Zgazowanie RDF/paliwa alternatywnego

Technologia zgazowania RDF/paliwa alternatywnego

Odpady o kodzie 19 12 10

Wieloletnie prace badawcze nad przekształcaniem odpadów organicznych w energię umożliwiły konstrukcję reaktora QM12 do zgazowywania paliwa stałego. Testy na pracujących instalacjach potwierdziły, że cały proces łącznie z dopaleniem powstałego gazu powoduje bardzo niską emisję zanieczyszczeń. Powstałe w niewielkiej ilości spaliny spełniają wszystkie wymagania stawiane spalarniom przez Unię Europejską. Możliwa jest rozbudowa systemu zgazowania tak, by końcowym produktem systemu nie był gaz, lecz energia elektryczna i cieplna. Cały proces zgazowania jest kontrolowany, sterowany oraz rejestrowany przez skomputeryzowany system automatyki.

Instalacja w firmie EMG Sp. z o.o. w Szepietowie

Reaktor QM12 może być dostosowany do unieszkodliwiania różnych rodzajów odpadów takich jak:

  • komunalnych
  • medycznych
  • farmaceutycznych
  • garbarskich
  • przemysłowych (podkłady kolejowe, opony)
  • spożywczych
  • zwierzęcych (mączka zwierzęca)

Procesy zachodzące w generatorze zgazowarki

Terminem „zgazowania” substancji, zawierającej atomy węgla w swoim składzie, nazywa się cykl przemian z udziałem tlenu, dwutlenku węgla oraz pary wodnej, prowadzący do wytworzenia gazu syntezowego, składającego się głównie z tlenku węgla oraz wodoru i metanu. Obejmuje on następujące trzy etapy:

  • Suszenie: Wyzwolona para wodna reaguje potem w fazie zgazowania z węglem, przetwarzając go do tlenku węgla i wodoru.
  • Piroliza: w temperaturach 250-750 °C przebiega termiczny kraking (piroliza) do gazu zawierającego CO, H2, CH4 i CO2 z parą wodną oraz oparami aromatów (benzen, toluen, ksyleny itp.), do smółek i olejów oraz do węgla drzewnego i składników mineralnych.
  • Zgazowanie: w tej fazie, wymagającej temperatury powyżej 750 °C, przebiega szereg reakcji endotermicznych przy niedomiarze tlenu oraz częściowo z udziałem pary wodnej, a nawet z CO2, które ciekłe i stałe surowce pirolizy przemieniają głównie do tlenku węgla i wodoru, a częściowo nawet do metanu.

Sprawność procesu określa się stosunkiem energii chemicznej wytworzonego gazu syntezowego do energii chemicznej surowca. W praktyce sprawność ta osiąga wartość w granicach 98% w zależności od stosowanej technologii, zawilgocenia surowca oraz wielkości instalacji.

Po zgazowaniu gaz zostaje spalony w komorze spalania i kierowany jest do kotła odzysknicowego gdzie następuje produkcja ciepłej wody lub pary. Następnie wychłodzony gaz zostaję skierowany do instalacji filtracyjnej gdzie następuje jego oczyszczenie do poziomu wymaganego przez odpowiednie przepisy. Jakość emitowanych spalin będzie podlegała ciągłemu pomiarowi.

Temperatura procesu zgazowania waha się w granicach od 400-850 °C. Temperatura w komorze spalania osiąga poziom powyżej 900 °C co i gwaranuje czas przebywania gazów spalinowych w temperaturze powyżej 850 °C przez minimum 2 sekundy.

Schemat ideowy instalacji utylizacji odpadów i produkcji energii

Zakres dostawy

W opcji standardowej proponujemy intslację o mocy cieplnej 5 MWth zbudowanej z następujących elementów ( patrz załączony rysunek ):

  1. Instalacja podawania odpadów – podłoga ruchoma i taśmociągi
    1. Paliwo będzie dostarczane na teren ciepłowni samochodami samowyładowczymi. Następnie paliwo to będzie wyładowywane do dwóch bunkrów wyposażonych w podłogi ruchome o łącznej pojemności 140 m3 , co stanowi dobowy zapas paliwa dla ciepłowni. Dzięki zastosowaniu podłóg ruchomych i taśmociągów paliwo to będzie automatycznie transportowane do zbiornika przy zgazowarce. Ze zbiornika, poprzez system załadunku szufladowego, paliwo to będzie zasilało zgazowarkę. Taki układ zapewnia prosty i wydajny system załadunku paliwa.
  2. Zgazowarka QM12
    1. Zgazowarka jest „sercem” całej instalacja i przetwarza ona materiał wsadowy na palny gaz o kaloryczności ok 7 kJ/m3 . Jest to duży zbiornik zaizolowany i wyłożony cegłą żroodporną który jest zasilany wiloma poziomami dysz powietrznych utrzymijących proces zgazowania. Odpadem z procesu zgazowania są żużle stanowiące materiał niepalny, który mozna kwalifikować jako odpad bepieczny. Procesy zachodące w tym urządzeniu zostały opisane w powyższych rozdziałach. Z naszego doświadczenia wynika że koszty eksploatacyjne tego urządzenia są znaczne poniżej kosztów eksploatacyjnych typowych kotłów.
  3. Komora spalania gwarantująca przebywanie spalin w temperaturze 850 °C w czasie 2s.
    1. Dla potrzeb instalacji zaprojektowano nową komorę spalania, z pewnymi modyfikacjami w stosunku do poprzednio stosowanych komór. Wprowadzono palnik o konstrukcji zbliżonej do palnika pyłowego, zmodyfikowano system dostarczania powietrza do komory. Dzięki tym modyfikacjom w komorze spalania będzie utrzymywana temperatura w przedziale 850 – 1000 °C przez minimum 2 sekundy, gwarantując dopalenie wszelkich szkodliwych dla środowiska gazów.
  4. Kocioł wodny / parowy o mocy 5 MWth
    1. Spaliny przechodzą z komory spalania do kotła wodnego odzysknicowego przyłączonego do sieci cieplnej.
  5. Filtr kondycjonujący
    1. W projektowanej instalacji zaproponowano nowoczesną, wysokosprawną, półsuchą technologię oczyszczania spalin. Polega ona na kondycjonowaniu spalin oraz ich kontaktowaniu z sorbentem w postaci wodorotlenku wapniowego Ca(OH)2 utrzymywanym w cyrkulacji. Reaktor pneumatyczny jest zintegrowany z odpylaczem (filtrem tkaninowym). Spaliny z kotła odsysane są przez reaktor i odpylacz za pomocą wentylatora, z którego odprowadzane są do komina. Procesy oczyszczania spalin przebiegają w reaktorze i urządzeniu odpylającym.
  6. Wentylator spalin – służy do wymuszania ciągu przez układ oczyszczający oraz wtłaczania spalin do komina.
  7. Filtr węglowy
    1. Filtr węglowy zabezpieczający, służący do usuwania dioksyn oraz furanów. Podstawą systemów filtracyjnych jest opatentowany przez MTF zespolony filtr absorpcyjny. Jest to filtr świecowy węglowy z możliwością połączenia układu sedymentacyjnego z sorpcyjnym.
  8. Komin wyposażony w ciągły pomiar spalin
    1. Projektowana instalacja zostanie wyposażona w system ciągłego monitoringu zanieczyszczeń w spalinach, zgodnie z ustawą (Dz.U. 2011 nr 95 poz. 558). Z powodu formalnej kwalifikacji paliwa alternatywnego jako odpadu, instalacja musi spełniać wymogi emisyjne dla spalarni odpadów.
  9. Automatyka
    1. Zastosowana automatyka pozwala na pracę ciepłowni w trybie bezobsługowym. Zadaniem załogi będzie jedynie dozorowanie instalacji oraz odpowiedni zaladunek ruchomych podłóg.