SILVERGAS s.r.o. BardejovSILVERGAS s.r.o. Bardejov

Energetické zhodnocovanie komunálneho odpadu a RDF v

plazmovom reaktore.

Marián LÁZÁRMarián LÁZÁR

Jaroslav SILVESTRIJaroslav SILVESTRI

E-mail: E-mail: plazgaz@gmail.com

Nakladanie s komunálnym odpadom v EUNakladanie s komunálnym odpadom v EU

Zloženie KO v roku 2011 na území SR.

Odpad bohatý na uhlík

Predstavujú neoddeliteľnú súčasť politiky trvalo udržateľného a integrovaného systému nakladania s odpadmi.

spaľovanie

pyrolýza

splynovanie

plazmové splynovanie

Termické spôsoby zneškodňovania komunálneho Termické spôsoby zneškodňovania komunálneho odpaduodpadu

Hlavné zlúčeniny a produkty vznikajúce v procesoch termického spracovania odpadov

Splynovanie a tavenie odpadov plazmovou technológiouSplynovanie a tavenie odpadov plazmovou technológiou

Organický podiel odpadu (textília, zelený odpad, plasty a pod.)

Anorganický podiel odpadu (sklo, keramiky, pôda, stavebný odpad a pod.)

Kovy s vysokým bodom tavenia (Fe, Cu, Al, etc.)

Kovy s nízkym bodom tavenia (Hg, Cd, Zn, Pb, etc.)

syntézny plynsyntézny plyn

vitrifikovaná troska

vitrifikovaná troska

kovová zliatina

úletyanóda

dutá grafitová elektróda

syntézny plyn

ostatnédávkovani

e

plazmový

reaktor

Bloková schéma kompletnej plazmovej jednotkyBloková schéma kompletnej plazmovej jednotky

syntézny plyn

elektrická energia

čistenie SP

spaliny

teplo

elektrická energia

RDF

zliatinatroska

plazmotvorný plyn

Charakteristika namiešanej zmesi komunálneho odpadu

Druh odpadu Vsádzka

kg hm. %Textil 1,00 19,493Bioodpad 1,50 29,240Sklo 1,00 19,493Plasty (PE + LDPE) 1,25 24,366Papier 0,38 7,407

Splynovanie namiešanej zmesi komunálneho odpaduSplynovanie namiešanej zmesi komunálneho odpadu

Splynovanie namiešanej vsádzky v dusíkovej atmosfére. Predpoklad vzniku väčšieho množstva nezreagovaného uhlíka.

Splynovanie namiešanej vsádzky komunálneho odpadu bolo zrealizované pri priemernej teplote 1 578 °C.

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.

Prevádzkové parametre JednotkaVyhodnotenie merania

Experimentálne meraniePriemerná teplota °C 1 578Celková doba vsádzania min. 20Vsadené množstvo kg 5,130Rýchlosť vsádzania kg∙min-1 0,257Prietok dusíka m3∙min-1 0,0165Celková spotreba energie kWh 8,72 – 9,75Špecifická spotreba energie kWh∙kg-1 1,7 - 1,9Produkcia syntézneho plynu m3∙kg-1 1,018 – 1,069

Produkty generované v priebehu splynovacieho procesusyntézny plyn,grafitový a tuhý úlet,troska.

Druh rozboruChromatografická analýza

vzorka 1

(obj. %)

vzorka 2

(obj. %)

vzorka 3

(obj. %)Metán (CH4) 8,59 4,77 2,54Vodík (H2) 44,5 48,9 30,3Kyslík (O2) 0,16 0,11 0,74Dusík (N2) 6,03 6,61 15,9Oxid uhličitý (CO2) 6,60 1,66 2,42Oxid uhoľnatý (CO) 32,5 37,1 47,3Etén (C2H4) 0,97 0,49 0,52Etán (C2H6) 0,055 0,031 0,023Etín (C2H2 ) 0,42 0,24 0,15suma C3 uhľovodíkov 0,011 0,004 0,004suma C4 uhľovodíkov 0,0099 0,004 0,005suma C5-8 uhľovodíkov 0,17 0,12 0,09Výhrevnosť 13,12 MJ·m-3 12,31 MJ·m-3 10,71 MJ·m-3

z dôvodu malého množstva spracovanej vsádzky neboli analyzované

Zachytený v cyklónovom odlučovači v množstve cca 1,1 kg

zloženie %

CO 37,95

H2 48,90

N2 6,61

CO2 1,66

O2 0,11

CH4 4,77

Produkcia syntézneho plynu na 1kg odpadu : 1 - 1,1m3 SP Výhrevnosť syntézneho plynu : 12 MJ.m-3

Energia SP produkovaná z 1kg odpadu: 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.

Predpokladané priemerné zloženie syntézneho plynu produkovaného splynovaním namiešanej

vsádzky komunálneho odpadu.

Splynovanie RDF v mierne oxidačnej atmosféreSplynovanie RDF v mierne oxidačnej atmosfére

Prevádzkové parametre JednotkaVyhodnotenie merania

Experimentálne meraniePriemerná teplota °C 1 480Celková doba vsádzania min. 36Vsadené množstvo kg 4,8Rýchlosť vsádzania kg∙min-1 0,133Prietok oxidačného činidla (O2) m3∙min-1 0,008Celková spotreba energie kWh 3,84 – 4,32Špecifická spotreba energie kWh∙kg-1 0,8 – 0,9Produkcia syntézneho plynu m3∙kg-1 2

Vsádzka

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.

Produkty generované v priebehu splynovacieho procesusyntézny plyn,grafitový a tuhý úlet,troska.

Zariadenie 30 kVAMateriál RDF Ľublin PoľskoNavážka vsádzky (kg) 4,4 kg RDF + 0.4 kg SiO2Množstvo fúkaného O2 (l/min)

8 8

Zloženie SP obj. % obj. %Metan CH4 0.82 0.26Vodik H2 39.2 50.9Kyslik O2 0.04 0.03Dusik N2 17.4 4.25Oxid uhličitý CO2 3.3 1.10Oxid uholnaty CO 39.1 43.5Etylen C2H4 0.068 0.006Etan C2H6 0.003 0.001Acetylen C2H2 0.010 0.003C5-8 0.007 0.005C4 0.001 0.001C3 0.001 0.001Výhrevnosť MJ∙Nm-3 9.52 11.10

Produkcia syntézneho plynu na 1kg odpadu : cca 2,00 m3 SP Výhrevnosť syntézneho plynu : 9,6 MJ.m-3

Energia SP produkovaná z 1kg odpadu: 19,2 MJ.m-3

Spotreba elektrickej energie na splynovanie 1kg odpadu:

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.

Predpoklad: Práca reaktora: 300 dní/rok ; 24 h/denne, 7200 h/rok 500t/rok 70 kg/h 80 kVA jednotka plazmového reaktora3000t/rok 420 kg/h 400 kVA jednotka plazmového reaktora8600t/rok 1200 kg/h 1000 kVA jednotka plazmového reaktora

Predpokladané priemerné zloženie syntézneho plynu produkovaného z RDF odpadu.

Zloženie %

CO 39,1

H2 39,2

N2 17,4

CO2 3,3

O2 0,04

CH4 0,82

240 kVA plazmový reaktor240 kVA plazmový reaktor

Monitorovací a riadiaci systém

10 kVA plazmový reaktor10 kVA plazmový reaktor

80 kVA plazmový reaktor80 kVA plazmový reaktor

Ďakujem za pozornosťĎakujem za pozornosť

Kontakt:Kontakt:

Jaroslav SILVESTRIJaroslav SILVESTRI

http://www.silvergas.sk/http://www.silvergas.sk/

E-mail: plazgaz@gmail.comE-mail: plazgaz@gmail.com