Dr. habil. Faitli József egyetemi docens, intézeti tanszékvezető

Átírás

1 H BÁNYÁSZAT DEPÓNIÁKBÓL Dr. habil. Faitli József egyetemi docens, intézeti tanszékvezető Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet Miskolc-Egyetemváros.

2 Alapötlet: Szamek Zsolt 2008 Műtárgy építése közben könnyű hőcserélő csővezetéket telepíteni! Bomlási h kinyerése TSZH lerakóból! DEPOHO KMR kutatási projekt ,.A.S.A Hungary Kft., BME Épületgépészeti Tanszék, MTA TAKI, ME NyKE Intézet. Kb ben derült ki, hogy fej-fej mellett kutatunk egy USA kutatócsoporttal. (Yesillier Hanson) J. Faitli, A. Erdélyi, J. Kontra, T. Magyar, J. Várfalvi, A. Murányi Pilot Scale Decomposition Heat Extraction and Utilization System Built into the "Gyál Municipal Solid Waste Landfill 15th International Waste Management and Landfill Symposium: S. Margherita di Pula, Olaszország, S. CISA Publisher, Paper p. (ISBN: )

3 Szakirodalmi áttekintés h képz dés TSZH lerakókban A lebomlási folyamatok eredményeként keletkez úgynevezett melléktermékek : Csurgalékvíz, Biogáz, H Az anaerob (III) lebomlási fázisban, CO2 lecsökken, CH4 megn és a h mérséklet mégis tovább emelkedik. 2. ábra: H - és gázképz dés egy TSZH lerakóban (COCCIA ET AL., 2013). 3. ábra: H képz dés az id függvényében (HANSON ET AL., 2013).

4 Szakirodalmi áttekintés A kinyerhet energia nagysága (YESILLIER ET AL., 2015) YESILLIER ET AL., AZ ANYAG FELMELEGSZIK. (ELEVATED TEMPERATURE) ANNYI ENERGIA NYERHET KI, AMENNYI A FELMELEGEDÉST OKOZTA. H GAZDÁLKODÁSI OPCIÓK: 1. depógáz: T(átlag) depógáz x c(átlag)=5,2 MJ/m3 2. talaj: T(átlag) talaj x c(átlag)=48 MJ/m3 n E ΔTi c w M(t)i 5. ábra: A kinyerhet energia becslésének elméleti háttere (YESILLER ET AL., 2015). i 1 E: H képz dés [MJ/m3] ΔTi: h mérsékletkülönbség [K] cw: hulladék fajh je [MJ/m3K] M(t)i: a felszabaduló energia azon hányada, amely a lerakó fűtésére fordítódik 6. ábra: A vizsgált TSZH lerakó h mérséklet-eloszlása (2D) (YESILLIER ET AL., 2015). 4

5 Preliminaries: Monitoring the site. The GYÁL MSW Landfill V. section III. section II. section Landfill section Geometric size [m3] Period of deposition time I II III IV V I. section IV. section source: ORFK légi felvétel December 4th Romenda Roland Róbert

6 Drilling Gas sampling tubes Temperature reading

7 Preliminaries:

8 Main elements of the built technology: - Landfill heat exchangers: horizontal ( slinky and ladyfinger ) and vertical. - Outside heat exchangers: greenhouse winter mode, leachate pond summer mode. - Auxiliary technology.

9 Heat exchanger in under cultivation MSW landfill sections (horizontal heat exchanger) for heat extraction mainly. slinky type heat exchanger (4 x 40 m) ladyfinger type heat exchanger (16 x 40 m)

10 Covering Main pipelines

11 Vertical heat well (construction and temperature sensors installation)

12 Heat isolation of the main pipelines

13 Heat utilisation (greenhouse winter mode). (leachate pond summer mode)

14 The engine-house and the installed mechanical engineering equipment

15 The data acquisition system

16 1. számú ipari méretű h cserél teszt augusztus 21. és szeptember 9. között. A négy függ leges h cserél kút volt a csurgalékvíz medencére kapcsolva. H elvonás 6 napig A beállított munkaközeg (víz) mért térfogatárama V = m3/s volt. 13 napos regenerálódás. V = 0 m3/s

17 Figure 7. Measured temperatures in heat well A as function of time. Similar results in heat well B.

18 Figure 9. Measured heat flux as function of time. qa 1 V c t A3 t A1 4 qb 1 V c t B 3 t B1 4 The total extracted heat from well A was: ~ 0.63 GJ and from well B it was: ~ 0,42 GJ. The average heat fluxes from the vertical wells are: qa = 1152 W and qb = 770 W.

19 F tervezési kérdések: - A kinyerhet h nagyságrendje [J/s m3]? - Milyen hulladék térfogatból nyerjük ki a h t? A cs héj modell: A h vezetés differenciál egyenlete felírható henger geometriára. Q h érkezik a küls térb l és ez áramlik befelé adott sugarú (r) és magasságú (h) palástfelszíneken (A) keresztül. (Cengel and Boles, 2002; Faghri et. al. 2010): dq dt A q d dr n jelöli az un. native (bennszülött) helyet, amely ponttól már nem változik a h mérséklet.

20 Vezessük be a lebomlás fajlagos h teljesítménye fogalmát: (jele: p, mértékegysége: W/m3). A h fejl déses cs héj modell: p rn2 rx2 h q x 2 t x h qx r r ln x rx rx r qx ln rx t x 2 h

21 Iteratív megoldás A mért kiindulási adatok (jellemz ): A mag felületének h mérséklete t1 [ºC] Native h mérséklet Elvont h h árama (J/s) H vezetési tényez tn [ºC] q [W] [W/mK] Az iteratív számítás ezekhez a számokhoz konvergált p = 0.53 W/m3 and rn = 6 m. Az 1. számú kísérlet során a h elvonás 9085 percig, majd a pihentetés percig tartott. Ezt figyelembe kell venni. Bevezettük a lebomlás effektív fajlagos h teljesítménye (pe) fogalmát.

22 Az 1. számú kísérlet végeredménye: - Adott esetben a folyamatosan elvont h nagysága: 0.18 W/m3. - A h elvonás hatókörzete: h = 12 m, rn = 6 m.

23 TSZH lerakók h tani modellje Lehetséges egyidejű optimális depóniagáz fejl dés és h elvonás? A teljes lerakott anyagot egy egységnyi térfogatú (pl. 1 m3) anyaggal helyettesítjük. clerakó A lerakó környezetét, azaz a leveg t és a talajt is a Tlerakó környezetnek helyettesítjük. A környezet h felvev képessége végtelen a lerakott anyaghoz képest. A lerakó: A környezet: V=1 m3 TSZH 23

24 Kiindulási állapot clerakó Tlerakó Tlerakó = Tkörnyezet, tehát q = 0 V=1 m3 TSZH A lebomlás elkezd dik pe=0,18 W/m3 állandó h teljesítménnyel. 24

25 Köztes, még nem egyensúlyi állapot clerakó Tlerakó V=1 m3 Tlerakó > Tkörnyezet, tehát q > 0 TSZH pe=0,18 W/m3 A lebomlás folytatódik pe=0,18 W/m3 állandó h teljesítménnyel. 25

26 Egyensúlyi állapot, mindaddig amíg pe konstans clerakó Tlerakó V=1 m3 TSZH pe=0,18 W/m3 A modell rendszer akkor kerül egyensúlyi állapotba, amikor a Tlerakó Tkörny. h mérséklet gradiens által meghatározott h veszteség éppen a keletkez vel egyenl : q=pe*v A környezet h mérséklete végig állandó, mert végtelen a h kapacitása. Igen lehetséges optimált depóniagáz termelés (40 ºC) és folyamatos h elvonás! Khalid Mahmood, Syeda Adila Batool, Muhammad Nawaz Chaudhry Studying bio-thermal effects at and around MSW dumps using Satellite Remote Sensing and GIS WASTE MANAGEMENT (ISSN: X) xxx: pp (2016) 26

27 Yesillier: 1. depógáz: T(átlag) depógáz x c(átlag) = 5,2 MJ/m3 Faitli: 0,18 W/m3 folyamatos h elvonás egy évig: 0,18 W/m s = 5,67 MJ/m3 és a maradék legalább 20 év?

28 Köszönöm a figyelmet!