Εγκατάσταση επεξεργασίας οργανικών αποβλήτων
Μετατροπή των οργανικών αποβλήτων σε αέριο υδρογονάνθρακα με την μέθοδο gasification (Syngas)
Τεχνική περιγραφή
1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Ένα από τα σοβαρότερα προβλήματα των σύγχρονων καιρών είναι η διαχείριση των οικιακών αποβλήτων, των υγρών αποβλήτων, των παλαιών ελαστικών αυτοκινήτων, των αποβλήτων ξύλου και γενικώς βιομάζας , των αποβλήτων βιομηχανικής επεξεργασίας, των γεωργικών αποβλήτων και ιατρικών αποβλήτων.
Παραδοσιακές μέθοδοι διαχείρισης αποβλήτων, όπως η αποθήκευση και η αποτέφρωση, μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν παλαιοτέρα, αλλά και τώρα, είναι βιώσιμες για μικρό χρονικό διάστημα καιμη αποδεκτές πλέον στον ανεπτυγμένο κόσμο γιατί έχουνοδηγήσει σε μεγάλεςοικολογικές καταστροφές σεδιάφορες χώρες που έκαναν χρήση αυτών των μεθόδων.
Λαμβάνοντας υπόψη ότι το κύριο χαρακτηριστικό των οργανικών αποβλήτων είναι η δυνατότητά να παράγουν ενέργεια από την καύση του αερίου Syngas που παράγεται κατά την θερμική τους επεξεργασία, αναπτύχθηκε η τεχνολογία του gasification των οργανικών αποβλήτων. Βεβαίως η διαχείριση και ο διαχωρισμός των μετάλλων, του γυαλιού και κάποιον άλλων ανόργανων συστατικών που βρίσκονται μέσα στα απόβλητα κρίθηκε απαραίτητη για τα οικονομικά του οφέλη που αποφέρει.
Κατά τη διάρκεια των τελευταίων 20 ετών, παράλληλα με την αύξηση της τιμής των ορυκτών υδρογονανθράκων, η τεχνολογία αεριοποίησης των οργανικών έχει επίσης προωθηθεί και εξελιχθεί γρήγορα. Αυτή η τεχνολογία επιτρέπει τη μετατροπή των οργανικών υλικών άμεσα σε ένα συνθετικό αέριο που αποτελείται από CO και H2 με θερμική ισχύ 1200 kcal. Αυτό το συνθετικό αέριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο του φυσικου αερίου, του πετρελαίου και του άνθρακα στους λέβητες ατμού, όπως και ως υποκατάστατο των υγρών ορυκτών καυσίμωνστις μηχανές εσωτερικής καύσης. Συγχρόνως, το συνθετικό αέριο μπορεί να εφαρμοστεί ως συστατικό στη χημική βιομηχανία, επίσης είναι κατάλληλο για την παραγωγή καυσίμων φιλικών προς το περιβάλλον δεύτερης και τρίτηςγενεάς.
2. ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
Η τεχνολογία αεριοποίησης οργανικών αποβλήτων με την μέθοδο gasification, είναι μια από τις κύριες τεχνολογίες για την ενεργειακή παραγωγή από τα οργανικάαπόβλητα λόγω της συμπαγούς ικανότητάς, παραγωγικότητας και ποιότητας του αερίου που παράγεται.
Λόγω του μοναδικού τεχνικού προτύπου που εφαρμόζεται, η μέθοδος gasification έχει επιτύχει μια τεχνολογία με μηδένεκπομπές και ένα ευρύ φάσμα υλικών για επεξεργασία. Οι μονάδες επεξεργασίας αποβλήτων είναι αυτόνομες, με ικανότητα να γίνονται και κινητές.
Για την εγκατάσταση τους χρειάζονται χώρο 6μ Χ 12μ με 3μ ύψος και δεν απαιτείται σύνδεση σε μια εξωτερική πηγή ενέργειας ή οποιαδήποτε σύνθετη προ διαδικασία ξεκινήματος.
Οι εγκαταστάσεις έρχονται ως πλήρες προϊόν έτοιμο να χρησιμοποιηθεί και έχουν υποβληθεί σε μια σειρά δοκιμών (τεστ)στο εργοστάσιο κατασκευής πριν από την λειτουργίατους.
Κάθε μονάδασυνοδεύεται από πιστοποιητικά καλής και ασφαλής λειτουργίας, διαθέτει επίσης εγχειρίδιο χρήσης και πρέπει να περάσει από μια συγκεκριμένη διαδικασία προτού λάβει πιστοποιητικό "Rostechnadzor ".
Η ιδέα πίσω από αυτήν την τεχνολογία είναι να επιτευχθεί η πλήρης αλληλεπίδραση με το περιβάλλον στην επεξεργασία των φυσικών πόρων και της διαχείρισης των αποβλήτων. Το πραγματοποιημένο αποτέλεσμα είναι ένας τρόπος να ενωθούν διάφορες γραμμές παραγωγής σε μια τεχνολογική γραμμή με ένα εξ ολοκλήρου τελικό προϊόν ελεύθερο από απόβλητα, το όποιο θα συμφωνεί με τις ακριβέστερες απαιτήσεις της περιβαλλοντικής νομοθεσίας – της Τοπικής Ενεργειακής Μονάδας (Local Energy Unit, LEU).
Αυτή η συγκεκριμένη θερμική διαδικασία επεξεργασίας αποβλήτων έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
v Η διαδικασία αεριοποίησης έχει μια υψηλή αποτελεσματικότητα (μέχρι 90%), επιτρέποντας την επεξεργασία των υλικών με χαμηλά οργανικά συστατικά (τέφρα μέχρι 40%) ή με υψηλή υγρασία (μέχρι 65%).
v Μπορεί να επεξεργαστεί και να παράγει ενέργεια από το RDF.
v Κατά την παραγωγή του αερίου σύνθεσης (Syngas) δεν λαμβάνει χώρα κανενός είδους καύση με αποτέλεσμα να μην υπάρχουν καθόλου καυσαέρια.
v Ο καθαρισμός του αερίου σύνθεσης από τις ενώσεις του θείου, του χλωρίου, του φθορίου, της σκόνης και άλλων στοιχείων είναι εύκολα επιτεύξιμος σε σύγκριση με τον καθαρισμό των καπνώδηαερίων λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας, του μικρότερου όγκου και της υψηλής συγκέντρωσης των ρύπων.
v Το θείο είναι παρόν στο αέριο σύνθεσης σε μια ανακτήσιμη μορφή {Н2S, COS}, το όποιο είναι ευκολότερο να καθαριστεί από το SO2.
v Κατά τη διάρκεια της αεριοποίησης υπάρχει αποσύνθεση των νιτρικών ενώσεων από την έλλειψη οξυγόνου, με αποτέλεσμα το ποσό οξειδίων αζώτου στα καπνώδη αέρια που δημιουργούνται από την καύση του αερίου να είναι σχεδόν μηδέν.
v Η καύση του συνθετικού αερίου στους καυστήρες αερίου ή στις μηχανές εσωτερικής καύσεως, είναι η καθαρότερη όλων των γνωστών μεθόδων για το κάψιμο των αερίων. Σε αντίθεση με την αποτέφρωση, τα εξερχόμενα καπνώδη αέρια περιέχουν ένα εξαιρετικά μικρό έως και μηδενικό ποσό οξειδίων υδρογόνου και υπόλοιπων υδρογονανθράκων.
v Η διφασική διαδικασία και στα καπνώδη αέρια επιτρέπει τη θεαματική μείωση του σχηματισμου του διοξειδίου ακόμη και όταν υπάρχει παρουσία χλωρίου, ή και στην περίπτωση που υπάρχει διαφυγή αρωματικών ενώσεων στα καπνώδη αέρια. Αυτό το εξασφαλίζει το χαμηλό περιεχόμενο των μορίων σκόνης και ενός πρωτοποριακού καταλύτη.
v Η εξερχόμενη τέφρα κάποιον ανόργανων συστατικών είναι αδρανές υλικό, έχει χαμηλή θερμοκρασία και δεν περιέχει καθόλου υδρογονάνθρακες ή άλλα βλαβερά συστατικά.
v Η επιλογή του εξοπλισμού για την εξαγωγή της θερμικής ενέργειας από το συνθετικό αέριο δεν περιορίζεται στον ατμό και τις υδρο δεξαμενές αλλά επιτρέπει τη χρήση στροβίλων αερίου και ενεργειακών σύνολων με μηχανές εσωτερικής καύσεως.
v Η προτεινόμενη τεχνολογία επεξεργασίας αποβλήτων μπορεί να ενσωματωθεί εύκολα στη σύγχρονη βιομηχανική υποδομή.
Ηδεξαμενή (ες) για τη φύλαξητου συνθετικού αερίου μπορεί να παρέχεται στον πελάτη κατόπιν απαίτησης.
2.1.Τομέας λήψης και η επεξεργασίας πρώτης ύλης
Η πρώτη ύλη (σε αυτήν την περίπτωση, στερεά οικιακά απόβλητα, SHW) πηγαίνει σε μια ερμητικά κλειστή αποθήκη όπου και παραδίδεται από το ειδικόαυτοκίνητο μεταφοράς των σκουπιδιών. Στην αποθήκη ταSHW διαχωρίζονται από μέταλλα γυαλιά αλλά και μεγάλα ανόργανα τεμάχια.
Κατόπιν τα SHW τεμαχίζονται σε ένα ειδικό τεμαχιστηκό μηχάνημασε κομμάτια με μέγεθος 10mm, ή μικρότερα προκειμένου να γίνουν πέλετ, τα τεμάχια αυτά μεταφέρονται με κλειστή μεταφορική ταινία σε σιλό αποθήκευσης χωρητικότητας 75m3 ώστε να αποτελούν το καθημερινό απόθεμα πρώτης ύλης.
Από το σιλό αποθήκευσης μέσο ερμητικά κλειστής μεταφορικής ταινίας τα τεμαχισμένα απόβλητα ή τα πέλετ οδηγούνται στον αντιδραστήρα αεριοποίησης, όπου και μετατρέπονται σε αέριο σύνθεσης.
Οι εγκαταστάσεις για τη λήψη και την επεξεργασία των αποβλήτων, είναι μια πλήρως ερμητικά κλειστή κατασκευή και δεν επιτρέπει τη διάδοση οποιωνδήποτε δυσάρεστων μυρωδιών.
2.2.Τομέας παραγωγής του συνθετικού του αερίου
Το συνθετικό αέριο (syngas) παράγεται μέσα σε έναν αντιδραστήρα μέσω μιας διαδικασίας θερμοχημικής μετατροπής των οργανικών αποβλήτων.
1) Ένας αντιδραστήρας επεξεργάζεται 500kg/h πρώτης ύλης σε επίπεδο υγρασίας πρώτης ύλης 65% δηλαδή περίπου 10.000 κιλά σκουπίδια ανά 20 ώρες εργασίες . Σε περίπτωση χαμηλότερης υγρασίας, η παραγωγικότητα του αντιδραστήρα μπορεί να φθάσει μέχρι και τα 1.000kg/h
2) Η βασική μονάδα για την αεριοποίηση περιλαμβάνει έναν ήδύο αντιδραστήρες με συνολική ικανότητα παραγωγής 100 – 2.000 kg/h πρώτης ύλης και παράγει 2000 – 6000 m3 αέρια καυσίμα με 3000 – 4500 kWh θερμική ισχύς
3) Το Syngas υποβάλλεται σε βαθύ καθαρισμό και οποιαδήποτε επιβλαβή συστατικά αφαιρούνται, όπως H2S, HCl, SO2, NO, CO2 κ.ά.
4) Το syngas που παράγεται στους αντιδραστήρες είναι κατάλληλο να χρησιμοποιηθεί σε γεννήτριες με κινητήρες εσωτερικής καύσεωςή υδροθερμικές μονάδες.
Σύνθεση του syngas | |
CO2 | 11-15% |
CO | 15-22% |
H2 | 16-22% |
CH4 | 1.0-2.5% |
N2 | 45-48% |
Η ομάδα αντιδραστήρων εγκαθίσταται σε ένα χαλύβδινο πλαίσιο, το όποιο εξασφαλίζει την συνοχή της μονάδας, στο πλαίσιο αυτό μπορούν να εγκατασταθούν από 2 έως 10 αντιδραστήρες και ικανότητα της μονάδας μπορεί να είναι από 1000 έως 7500 kg/h πρώτης ύλης ( τεμαχισμένα απόβλητα).
Ο αντιδραστήρας είναι πλήρως ερμητικά σφραγισμένος και κατασκευασμένος από κράμα τιτανίου. Η πρώτη ύλη παραλαμβάνεται στην κορυφή του αντιδραστήραμέσω μιας πνευματικής μονόδρομης ειδικής βαλβίδας, η όποια αποκλείει εντελώς οποιαδήποτε διαρροή αερίου έξω από την περιοχή επεξεργασίας. Η πρώτη ύλη υποβάλλεται πρώτα σε ξήρανση και κατόπιν στην αεριοποίηση και οι δύο φάσεις γίνονται μέσα στον αντιδραστήρα.
Η περιοχή επεξεργασίας είναι οξειδωμένη μέσω των ακτινωτών εξαεριστήρων ενώ συγχρόνως η αυτοθερμική αντίδραση για την αποσύνθεση της πρώτης ύλης με την περιορισμένη πρόσβαση οξυγόνου διατηρείται. Προκειμένου να στηριχτεί αυτή η αντίδραση, μέχρι 10% της πρώτης ύλης καταναλώνεται. Η κύρια περιοχή επεξεργασίας του αντιδραστήρα διατηρεί ένα επίπεδο θερμοκρασίας 1200 – 1400 0С η όποια επιτρέπει την πλήρη απελευθέρωση των υδρογονανθράκων (μετρήσιμα αποτελέσματα 98-99%), όπως και την επεξεργασία επικίνδυνων αποβλήτων.
2.3.Τομέας Επεξεργασίας και καθαρισμού του Syngas
Σε οποιαδήποτε περίπτωση, η τεχνολογία θερμικού σοκ προβλέπει μια δευτεροβάθμια μεταφορά των καμένων αερίων πίσω στον αντιδραστήρα όπου συμβάλλουν για να διατηρήσουν την απαραίτητη θερμοκρασία επεξεργασίας μέσα στη ζώνη αεριοποίησης, αλλά και να καθαρίσουν σε ειδικό εναλλάκτη το syngas.
2.4.Τομέας της ενεργειακής παραγωγής
Για να παράγουμε ηλεκτρική ενέργεια μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μηχανές εσωτερικής καύσεως κατάλληλα τροποποιημένες ώστε να λειτουργούν με αέριο Syngas. Επίσης μπορούμε να παράγουμε ενέργεια σε λέβητες όπου με την καύση του Syngas θα παράγεται ατμός που θα περιστρέφει στην συνέχεια τουρμπίνες ατμού που θα περιστρέφουν γεννήτριες ρεύματος. Βεβαίως μπορεί να γίνει και ένας συνδυασμός με μηχανές εσωτερικής καύσεως και λέβητες με ατμοστροβίλους.
Ο τύπος εξοπλισμού γεννητριών εξαρτάται από τη ζήτηση του καταναλωτή.
2.5.Απαιτήσεις SHW
Η τεχνολογία απαιτεί χώρο στον οποίο θα γίνεται ο διαχωρισμός των αποβλήτων, ο τεμαχισμός των οργανικών σε τεμάχια των 10mm όπως απαιτείται για την καλή λειτουργία του αντιδραστήρα αεριοποίησης.
Οι αντιδραστήρες τεχνολογίας gasification είναι σε θέση να επεξεργαστούν ταυτόχρονα διαφορετικούς τύπους αποβλήτων.
Μια μονάδα αεριοποίησης με ικανότητα παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος ισχύος 5MWh, επεξεργασίας SHW, μπορεί να φορτωθεί επάνω σε εμπορευματοκιβώτια ( Container) 8 x 40 ποδιών ( 2,4m X 12m).
Σκαρίφημα ροής αεριοποίησης και παραγωγής ενέργειας.
| |||
| |||
2.6.Κύρια τεχνικά χαρακτηριστικά μιας μονάδας αεριοποίησης και παραγωγής ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας 5MWhέργειας
Παραγωγικότητα | 4000 – 6000 kg/h πρώτη ύλη |
Πρώτη ύλη | Στερεά οικιακά απόβλητα |
Συνολικές ώρες λειτουργίας/έτος | 8000 – 8500 |
Ηλεκτρική ενέργεια μεταφοράς | 5.0 MW |
Θερμική δύναμη μεταφοράς | 10.0 MW |
Χώρος παραγωγής syngas | 20 x 12 m |
α/α | Όνομα | Ισχύς λειτουργίας (kWh) | Ποσότητες |
1 | Αποθήκη SHW | - | 1 |
2 | Μεταφορέας για τη μεταφορά των SHW για τον τεμαχισμό | 3.0 | 1 |
3 | Τεμαχιστής με υδροπίεση | 40.0 | 1 |
4 | Δυνατότητα αποθήκευσης καυσίμων | - | 1 |
5 | Ενεργειακή μονάδα 1.000kWh | 100.0 | 5 |
6 | Γεννήτρια αερίου 1.500kWh | 8 x 5.0 = 40.0 | 8 |
7 | Μονάδα διαχείρισης | 5.0 | 1 |
8 | Προσάρτημα | - | 1 |
9 | Γραφική εργασία | - | 1 |
ΣΥΝΟΛΙΚΑ | 188.0 | 20 | |
3. ΤΙΜΗ ΚΑΙ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗ
3.1.Τιμή
Τιμή μιας μονάδας με δυνατώτητα παραγωγής 1.0MW ηλεκτρικής ενέργειας ( 10 - 20 τονοι / ημέρα ανάλογα με την υγρασία και την σύσταση ), πλήρης μονάδα αλλά χωρίς το τμήμα διαχωρισμού και ανακύκλωσης.
€ - H τιμή διαμορφώνεται σύμφωνα με τις πραγματικές ανάγκες διαχείρισης που θα προκύψουν από την μελέτη.
Τιμή μιας μονάδας με δυνατώτητα παραγωγής 5.0MW ηλεκτρική ενέργεια ( 50 – 96 τόνοι / ημέρα ανάλογα με την υγρασία ), πλήρης μονάδα αποκλείοντας ένα τμήμα προετοιμασίαςαποβλήτων €-Hτιμή διαμορφώνεται σύμφωνα με τις πραγματικές ανάγκες διαχείρισης που θα προκύψουν από την μελέτη.
3.2. Μελέτη σκοπιμότητας και σχεδιασμού
Η τιμή της μελέτης σκοπιμότητας, περιλαμβάνοντας ένα ενεργειακό λογιστικό έλεγχο της περιοχής, θέση της επιχείρησης, σύνθεση ισορροπίας πρώτης ύλης, εφαρμοσμένη μηχανική της μεμονωμένης μονάδας για την προετοιμασία της πρώτης ύλης και μεταφορά του έτοιμου προϊόντος συμπεριλαμβανομένου τεχνοοικονομικής εκτίμησης και επιχειρησιακού σχεδίου, είναι:
I. Για 1.0MW ηλεκτρική ενέργεια: 30.000€
II. Για 5.0MW ηλεκτρική ενέργεια: 50.000€
3.3. Όροι πληρωμής
I. 30% με την υπογραφή τη σύμβασης παράδοσης
II. 30% με την ανακοίνωση της ολοκλήρωσης της παραγωγής των κύριων μονάδων του εξοπλισμού
III. 30% με την παράδοση του εξοπλισμού στον τομέα περιοχής
IV. 10% μετά την εγκατάσταση και την έναρξη λειτουργίας
V. Ή Κατόπιν ειδικής συμφωνίας.
3.4. Όροι παράδοσης
Ο κατασκευαστής θα παραδώσει και θα εγκαταστήσει τον εξοπλισμό φροντίζοντας για το ξεκίνημα της διαδικασίας λειτουργίας.
3.5. Χρόνος παράδοσης
Χρόνος παράδοσης για την μονάδα 5.0MW: 180 ημέρες
4. ΚΑΤΑΡΤΙΣΗ ΚΑΙ ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΣΩΠΙΚΟΥ
Η τιμή περιλαμβάνει μια περίοδο άσκησης πέντε ημερών του προσωπικού εργασίας των δύομονάδων. Οι εκπαιδευόμενοι πρέπει να επιλεγούν από τον πελάτη. Μετά την ολοκλήρωση της εκπαίδευσης, οι εκπαιδευόμενοι πρέπει να υποβληθούν σε έναν διαγωνισμό για τα επαγγελματικά προσόντα και μετά από ένα επιτυχές αποτέλεσμα θα λάβουν ένα πιστοποιητικό για τη λειτουργία της μονάδας. Σε περίπτωση που οι εκπαιδευόμενοι δεν επιδεικνύουν την απαραίτητες λειτουργικές γνώσεις και ικανότητες κατά τη διάρκεια του διαγωνισμού, κανένα πιστοποιητικό δεν μπορεί να εκδοθεί. Ο πελάτης πρέπει να επιλέξει το προς εκπέδευση προσωπικό. Η κατάρτιση και η εκπέδευση προσωπικού θα είναι εις βάρος του πελάτη με τιμή 40.000€.
5. ΕΓΓΥΗΣΕΙΣ
Ο κατασκευαστής προσφέρει τις ακόλουθες εγγυήσεις 5 έτων:
Ø Για τους SHW αντιδραστήρες αεριοποίησης
Ø Για τους μηχανισμούς για την ταξινόμηση, τεμαχισμός και ηλεκτρογεννήτριες σύμφωνα με τις εγγυήσεις των σχετικών κατασκευαστών του εξοπλισμού.
Μάριος Ζίχναλης
