روش های تبدیل پسماند به RDF

اندازه گيري درجه حرارت گاز خروجي و هوا در بویلر
اندازه گيري درجه حرارت گاز خروجي و هوا در بویلر
اردیبهشت ۳۱, ۱۳۹۹
تعیین مشخصات فنی پایلوت بازیافت انرژي از زباله
تعیین مشخصات فنی پایلوت بازیافت انرژي از زباله
خرداد ۵, ۱۳۹۹

روش های تبدیل پسماند به RDF

در طی سال های 1980-1970 به دلیل افزایش قیمت نفت تصمیم به جایگزینی این سوخت با منابع جدید انر ژی گرفته شد. در این میان زباله های شهری (Urban  wastes) به عنوان یک منبع بالقوه  شناسایی گردید. درصد زیادی از زباله ها را اجزای قابل احتراق تشکیل می دهد که می توان از آنها برای تولید انرژی گرمایی استفاده کرد. در عین حال درصدی بالایی از اجزای قابل احتراق در زباله های جامد شهری زیست تجزیه پذیر هستند و می توانند به سوخت های گازی تبدیل گردند، و از این سوخت ها برای تولید انرژی گرمایی استفاده کرد.

به طور کلی جداسازی اجزای قابل احتراق از MSW و تبدیل آن ها به انرژی با استفاده از روش های پیش فراورش (Front-end) و روش های تبدیلی (Back-end) انجام می شود. اجزای قابل احتراق جدا شده از MSW تحت عنوان Refuse-derived fuel (RDF) شناخته می شوند. این اجزا بیشتر شامل کاغذ و پلاستیک است. در قسمت پیش فراورش بیشتر اجزای قابل احتراق را به روش های مکانیکی یا دستی یا تلفیقی از دو روش از هم جدا   می کنند. مهمترین موضوع در این بخش جداسازی ترکیبات آلی یا مواد قابل احتراق از مواد غیر قابل احتراق در MSW است. خروجی این قسمت خوراک قسمت بعد (Back-end) می شود. در این قسمت اجزای قابل احتراق جدا شده با استفاده از تکنیک های حرارتی یا بایولوژیک تبدیل به سوخت یا انرژی گرمایی می گردند.

انرژی می تواند به طرق مختلف از MSW استخراج گردد. شماتیکی از این روشها در شکل 1 نشان داده شده است. همان طور که از شکل واضح است بازیافت انرژی شامل فرایندهای پیش فراورش و فرایندهای تبدیلی است.

روش های تبدیل پسماند بهRDF

با استفاده از روشهای پیش فراورش که شامل فرایندهای زیر است، می توان MSW را به RDF تبدیل کرد.

  • جداسازی در مبدأ
  • جداسازی مکانیکی و دسته بندی
  • کاهش اندازه (خرد کردن،چیپ کردن و آسیاب کردن)
  • جداسازی و غربال
  • اختلاط
  • خشک کردن و دانه بندی و بسته بندی و ذخیره سازی

غربال گری به منظور جداسازی اجزای قابل بازیافت مثل شیشه و فلزات و نیز جداسازی اجزای قابل فساد که دارای درصد زیادی رطوبت هستند، انجام می گیرد. مواد آلی مرطوب می  تواند تحت فرایندهای تکمیل، مثل کمپوست قرار گیرد و به عنوان تقویت کننده برای خاک مورد استفاده قرار گیرد. اجزای درشت حاصل از غربال گری به خرد کن برگشت داده شده و اجزا با اندازه متوسط به قسمت خشک کن و دانه بندی برای تولید RDF با ظرفیت حرارتی بالا فرستاده می شوند.

شماتیکی از این روشها در شکل 2 نشان داده شده است.

روش های تبدیل پسماند بهRDF

در بخش بعد که روشهای تبدیلی را شامل می شود از روشهای حرارتی مثل سوزاندن مستقیم، پیرولیز و Gasification و … استفاده می شود. سوزاندن مستقیم، پیرولیز و Gasification دارای مزایای زیادی از جمله کاهش قابل توجه حجم پسماندها و بازیافت انرژی، نسبت به Landfill  هستند. همچنین آلودگیها و مواد آلوده کننده سمی که در روشهای پیرولیز و Gasification تولید  میشود نسبت به سوزاندن مستقیم بسیار کمتر است.

مطالعات زیادی تاکنون در ارتباط با Gasification و پیرولیز روی RDF انجام گرفته است. مطلالعات نشان داده که می توان با بکار گیری درست روشهای فوق گاز سنتز با ارزش حرارتی بالا و درصد کمی مواد سمی تولید کرد که می توان این مواد را نیز به راحتی از گاز سنتز جدا کرد.

به طور کلی از روشهای زیر برای تبدیل MSW وRDF به انرژی استفاده می شود.

  • محفظه احتراق بستر متحرک
  • Gasification
  • پیرولیز
  • ترکیب با زغال سنگ در بویلرهای تولید بخار
  • سوزاندن در کوره های سیمان

مشخصات و کیفیت سوخت های تولید شده

به طور کلی ارزش یک سوخت با مقدار انرژی یا گرمای تولید شده توسط آن سوخت سنجیده  میشود. عناصر اصلی که تولید گرما می کنند نیز شامل کربن و هیدرو ژن است. به عبارت دیگر ارزش سوختی پسماند به طور مستقیم با میزان مواد قابل احتراق در آن و به طور معکوس با مقدار رطوبت موجود در آن بستگی دارد. به همین دلیل قبل از سوزاندن مستقیم یا در هنگام تولید RDF، باید مواد فساد پذیر که درصد بالایی از رطوبت را دارا هستند از پسماند جدا یا خشک شوند.

RDF  را با کیفیتهای متفاوت بسته به نیاز بازار می توان تولید کرد. مشخصات RDF تولید شده و مقایسه آن با MSW و زغال سنگ در جدول1 آورده شده است. این مشخصات برای RDF که در کشورهای صنعتی تولید می شودT صادق است. برای کشورهای در حال توسعه به این دلیل که، زبا له ها دارای رطوبت زیادی هستند و فرایند های پیش فراورش به خوبی انجام نمی گیرد، RDF تولیدی دارای ظرفیت حرارتی کمی می باشد. مشخصات MSW در کشورهای مختلف نیز در جدول 2 آورده شده است. همان طور که مشخص است به دلیل جدا سازی درست در مبدأدرصد مواد قابل فساد که دارای درصد زیادی رطوبت هستند در کشورهای پیشرفته بسیارکم است.

روش های تبدیل پسماند بهRDF

همان طور که مشخص است RDF سوختی با ارزش حرارتی و کیفیت بالاتر از MSW می باشد و ظرفیت حرارتی آن به زغال سنگ بسیار نزدیک است، بنابراین  میتوان از آن به عنوان سوخت یا سوخت متمم همراه زغال سنگ برای بویلرها و کوره ها استفاده کرد.

ارزش حرارتی RDF را می توان با استفاده از غربالهای مناسب قبل و بعد از کاهش اندازه، افزایش داد. خارج کردن ذرات خیلی ریز، مواد غیر آلی یا مواد غیر قابل احتراق و مواد آلی مرطوب از RDF  می تواند ارزش حرارتی RDF را تا %20 نسبت به RDF که دارای ذرات خیلی ریز یا مواد آلی مرطوب هستند، افزایش دهد.

تولید RDF از پسماندهای صنعتی

در حال حاضر بسیاری از کشورهای اروپایی از پسماندهای صنعتی به عنوان سوختهای متمم (Secondary fuel) استفاده می کنند. این پسماندها شامل کاغذ، کارتن، پلاستیکهای غیر قابل بازیافت، الیاف، نخ، تایر، چوب، لجن های حاصل از فاضلاب، وپسماندهای ویژه شامل روغن ها و حلالهای مستعمل است. این پسماندها قبل از اینکه به عنوان سوخت مورد استفاده قرار گیرند باید تحت فرایندهای پیش تصفیه مثل هموژناسیون و حذف ترکیبات خطرناک مثل کلر، فسفر قرار گیرند.

RDF که به این طریق تولید می شود، نسبت به RDF  تولیدی از MSW نیاز به فرایندهای پیشرفته پیش فراورش مثل کاهش اندازه یا غربل گری ندارد و فقط باید آلودگیهای موجود در آن حذف شود .

طبق مطالعاتی که انجام شده ظرفیت حرارتی تایرها در حدود  MJ/Kg 35-5/28 می باشد. تایر دارای درصد بالایی آهن، روی و سولفور می باشد، که باعث آلودگیهای زیست محیطی می گردد. همچنین کاغذ دارای ارزش حرارتی MJ/Kg 22-5/12 و پلاستیکهای غیر قابل بازیافت دارای ارزش حرارتی MJ/Kg 40-5/29 و چوب دارای ارزش حرارتی MJ/Kg 17-15 هستند. با توجه به ارزش حرارتی بالای این مواد، در حال حاضر در بسیاری از کشورهای صنعتی از این مواد به عنوان سوختهای متمم همرا با سایر سوختها استفاده می شود. عمده ترین کاربرد این مواد در صنایع سیمان(کوره های سیمان پزی) و صنایع نیرو می  باشد.

کاربرد RDF و مشکلات استفاده از  آن

همان طور که قبلاً گفته شد، عمده ترین کاربرد RDF استفاده از آن به عنوان سوخت یا سوختهای متمم در بویلرها و کوره ها می باشد. استفاده از RDF در بویلرها با مشکلاتی همراه است،که شامل موارد زیر است.

  • درصد هوای اضافی زیادی مصرف میشود.
  • زمان اقامت RDF در بویلر برای سوختن کامل کافی است.

سوختن ناکامل RDF باعث کاهش ظرفیت حرارتی بویلر و تولید مقادیر زیادی خاکستر به ازای واحد انرژی تولید شده و همچین باعث اضافه ظرفیت در سیستم جابه جایی خاکستر می گردد. به علاوه سوختن ناکامل به طور معکوس روی بازده حرارتی و بازیافت انرژی اثر گذار است.

همانطور که قبلاً گفته شد،RDF بیشتر شامل کاغذ و پلاستیک می باشد که دارای ارزش حرارتی بالایی نسبت به زغال سنگ می باشند، ولی تقریباً دارای درصد بالایی از خاکستر(6-4برابر یشتر از زغال سنگ) هستند که می تواند به کوره ها و بویلرها آسیب برساند و همچنین به تجهیزات بیشتر و گرانتری برای حمل ونقل خاکستر نیاز است. RDF ممکن است شامل کلر باشد و باعث خوردگی تیوبهای داخل بویلرها و آسیب به کوره ها شود. حضور ذرات بسیار ریز شیشه و فلز موجود در RDF نیز می تواند باعث ایجاد اشکال در احتراق گردد. در حال حاضر نیز مطالعات زیادی پیرولیز و Steam gasification پسماندهای جامد و RDF ها انجام گرفته است. مطالعات نشان می دهد که با این روش  میتوان گاز سنتز را در دمای پایین و با هوای اضافی کم تولید کرد. در این نوع پیرولیز RDF به طور پیوسته به قسمت بستر متحرک راکتور تغذیه می شود. در این حالت RDF  به طور جزئی   می سوزد و گرمای مورد نیاز برای پیرولیز RDF را دردمای پایین تامین می کند.

نمایی از این راکتور در شکل 3 نشان داده شده است. همانطور که واضح است راکتور از دو بخش پیرولیز یا بستر متحرک و محفظه احتراق تشکیل شده است. در قسمت پیرولیز بستر را با سنگهایی از جنس سیلیکا پر  میکنند، سپس با گرم کن های خارجی و هوای گرم، بخش پیرولیز را تا دمای C400350 گرم کرده و سپس RDF به بستر تزریق شده و برای تماس بهتر با سنگهای گرم و تجزیه حرارتی آن دبی هوای  ورودی به محفظه را در حد معقول کنترل می کنند.  محصول حاصل از پیرولیز به قسمت احتراق رفته و در مجاورت با هوای اضافی می سوزد. نتایج نشان داده که با این روش  میتوان گاز سنتز   شامل H2, CH4, CO, C2H4, C3H6  را تولید کرد. نمونه ای از این آنالیز در جدول 3 آورده شده است.

روش های تبدیل پسماند بهRDF

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Call Now Buttonتماس - بخش فروش