Zplyňování je alternativou termického využití odpadů

Slovenská firma se zkušenostmi při plazmovém zpracování elektroodpadů má další cíl: využití komunálního odpadu a alternativního paliva.

Plazmová technologie pro recyklaci použitých průmyslových katalyzátorů, vybudovaná společností Silvergas, s. r. o., ze slovenského Bardejova, pracuje ve společnosti Safina Vestec od roku 2008. Její provozovatel si pochvaluje vysokou efektivnost zpracování, stupeň využití vstupních materiálů a šetrnost k životnímu prostředí. Zplyňováním nebezpečných organických látek z odpadů se získává syntézní plyn, který sice není hlavním předmětem zájmu provozovatele technologie, ale jeho spálením v kogenerační jednotce s mikroturbínou je vyráběna elektrická energie a teplo. Celkové využití zpracovávaných materiálů či odpadů tak vysoko přesahuje 90 %. Další technologie společnosti Silvergas pro recyklaci elektroodpadu pracuje ve společnosti Eko Hybres v Polsku.


CO JE PLAZMA

Základem plazmového tavení a zplyňování odpadu je plazmový oblouk, v kterém se plazmový plyn (argon, dusík, vzduch a pod.) procházející hořákem v elektrickém poli vysoké intenzity transformuje na plazmu s teplotou několika tisíc stupňů Celsia. Při takových teplotách nezávisle na parciálním tlaku kyslíku dochází k rozkladu organického a časti anorganického odpadu na jednoduché plynné a kapalné sloučeniny podle všeobecné chemické reakce.

Plynným produktem je syntézní plyn obsahující hlavně vodík a oxid uhelnatý s malým obsahem oxidu siřičitého, chlorovodíku a vodní páry. Vysoce hořlavý plyn, který neobsahuje dioxiny, furany ani NOx, je možné využít jako palivo v kogeneračních jednotkách na výrobu elektrické energie a tepla.

V relativně malém objemu syntézního plynu se mohou nacházet páry kovů s nízkým bodem varu, jako např. Hg, Cd, Zn a Pb, které se dají efektivně zachytit spolu s oxidem siřičitým a chlorovodíkem s vysokou účinností v neutralizačním a filtračním zařízení.

Nezplyněné inertní složky odpadu se roztaví a vytvoří na dně plazmového reaktoru dvě nemísitelné kapalné fáze – kovovou slitinu a strusku, které se dají využít v metalurgickém průmyslu nebo stavebnictví. Chemické složení strusky a kovu, jejichž objem nepřesahuje 2 hm. % původního objemu odpadu, závisí na složení odpadu. Zachycené úlety a vyredukovaný kov je možné využít jako druhotnou surovinu při výrobě kovů a inertní ekologicky nezávadnou strusku je možné využít ve stavebnictví.

VĚTŠÍ PLAZMOVÉ REAKTORY

Společnost Silvergas nyní zkoumá další možnosti využití plazmového zpracování odpadů. Na základě konstrukce laboratorního 3 kVA plazmového reaktoru a zplyňovacích testů různých druhů odpadů byly navrženy plazmové reaktory se závislým elektrickým obloukem s dutou grafitovou elektrodou, přes kterou se do elektrického oblouku bude přivádět plazmotvorný plyn dusík s vyšším výkonem.

„Tavení a zplyňování odpadů v plazmových reaktorech bude nacházet stále širší praktické uplatnění jako jedna z alternativ termické bezodpadové likvidace odpadů, při které se využijí nejen všechny složky odpadu, ale i jeho energetický potenciál bez zatížení životního prostředí plynnými emisemi nebo tuhými odpady,“ přepokládá majitel společnosti Jaroslav Silvestri. Technologii bude možno podle něj používat pro kaly z čističek odpadních vod (ČOV), komunální odpad, elektroa nemocniční odpad.

VÝSLEDKY PRO RŮZNÉ VSÁZKY

Pro testy se zplyňováním komunálního odpadu byla používána namíchaná směs (tab. 1). Její zplyňování probíhalo při průměrné teplotě 1578 °C v dusíkové atmosféře. V průběhu zplyňovacího procesu vznikl syntézní plyn, grafitový a tuhý úlet a struska. Úlet byl zachycen v cyklonovém odlučovači v množství 1,1 kg (vsázka byla kolem 5 kg odpadu). Struska nebyla analyzována vzhledem k malému množství zpracované vsázky.

Vzniklo 1,018-1,069 m3/kg syntézního plynu o výhřevnosti 12 MJ/m3. Na zpracování kilogramu odpadů bylo potřeba 1,7-1,9 kWh elektrické energie. Při zhodnocení syntézního plynu v kogenerační jednotce s účinností 40 % bylo na 1 kg vsázky získáno 1,33-1,46 kWe. Vitrifikovaná vsázka představovala 22 až 28 % hmotnosti vsázky, důvodem byl poměrně vysoký podíl skla ve vsázce (20 %).

Další testem bylo zplyňování alternativního paliva vyrobeného ze separovaného sběru (RDF) v mírně oxidační atmosféře. Cílem bylo dosáhnout co největšího objemu vznikajícího syntézního plynu. Materiál polského výrobce byl dávkován s podílem SiO2 kvůli zajištění vitrifikace strusky. Ze zplyňování necelých pěti kilogramů vsázky při 1480 °C byly získány 2 m3/kg syntézního plynu s výhřevností 9,6 MJ/m3, specifická spotřeba energie na zpracování odpadu přitom dosáhla 0,8-0,9 kWh/kg, což odpovídá 2,88-3,24 MJ/kg. Energie syntézního plynu z 1kg odpadu produkovaná přes kogenerační jednotku dosáhla 19,2 MJ/m3 (40% účinnost). Ze zjištěných hodnot plyne, že obě vsázky je možno v plazmovém reaktoru zpracovat s pozitivním ziskem energie.

Předpokládá se, že v reálu by byly používány jednotky plazmového reaktoru s výkonem 80, 400 nebo 1000 kVA. Při provozu 7200 h/rok to představuje kapacitu 500, 3000, respektive 8600 tun za rok. Šlo by tedy o skutečně malá zařízení uplatnitelná jen pro konkrétní, nevelký region. Podle zkoušek společnost Silvergar by však tato zařízení mohla být – i přes spotřebu energie na provoz plazmového oblouku – energeticky efektivní.

Pokusný 30 kVA plazmový reaktor.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *