A termikus kezelés helye és szerepe a hulladékgazdálkodásban

Átírás

1 3529 Miskolc, Dessewffy u. 6. Tel: 46/ Fax: 46/ A termikus kezelés helye és szerepe a hulladékgazdálkodásban Pintér István okl. vegyész ügyvezető 1

2 Termikus hasznosítás 2

3 Nem termikus hulladékkezelési technológiák Aerob/anaerob rothasztás Koncentrált savas hidrolízis Lerakás 3

4 Termikus kezelési fajták Tüzelési technológiák Klasszikus égetői technológia (WTE) Együttégetői technológiák o Cementgyár o Erőmű Oxigén-nélküli/szegény termikus technológiák Pirolízis technológia (< 700 C) Elgázosítási technológia (~1000 C) Plazma technológia (> 5000 C) 4

5 Technológiák ismertetése, szempontok Meghatározás, tevékenység célja hulladékok esetén Technológia Anyagáram Működési hőmérséklet Beadható hulladékok Környezetterhelés Keletkező hulladékok Légszennyezés Költségek 5

6 Egy kis kémia Tüzelőanyag + oxigén(felesleg) H 2 O + CO 2 tüzelés Tüzelőanyag + oxigén(szegény) H 2 + CO + CO 2 +H 2 O elgázosítás Szén elgázosítása: C + H 2 O CO +H 2 Fischer-Tropsch eljárás CO +H 2 C n H m + H 2 O CO +H 2 C n H m + CO 2 (gázolaj!) Cellulóz égetése: C 6 H 10 O 5 + O 2 CO 2 + H 2 O MSW égetése: C 6 H 10 O O 2 = 6CO 2 + 5H 2 O kwh/t (10 MJ/kg) MSW (Themelis et al., Columbia Egyetem, 2010) Pirolízis1: C n H m + hő H 2 + CH 4 + C 2 H 6 + Pirolízis2: C n H m O o + hő H 2 O + CO 2 + H 2 + CO + CH 4 + C 2 H 6 + CH 2 O + kátrány + koksz (Tillman, 1991) 6

7 Klasszikus égetői technológiák (WTE) Tipikus MSW sematikus rajz Beadagolás: 30 t/h MSW Légszennyezők: klasszikus komp., nehézfém, dioxin Hulladék: salak, pernye 1000 C üzemi hőmérséklet Beadagolás: 1-2 t/h HW 7 Tipikus HSW sematikus rajz Légszennyezők: klasszikus komp., nehézfém, dioxin Hulladék: salak, pernye; > 850 C üzemi hőmérséklet

8 Együttégetés: Cement (klinker) gyártás Beadagolás: 120 t/h alapanyag 2-10 t/h szelektív hulladék Légszennyezők: klasszikus komp., nehézfém, dioxin Hulladék: pernye (nincs salak!) 2000 C 1450 C 900 C Ca + Si + Fe + 8

9 Együttégetés: Erőmű Beadagolás: 1000 t/h szén t/h szelektív hulladék Légszennyezők: klasszikus komp., nehézfém, dioxin Hulladék: pernye, salak 1000 C üzemi hőmérséklet 9

10 Pirolízis Meghatározás: C hőmérséklettartományban oxigén kizárásával lefolytatott hőbontási folyamat, krakkolás néven is ismert. C n H m O o + hő H 2 O + CO 2 + H 2 + CO + CH 4 + C 2 H 6 + CH 2 O + kátrány + koksz 1. Termál pirolízis: C hőtartomány. Termék: oktántól a nehézolajokig + gázkeverék (tisztítást igényel) 2. Katalitikus pirolízis: specifikus katalizátorok alkalmazása a termál pirolízisben. Elsősorban műanyagok (PE, PP, HDPE ) krakkolásánál alkalmazzák. 3. Hidrokrakkolás: Nagy nyomású ( bar) hidrogénnel krakkolnak katalizátor jelenlétében C-on. Termék: benzinszármazékok előállítása tiszta MSW műanyagból és keverékekből, aprított gumiból stb. Pirolízis hulladékai: % kátrány/koksz maradék 10

11 Gyors pirolízis Beadagolás: 1-2 t/h szelektív hulladék (fa, műanyag) Légszennyezők: klasszikus komp. + VOC Hulladék: kátrány, koksz C üzemi hőmérséklet 11

12 Elgázosítás Meghatározás: C hőmérséklettartományban oxigén szegény környezetben lefolytatott hőbontási folyamat. Célterméke a szintézisgáz. 1. Magas hőmérsékletű elgázosítás: Szénbázisú anyagok oxigénszegény környezetben közel 1200 C-on történő bontása. A pirolízistől az oxigén illetve a víz jelenléte/hozzáadása különbözteti meg. Papír, műanyag és hasonló szerves anyagok bontására alkalmazzák akár 30 % nedvességtartalomig. A folyamat során inert salak képződik. A szintézisgáz tartalmú termék tisztítást igényel. 2. Alacsony hőmérsékletű elgázosítás: Max. 5 % nedvességtartalmú anyagok oxigénszegény környezetben történő hőbontása C hőtartományban. Gáz-aerosol elegy és kátrányos olajos anyagok képződnek, melyek további tisztítást igényelnek (quenchelés). 12

13 Elgázosítási folyamat (Enerkem, Canada) 13

14 Plazma-bontás Meghatározás: A plazma ív illetve a plazma fáklya egy olyan fűtési módszer, mely úgy valósul meg, hogy elektromos áram hatására kisülés (ív) jön létre az elektródák között és ez ionizálja az elektródák közötti gázt (fáklya). A plazma hőmérséklete 5000 C és a fölötti, így az útjába kerülő anyag molekulárisan aprítódik. A folyamat során egyszerű gázmolekulák (H2, CO, CO2 ) és inert salak képződik. Céltermék a szintézisgáz. Transferált plazma (InEnTec, USA) Az elektróda és a reaktor fala között hozzák létre az ívet. Nem transzferált plazma (Europlasma, France) Az elektródák között hozzák létre az ívet, amelyen gázt áramoltatnak át, így plazma-fáklyát hozva létre. 14

15 Plazma támogatott elgázosítás (Europlasma) Beadagolás: 7 t/h Biomassza, MSW Légszennyezők: klasszikus komp. + dioxinok(kevesebb) Hulladék: pernye, inert salak 1000, 5000 C üzemi hőmérsékletek 15

16 Környezeti hatások Technológia Kezelt hulladék Tömegáram Légszennyezés Hulladékképződés Klasszikus WTE HSW/MSW 1-30 t/h klasszikusok+nehézfém +dioxinok pernye/salak Cementgyár szelektív hulladék 2-10 t/h (120 t/h anyag) klasszikusok+nehézfém +dioxinok pernye Erőmű szelektív hulladék t/h (1000 t/h szén) klasszikusok+nehézfém +dioxinok pernye/salak (nem HSW) Pirolízis műanyag 1-2 t/h klasszikusok+voc koksz/kátrány (HW) Elgázosítás fa+műanyag 1-2 t/h klasszikusok+voc +dioxinok(kevesebb) kátrány/pernye/salak (HW) Plazma-támogatott elgázosítás HSW/MSW 4 t/h Klasszikusok +dioxinok(kevesebb) salak(inert, haszn.) 16

17 Üzemeltető Hely Technológia Alapanyag Kapacitás (et/év) Termék Beruh. Kltség (m$) Üzem. Kltség/ + tőke ($/t) Klasszikus WTE Rhodos WTE MSW 250 elektr/gőz / 98 Cementgyár Krakow WTE MSW 220 elektr/gőz 229 Duna-Dráva, Lafarge együttégetés Erőmű Mátrai Erőmű Zrt. együttégetés RDF (műanyag) gumiabroncs cement 1 RDF (fa, műanyag) elektr.en. 1 Envion Derwood/USA pirolízis műanyag (PE,PP ) 10 nehézolaj 7, Climax Georgia/USA pirolízis műanyag 3 szint. olaj és gyanta JBI Niagara Falls/USA pirolízis műanyag 6 benzin, diesel Enerkem Westbrook/Canada elgázosítás RDF/fahulladék 12 szingáz/ etanol Plasco Ottawa/Canada elgázosítás/ plazma MSW 30 szingaz/ elektr. en. 0,587 0, / 150 Hitachi/Westinghouse Plasma Utashinai/Japan elgázosítás/ plazma MSW 70 hő/ elektr. en. CHO-Power/ Europlasma Mihama-Mikata/Japan elgázosítás/ plazma MSW és szv-iszap 20 hő 17 Morcenx/France elgázosítás/ plazma biomassza/msw 50 szingaz/ elektr.en.

18 Mivel mit mivé? Avagy a termikus kezelések helye és szerepe a hulladékgazdálkodásban Technológia Kezelhető hulladék Mi célból Miért Klasszikus WTE MSW MSW ártalmatlanítás/ hőenergia Kiforrott megoldás Cementgyár RDF Tüzelőanyag kiváltás Olcsó megoldás Erőmű RDF Tüzelőanyag kiváltás Olcsó megoldás Pirolízis PE, PP, Bioüzemanyagok előéllítása Nagy értékű termék Elgázosítás fa+ PE, PP, Bioüzemanyagok előállítása Nagy értékű termék Plazma-támogatott elgázosítás MSW MSW ártalmatlanítás/ bioüzemanyag v. energia Környezeti előnyők de nagy elektromos energia igény 18

19 ? - pirolízis - elgázosítás - plazma Köszönöm a figyelmüket! 19