اجزاء سيستم زباله سوز پلاسما

اجزاء سيستم زباله سوز پلاسما  عبارتند از :

• ناحيه دريافت زباله شامل ( Weight Bridge )
• ناحيه بازيافت و بازيابي مواد
• ناحيه ذخيره و سيستم تغذيه زباله
• محدوده پلاسما و سيستمهاي كمكي
• ناحيه اداره SynGas توليدي به منظور استفاده در موارد زير :
  • جايگزين روغن سوختي و ديزلي (Green Fuel).
  • توليد انرژي الكتريكي تجديد پذير و پاك.
• سيستم بازيافت تفاله.

توليد بيشترين مقدار انرژي قابل بازيافت در راكتور زباله سوز پلاسما با شرايط زير امكان پذير است :

• تبديل انرژي زباله به سوخت و انرژي به منظور تهيه منبع انرژي تميز و تجديد پذير.
• كنترل دقيق مقداراكسيژن براي ورود كمترين مقدار آن به منظور ممانعت از اكسيداسيون تركيبات آلي.

گاز هاي سنتزي (SynGas) كه از تبديل به گاز كردن (Gasification) مواد آلي بدست مي ايد عموماٌ شامل مونوكسيد كربن و هيدروژن و تركيبات سولفوريك و هالوژني شامل HF ،HCL و H₂S مي باشد. بعد از تصفيه و تميز كردن كامل، SynGas معمولاً از گاز طبيعي توليدي هم تميزتر است.

ارزش حرارتي گازهاي سنتزي به نوع زباله بستگي دارد ولي معمولاً ارزش حرارتي پايين(LHV) گاز سنتزي توليد شده از زباله در حدود  Mj/Kg 15‐22 مي باشد. 

فرآيند زباله سوز پلاسما و نحوه عملكرد آن

در اين روش طبقه بندي، خرد كردن و خشك نمودن زباله قبل از ورود به راكتور يك ضرورت نيست. راكتور PGV مي تواند زباله مخلوط با تركيبات مختلف، در اندازه ها و ميزان رطوبتهاي متفاوت تا 75% وزني را بدون اينكه نيازي به فرآيند ديگري باشد ، استفاده كند.

مواد موجود در زباله بصورت زير تغيير يافته و خروجي آنها مورد بهره برداري قرار مي گيرند :

الف- مواد آلي در اثر گرماي زياد به گازهاي اوليه (Basic Gas) تبديل مي شوند كه اين گازها مي توانند به عنوان سوخت در پيل سوختي مصرف شوند و يا جهت توليد الكتريسيته مورد بهره برداري قرار گيرند.

ب –  مواد غير آلي در اثر درجه حرارت بسيار بالا ذوب شده سپس به كمك آب ، سرد شده و در نهايت به مواد خنثي (غير خطرناك و غير سمي) به صورت دانه هاي سنگي در مي آيند. اين مواد خروجي مي توانند به عنوان دانه هاي سنگي در ساخت بتن، آجر، جاده سازي و يا حتي ساخت كاشي و سراميك بكار گرفته شوند. تفاله بوسيله گرانش راهي سيستم خنك كننده مي شود و در اين سيستم، تفاله سريعاً در حمام آب ريخته مي شودو به علت دماي فوق العاده زياد تفاله، به سرعت كريستالي(vitrify) مي شود كه اين عمل باعث تشكيل دانه هاي كوچك و در نهايت سنگريزه مي شود. اين مواد مي توانند به عنوان مواد ساختماني و تزئيني بكار رود. توضيح اينكه به تفاله خروجي از راكتور ₂SiO اضافه مي شودكه دلايل آن عبارتند از:

• ويسكوزيته تفاله بهبود مي يابد مي شود و گرفتگي سوراخ لوله خروجي به حداقل مي رسد.
• بعد از كريستالي شدن تفاله، مواد جامد نهايي از نظر نشت به نقطه بحراني مي رسند و از آن تجاوز نمي كنند.

فرآيند گازي شدن زباله آلي، با استفاده از كاتاليزور كه عمدتاً زغال سنگ متالوژيكي است بهبود مي يابد كه ميزان ماده كاتاليزور در حدود 3% وزن زباله ورودي مي باشد.

واكنشهاي انجام شده در فرآيند پلاسما

در فرآيند توليد گاز سنتزي سه واكنش در راكتور پلاسما روي مي دهد كه عبارتند از :

• شكست حرارتي يا تبديل به گاز شدن مواد كه با شكستن مولكولهاي بزرگتر و تشكيل گاز يعني مولكولهاي كوچكتر و سبكتر بوجود مي آيد. اين واكنشها انرژي گير هستند.
• دومين واكنشي كه سبب توليد گازهاي سنتزي مي شود ، اكسيداسيون ناقص است.اين واكنش باعث تشكيل مونوكسيد كربن مي شود و اكسيداسيون پيچيده تر باعث بوجود آمدن مقداري دي اكسيد كربن و آب مي گردد. اكسيداسيون ناقص، انرژي زا ميباشد كه به واكنش  Pyrolytic كمك مي كند.
• سومين واكنش، واكنش بازسازي يا اصلاح است كه شامل واكنشهايي است كه از تركيب محصولات واكنشهاي ديگر، محصولات جديد بوجود مي آيد.

فرآيند تبديل به گاز بايد در دماي بين 4000 تا  5000 درجه سانتي گراد در راكتور پلاسما انجام شود و دماي گاز خروجي در راكتور پلاسما بين 1250 تا 1450 درجه سانتي گراد مي باشد. اين محدوده دما باعث مي شود واكنشها در راكتور سريع انجام شوند و ذرات توليدي به كوچكترين حد خود برسند. همچنين بازده گاز خروجي توليدي به عنوان گاز سوختي زياد خواهد بود كه مي توان از گاز خروجي جهت توليد توان در يك توربين گازي استفاده كرد.

اجزاء اصلي راكتور پلاسما

راكتور پلاسما از سه بخش اصلي تشكيل شده است :

• بالاترين بخش كه حجم آن با هدف تأمين مدت زمان كافي استقرار كل تركيبات كربن به منظور شكستن و تبديل شدن به بيشترين مقدار CO و كمترين مقدار ₂CO طراحي شده است.
• پايين ترين بخش كه مواد خام را در خود نگهداري مي كند و مشعل پلاسما در پايين ترين قسمت آن گنجانده شده است.
• بخش خنك كننده و جمع كننده تفاله كه تفاله مذاب را جمع آوري مي كند.

ساير اجزاء راكتور پلاسما

مشعل هاي پلاسما (Plasma Torches)

منبع حرارتي PGV مشعلهاي پلاسما هستند.در درون مشعل پلاسما، يك جريان (چشمه) پلاسما ايجاد مي شود كه در اثر فعل و انفعالات بين گاز و قوس الكتريكي ميان الكترودها بوجود مي آيد. اين عمل، گاز را به الكترونها و يونها تفكيك مي كند و اين امكان رافراهم مي كند كه گاز به صورت الكتريكي و گرمايي رسانا باشد. به اين ترتيب، انرژي از قوس به گاز فرآيند منتقل مي شود.

سيستم خنك كننده و تميز كننده گازهاي سنتزي

اين سيستم شامل دستگاههاي تصفيه گاز است تا گاز به حدي خنك و تميز شود كه براي استفاده به عنوان سوخت مناسب گردد.

اسپري خشك كننده

اين اسپري، اولين مرحله از فرآيند تميز كردن گاز است. در هنگام ورود گاز سنتزي، يك جريان مخالف كه محلول هيدروكسيدكلسيم است بر روي گاز پخش مي شود كه تبخير آن، گاز را خنك مي كند.

فيلترهاي پارچه اي

هنگام عبور گازهاي سنتزي از فيلتر، ذرات ريز باقيمانده توسط آنها كه شبيه كيسه هستند جمع مي شوند. كاهش فشار در هنگام عبور گاز، آنتروپي آنرا كاهش مي دهد.

جذب كننده اسيد هيدروكلريك(HCL)

دومين مرحله تميز كردن گاز، خروج HCL است. اين عمل با پخش محلول خنثي كننده HCL نظيرهيدروكسيد سديم (NaOH) در خلاف جهت جريان گاز انجام مي شود.

اولين مرحله فشرده كردن گاز سنتزي

گاز سنتزي در اين مرحله به كمپرسور فرستاده مي شود تا فشار آن از حدود 0.9barg به 10barg افزايش يابد، هدف از اين عمل ايجاد فشار مناسب براي خروج H₂S است.

خروج سولفيد هيدروژن(H₂S )

اگر H₂S در گاز سنتزي وجود داشته باشد، بعلت خاصيت خورندگي  مي بايدH₂S از گاز خارج شود. بدين منظور از سيستم Lo‐Cat استفاده مي گردد.

دومين مرحله فشرده كردن گاز تميز

در اين مرحله كه بعد از خروج H₂S شروع مي شود توسط يك كمپرسور، فشار گاز از حدود 8barg‐5 به barg 45 افزايش مي يابد كه اين ميزان فشار براي استفاده در محفظه احتراق توربين گازي ضروري است. قبل از ورود گاز به اين مرحله، هر ماده غليظ و فشرده شده از گاز خارج مي شود و با تسمه نقاله به تفاله افزوده مي شود.