolízis1:

CnHm + hő → H2 + CH4 + C2H6 + …



Pirolízis2:

CnHmOo + hő → H2O + CO2 + H2 + CO + CH4+ C2H6 + CH2O + kátrány + koksz (Tillman, 1991)


2014.10.07.

6

Klasszikus égetői technológiák (WTE)

Tipikus MSW sematikus rajz

Beadagolás: 30 t/h MSW Légszennyezők: klasszikus komp., nehézfém, dioxin Hulladék: salak, pernye 1000 °C üzemi hőmérséklet "Hulladékok termikus hasznosítása" konferencia"

Tipikus HSW sematikus rajz

Beadagolás: 1-2 t/h HW Légszennyezők: klasszikus komp., nehézfém, dioxin Hulladék: salak, pernye; > 850 °C üzemi hőmérséklet 2014.10.07.

7

Együttégetés: Cement (klinker) gyártás

Beadagolás: 120 t/h alapanyag

2000 °C

2-10 t/h szelektív hulladék Légszennyezők: klasszikus komp., nehézfém, dioxin

1450 °C

900 °C

Ca + Si + Fe + …

Hulladék: pernye (nincs salak!) "Hulladékok termikus hasznosítása" konferencia"

2014.10.07.

8

Együttégetés: Erőmű

Beadagolás: 1000 t/h szén 10-40 t/h szelektív hulladék Légszennyezők: klasszikus komp., nehézfém, dioxin Hulladék: pernye, salak 1000 °C üzemi hőmérséklet "Hulladékok termikus hasznosítása" konferencia"

2014.10.07.

9

Pirolízis Meghatározás: 100 – 900 °C hőmérséklettartományban oxigén kizárásával lefolytatott hőbontási folyamat, krakkolás néven is ismert. CnHmOo + hő → H2O + CO2+ H2+ CO + CH4+ C2H6+ CH2O + kátrány + koksz 

1. Termál pirolízis: 350 – 900 °C hőtartomány. Termék: oktántól a nehézolajokig + gázkeverék (tisztítást igényel)



2. Katalitikus pirolízis: specifikus katalizátorok alkalmazása a termál pirolízisben. Elsősorban műanyagok (PE, PP, HDPE …) krakkolásánál alkalmazzák.



3. Hidrokrakkolás: Nagy nyomású (30 - 110 bar) hidrogénnel krakkolnak katalizátor jelenlétében 150 – 400 °C-on. Termék: benzinszármazékok előállítása tiszta MSW műanyagból és keverékekből, aprított gumiból stb.

Pirolízis hulladékai: 15 -25 % kátrány/koksz maradék "Hulladékok termikus hasznosítása" konferencia"

2014.10.07.

10

Gyors pirolízis

Beadagolás: 1-2 t/h szelektív hulladék (fa, műanyag) Légszennyezők: klasszikus komp. + VOC Hulladék: kátrány, koksz

400-600 °C üzemi hőmérséklet "Hulladékok termikus hasznosítása" konferencia"

2014.10.07.

11

Elgázosítás Meghatározás: 600 – 1200 °C hőmérséklettartományban oxigén szegény környezetben lefolytatott hőbontási folyamat. Célterméke a szintézisgáz. 

1. Magas hőmérsékletű elgázosítás: Szénbázisú anyagok oxigénszegény környezetben közel 1200 °C-on történő bontása. A pirolízistől az oxigén illetve a víz jelenléte/hozzáadása különbözteti meg. Papír, műanyag és hasonló szerves anyagok bontására alkalmazzák akár 30 % nedvességtartalomig. A folyamat során inert salak képződik. A szintézisgáz tartalmú termék tisztítást igényel.



2. Alacsony hőmérsékletű elgázosítás: Max. 5 % nedvességtartalmú anyagok oxigénszegény környezetben történő hőbontása 600 – 850 °C hőtartományban. Gáz-aerosol elegy és kátrányos olajos anyagok képződnek, melyek további tisztítást igényelnek (quenchelés).


2014.10.07.

12

Elgázosítási folyamat (Enerkem, Canada)


2014.10.07.

13

Plazma-bontás Meghatározás: A plazma ív illetve a plazma fáklya egy olyan fűtési módszer, mely úgy valósul meg, hogy elektromos áram hatására kisülés (ív) jön létre az elektródák között és ez ionizálja az elektródák közötti gázt (fáklya). A plazma hőmérséklete 5000 °C és a fölötti, így az „útjába” kerülő anyag molekulárisan aprítódik. A folyamat során egyszerű gázmolekulák (H2, CO, CO2 …) és inert salak képződik. Céltermék a szintézisgáz.

Transferált plazma (InEnTec, USA)

Nem transzferált plazma (Europlasma, France)

Az elektróda és a reaktor fala között hozzák létre az ívet.

Az elektródák között hozzák létre az ívet, amelyen gázt áramoltatnak át, így plazma-fáklyát hozva létre.


2014.10.07.

14

Plazma támogatott elgázosítás (Europlasma)

Beadagolás: 7 t/h Biomassza, MSW Légszennyezők: klasszikus komp. + dioxinok(kevesebb) Hulladék: pernye, inert salak

1000, 5000 °C üzemi hőmérsékletek "Hulladékok termikus hasznosítása" konferencia"

2014.10.07.

15

Környezeti hatások Technológia

Kezelt hulladék

Tömegáram

Légszennyezés

Hulladékképződés

1-30 t/h

klasszikusok+nehézfém +dioxinok

pernye/salak

Klasszikus WTE

HSW/MSW

Cementgyár

szelektív hulladék

2-10 t/h (120 t/h anyag)


pernye

Erőmű

szelektív hulladék

10-40 t/h (1000 t/h szén)


pernye/salak (nem HSW)

Pirolízis

műanyag

1-2 t/h

klasszikusok+VOC

koksz/kátrány (HW)

1-2 t/h

klasszikusok+VOC +dioxinok(kevesebb)

kátrány/pernye/salak (HW)

4 t/h

Klasszikusok +dioxinok(kevesebb)

salak(inert, haszn.)

Elgázosítás

Plazma-támogatott elgázosítás

fa+műanyag

HSW/MSW


2014.10.07.

16

Kapacitás (et/év)

Üzem. Kltség/ + tőke ($/t) 40 / 98

Üzemeltető

Hely

Technológia

Alapanyag

Klasszikus WTE

Rhodos

WTE

MSW

250

elektr/gőz

175

Krakow

WTE

MSW

220

elektr/gőz

229

Cementgyár

Duna-Dráva, Lafarge

együttégetés

RDF (műanyag) gumiabroncs

cement

1

Erőmű

Mátrai Erőmű Zrt.

együttégetés

RDF (fa, műanyag)

elektr.en.

1

Envion

Derwood/USA

pirolízis

műanyag (PE,PP…)

10

nehézolaj

7,6

17-60

Climax

Georgia/USA

pirolízis

műanyag

3

szint. olaj és gyanta

JBI

Niagara Falls/USA

pirolízis

műanyag

6

benzin, diesel

0,587

0,2

Enerkem

Westbrook/Canada

elgázosítás

RDF/fahulladék

12

szingáz/ etanol

147

45-0

Plasco

Ottawa/Canada

elgázosítás/ plazma

MSW

30

szingaz/ elektr. en.

270

53 / 150

Hitachi/Westinghouse Plasma

Utashinai/Japan


MSW

70

hő/ elektr. en.

Mihama-Mikata/Japan


MSW és szv-iszap

20

hő


biomassza/MSW


CHO-Power/ Europlasma

Morcenx/France

Termék

Beruh. Kltség (m$)

2014.10.07.

50

17

szingaz/ elektr.en.

Mivel mit mivé? Avagy a termikus kezelések helye és szerepe a hulladékgazdálkodásban Technológia

Kezelhető hulladék

Klasszikus WTE

MSW

MSW ártalmatlanítás/ hőenergia

Cementgyár

RDF

Tüzelőanyag kiváltás

Olcsó megoldás

Erőmű

RDF

Tüzelőanyag kiváltás

Olcsó megoldás

Pirolízis

PE, PP, …

Bioüzemanyagok előéllítása

Nagy értékű termék

Elgázosítás

fa+ PE, PP, …

Bioüzemanyagok előállítása

Nagy értékű termék

Plazma-támogatott elgázosítás

MSW


Mi célból

MSW ártalmatlanítás/ bioüzemanyag v. energia

Miért Kiforrott megoldás

Környezeti előnyők de nagy elektromos energia igény 2014.10.07.

18

- pirolízis - elgázosítás - plazma

?

Köszönöm a figyelmüket!


2014.10.07.

19

A termikus kezelés helye és szerepe a hulladékgazdálkodásban

Recommend Documents