egyetemi tanár, intézetigazgató Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet

Átírás

1 Prof. Dr. CSŐKE BARNABÁS Prof. Dr. CSŐKE BARNABÁS egyetemi tanár, intézetigazgató Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet Innovatív Energetikai Fejlesztések (IEF) NKFP-A Profikomp és Parnerei Tudományos Nap Gödöllő, dcember 4. Másodlagos tüzelőanyag nemesítés, előállítás és pirolízis technológia

2 A magyar hulladékgazdálkodás fő hiányossága: á 1) Mennyiség: kevés a feldolgozó üzem 2) Komplex szemlélet és feldolgozás hiánya

3 ) Mennyiségi hiányosságok A hulladékkezelő művek száma és kapacitása Ausztriában Berendezéstípusok Darab Fizikai-kémiai hulladékkezelő művek és speciális 148 feldolgozó üzemek (főként fizikai előkészítőművek, mint pl. elhasznált autó, hűtőszekrény, háztartási és elektronikai eszközök, TŐKESZEGÉNYSÉG valamint az ólom akkumulátor,! nehézfémtartalmú iszapok, stb. feldolgozó üzemei) Építési törmelék feldolgozó előkészítő üzemek, ill. 160 berendezések Termikus hulladékkezelő üzemek 65 Biohulladék komposztálók 489 Válogatóüzem 98 [Forrás: Umweltbundesamt,Anlagendatenbank,1998] t l d t b Miskolci Egyetem 3 3

4 2) Komplexitás hiánya 2.1) A hulladék maradéktalan feldolgozása: mindi an valamilyen maradékanyag, ami gyakran veszé es, és le kell rakni. 2.2) 2) Ritka ahulladékfajták egymással való összefüggésben történő vizsgálata és hasznosítása 2.3) Egysíkúság g a technológiai kialakításában: ami abban is megnyilvánul, hogy kritikátlanul átveszünk külföldi megoldásokat, vagy rugalmatlan rendszert alakítunk ki.

5 TSZH várható mennyiség ( ) - begyűjtés , , ,0 [ezer t] 3 000,0 Szelektíven Vegyesen 2 000, ,0 0, Szelektíven 656,5 677,6 699,8 732,0 765,5 790,2 825,0 850,6 876,6 892,9 909,1 Vegyesen 3 938, , , , , , , , , , ,9 A szelektív gyűjtés gyors fejlődésének ellenére 2016-ra a teljes mennyiség csupán 16%-a kerül szelektíven begyűjtésre (909 et) jelentős érték marad a vegyesen gyűjtött TSZH-ban

6 Törekvéseink: 1) Legyen hazai megoldás (alkalmazkodik a haza viszonyokhoz, hiszen gyakran a kiindulás, a hulladék összetétele is eltérő) 2) Hazai eszközfejlesztés, ill. eszközök hazai gyártása (olcsóbb, foglalkoztatás növelő) 3) Egy-egy létrehozott eszközrendszert többoldalúan lehessen használni

7 Mindez kutató-fejlesztő munkát igényel ) Ak kommunális hulladékok kkomplex kezelési rendszerének kidolgozása a szerves hulladékok biológiai ártalmatlanításával. OM-KMFP-pályázat

8 ) Települési szilárd hulladékok hasznosítása nemzetközi előírásoknak megfelelő fllőalternatív tí tüzelőanyag előállításával. GVOP /3.0

9 ) Innovatív, fenntartható th tó energetika termékek és technológiák fejlesztése NKFP-A

10 Mechanikai-biológiai kísérleti stabilizálás Aprítás Nedvesség, Biostabilizálás CO 2 Szitálás Mágneses szeparálás Komposztstabilát Fe

11 Veszteség % Háztartásokból származó települési hulladék Fűtőérték: 3,5 6 MJ/kg Nedvességtartalom: % Biostabiliozálás dobszita Aprítás kalapácsos malommal biostabilizált anyag >20 mm 100 % <20 mm Komposzt % Fémek maradék műanyag 4 5 % durva 1 2 % % 1) Sok a stabilát! Inotára szánt termék % Fűtőérték: MJ/kg 2) Mi a lesz a másodtüzelőanyag termék Mintavételi helyek sorsa? A Polgárdi lerakón folyó üzemi méretű biostabilizálási kísérlet során kapott biostabilizált hulladék feldolgozása VERTIKÁL Rt.- ME Eljárástechnikai Tanszék Prof.Dr.Csőke Barnabás Nedvességtartalom: 8..10%

12 ) Települési szilárd hulladékok hasznosítása nemzetközi előírásoknak megfelelő fllőalternatív tí tüzelőanyag előállításával. GVOP /3.0

13 Nyershulladék durva aprítása CO Víz 2 Biostabilizálása Szitálás Másodtüzelõanyag kiméletes aprítása < mm Biostabilát Szitálás <20 mm Finom Anaerob lebontás Aerob lebontás Energianövény termesztés Biogáz Mágneses szeparálás Fémek mm > 100 mm I. Tüzelő II.Tüzelõanyag anyagtermék 12 MJ/kg 20 MJ/kg

14 Feladat: a mechanikai-biológiai stabilizálásból kapott másodtüzelőanyag nemesítése Eljárások: 1) Szelektív aprítás 2) Sűrűség szerint szétválasztás légáramkészülékkel 3) Fémek leválasztása: mágneses szeparálás

15 Szelektív aprítás Doppstadt kalapácsos aprítógéppel a másod tü előan ag másod-tüzelőanyag frakció minősége javításának az érdekében

16

17 Szemcseméret mm, aprítás 1-szer Fűtőérték, MJ/kg aprítás 2-szer >200 16,3 19, ,4 22, ,8 18, ,7 10, ,7 11, ,7 9,2 <8 0,6 5, ,4

18 100 Tö ömegelos szlás, % neméghető 2 - éghető (jelölés: 1- neméghető összesen: egyéb+alumínium+üveg+fémek; 2 - éghető összesen: műanyag+textil+gumi+ kompozit + papír + fa) Szemcseméret, mm Éh ő é é h ő lk ók lá Éghető és neméghető alkotók megoszlása a szemcsefrakciókban

19 Termék Termék elnevezése Fűtőérték MJ/kg Megoszlás a termékekben, % Éghető Tömeg- kihozatal % Nem- Éghető Hőtartalom Nagyfűtőértékű termék > 100 mm Közepes mm < 20 mm fűtőértékű termék Maradék Összesen Szelektív aprítás eredménye

20 Mérőtérő é Prandtl-cső helye Ventillátor Diffúzor áramkészülék

21 Nyershulladék durva aprítása 100 % CO Víz 2 Biostabilizálása % < mm % Szitálás % Biostabilát Anaerob lebontás Másodtüzelõanyag kiméletes aprítása <20 mm Szitálás Finom 15 % % Mágneses szeparálás Fémek Aerob lebontás Energianövény termesztés Biogáz mm > 100 mm % % II.Tüzelõanyag 12 MJ/kg I. Tüzelő anyagtermék 20 MJ/kg

22 Energianád parcella nézete Jó növekedésű parcella Elszíneződött levélzetű parcellarész Ültetvényrész elszíneződött levélzettel folytatásban a kezeletlen

23 Kísérleti félüzemi méretű berendezés, reaktor-méret: 100 l

24 l/g ] zam [ml z anyag] s gázhoz es száraz Fajlagos szerve Idő [nap] 1. minta 2. minta 3.minta 4. minta Korábbi minta

25 ) Innovatív, fenntartható th tó energetika termékek és technológiák fejlesztése NKFP-A

26 Megnevezés Fűtőérték MJ/kg Papír, karton Újságpapír 18 Energetikai eget Műanyag Fa, bőr, gumi Textil Háztartási vegyes hulladék Deponált vegyes hulladék 4,2 Feketeszén 25,8 Tölgyfa (keményfa) 13,3...19,3 Fenyőfa (puhafa) 14,9...22,3 Fahulladék (rőzse, ág stb.) 19,8 Fűtőolaj 45,5 Gumi 25,6 Hulladék-depónia gáz 21,3...26,6 hasznosítás

27 Anyagi összetétel megállapítása

28 80 neméghető éghető Elo oszlás, % Eloszlás: Bioanyag Neméghető Szemcseméret Éghető

29 / 5.kép: 200 mm feletti biológiailag lebomló frakciót felépítő növényi rész és élelmiszer l (kenyér) rész szétválasztásuk után 6. kép: A 100 mm feletti biológiailag lebomló frakció három alkotórésze a növény, a kenyér és a hús

30 neméghető éghető ő Eloszlás: Bioanyag Neméghető Szemcseméret Éghető

31 A >100 mm-es frakció fémes része az alumíniumra és vasra való szétválogatást követően

32 ategória ói neve Sitf Szitafrakció kió Összetevők Tömegarány, % Fém mm Mágnesezhető 55,9 Nem mágnesezhető gese eő 44,1 Σ 100,0 Fém mm Mágnesezhető 41,9 Nem mágnesezhető 58,1 Σ 100,0

33 négyhetes kísérleti biostanilizálás hetenkénti mintavétel a prizmából

34 egfigyelhető: gye ető: A prizmában lévő aprított hulladék szemcsemérete a stabilizálás következtében folyamatosan finomodik. A nyersmintában lévő ő > mm-es bio frakció már az első hét alatt lebomlott Az mm-es ill, mm-es szitafrakcióban is jelentősen e csökkent a bio-anyag tartalom a stabilizálás során. A papír tömegaránya a durvább frakcióban a stabilizálás előrehaladásával csökken, ezzel szemben a műanyag és a textilé nő.

35 Háztartási és ipari hilladék Szelektív gyűjtés Feldolgozás, válogatás Hasznosítás anyagában II. Elektromos energia Gáz,, V. I. si Háztartás hulladék Háztartás si jellegû ipari hull ladék Lom Tárolás Más ipa ari hulladé ék Mechanikai elõkezelés < mm mm mm > mm III. Nemesítés Másodtüzelõanyag I. 3 A fermentáció MBH CO 2, víz Biogáz Pirolízis Pirolízos koksz, másod tüzelõanyg III. Pelletálás Mechanikai kezelés Biostabilát Másodtüzelõanyag II. Fémek Inert Fémek Inert Cementgy IV. Erőmű

36 Háztartási hulladék Mechanikai elõkezelés: - aprítás kalapácsos törõvel - dobszita, 50 mm Kísérleti technológia, 2008 < 50 mm 3 A fermentáció < 20 mm > 50 mm MBH Mechanikai kezelés: dobszita 20 mm és 100 mm CO, víz 2 >100 mm Nemesítés I. - légáramkészülék - mágneses szeparátor -örvényéáramú szeparátor Fémek Fémek Inert mm Nemesítés II. Másod- tüzelőanyag I/B iogáz Biostabilát Másod- tüzelőanyag I/A Pirolízos ksz, másod zelőanyg III. Pirolízis Másodtüzelőanyag II. Pelletálás: -síkmatricás pelletáló

37 Légáramkészülék. NEHÉZTERMÉK KÖNNYŰTERMÉK

38 tabilát-prizma bontása, és a stabilát osztályozása dobszitával 20 m-nél Tömeg- kihozatal [%] rizmázott anyag 100,0 rizma (stabilát) tömegaránya bontáskor 90,7 eszteség 9,3 obszita feladása: 100,0 urva termék, > 20 mm ásodtüzelőanyag) 58,9 inom termék, < 20 mm (biostabilát) 41,1

39 z anyagi ygösszetétel és megoszlás adatokból megállapítható, annak ellenére, hogy az aprítás mértéke a kívánatosnál nagyobb fokú volt, és az MBH során tovább finomodott: az MBH termékéből, azaz a stabilátból a dobszitával kiszitált >20 mm frakcióba maradt az éghető >80 %-a; az is megállapítható, hogy a >100 mm- és frakcióba a stabilátban lévő éghető rész >50 % kerül.

40 Légáramkészül ék feladása (RDF I; >100 mm-es frakció) A RDF-I. termék nemesítése légáramkészülékkel Fóliakihozatal. [%] kihozatal. [%] Tömeg Könnyű termék (RDF I/A) Nehéz termék (RDF I/B)

41 RDF I/B termékből a fémek eltávolítása Termék Tömegkihozatal [%] Mágneses 2,8 Nem mágneses fém 3,7 Tiszta RDF 93,5 Feladás 100,0

42 RDF-II termékek éghetetlen és fémes anyagának eltávolítása Termék Tömegkihozatal [%] Éghetetlen 12,7 Mágneses 4,2 Nem mágneses fém 51 5,1 Tiszta RDF-II. 78,0 Feladás 100,00

43 58 % < 50 mm Háztartási hulladék 100 % Mechanikai elõkezelés: - aprítás kalapácsos törõvel - dobszita, 50 mm 3 A fermentáció Pirolízos ksz, másod zelőanyg III. < 20 mm 16 % Pirolízis 42 % > 50 mm MBH 38 % Mechanikai kezelés: dobszita 20 mm és 100 mm 2 % Fémek Inert 0,5 % 4 % CO, víz 2 8,5 % >100 mm Nemesítés I. Másod- tüzelőanyag I/A - légáramkészülék - mágneses szeparátor - örvényéáramú szeparátor 13,5 % mm 1 % 7 % Nemesítés II. 11 % Másod- tüzelőanyag II. Másod- tüzelőanyag I/B iogáz Biostabilát Pelletálás: -síkmatricás pelletáló Fémek 0,5 %

44 Végtermékek tüzeléstechnikai jellemzői ermék Nedvesség tartalom * [%] Klór C H Égéshő Fűtőérték Hamutar [%] [%] [%] [MJ/kg] [MJ/kg] talom [%] DF I/A 3,49 0,248 64,5 13,08 30, 2 27,4 11,5 DF I/B 7,43 0,65 47,8 7,91 23,3 21, 4 10,5 DF II 10,52 0,79 40,1 6,41 18,0 16,3 19,7 20 mm stabilátból iszitált) 10,02 0,20 17,2 2,59 7,7 6, 9 - Megjegyzés kéntartalom nem volt mérhető!

45 Összegzés Az előállított szilárd másodtüzelőanyagok sszességében % tömegarány épviselnek, amely kíméletesebb aprítással s a szemcsehatárok kisebb módosításáva á 5 30 %-ra növelhető. Etermékek az éghető zilárd anyag %-át hordozzák. em szabad elfelejtenünk, hogy a nyersulladék %-ából nagyfűtőértékű iogázt nyerünk.

46 Valamennyi másodtüzelőanyag-terméknek kicsi a nedvességtartalma, a legkisebb az RDF I/A, a legnagyobb pedig az RDF II jelű mintának. Az alacsony nedvességtartalom kedvező az erőműi tüzelés szempontjából. A minták hamutartalma viszonylag nagy, a legkisebb az RDF I/A esetén, legnagyobb hamutartalomról az RDF II mintánál beszélhetünk. A minták éghetőanyag tartalma (C, H) meglehetősen nagy, elsősorban a kisebb hamu- és nedvességtartalmú mintában. A kéntartalom a

47 minták elégetésekor keletkezett hamu iszonylag nagy hőmérsékleten (1150 C felett izsgálata megmutatta, hogy mindhárom ásodtüzelőanyag esetén a hamu lágyulása ezdődik. ülönösen előnyös, hogy a klórtartalom ltalában kicsi. z eddigi vizsgálatok alapján elmondható, hogy zeléstechnikai szempontból az RDF I/A minta legkedvezőbb, az RDF II minta a leggyengébb

48 Síkmatricás berendezés Hengermatricás berendezés RDF II, lomok fa hulladékának, papírhulladék hasznosítása SALMATEC GmbH

49 Méret-megnevezés Járókerekek száma: átmérője: Szélessége: Matrica átmérő: Matrica vastagság Matrica lyukbőség: Hajtómotor Méret 3 db D = 300 mm L =80mm D = 600 mm 60 mm φ14 mm 55 kw

50 A szemcseméretnek kisebb legyen int < mm, de általában a inomabb feladás jobb minőségű elletet eredményezett. A hatásos brikettálás (a jó brikett- agy pellet-minőség, ő nagy fldl feldolgozó épesség) megköveteli, hogy az anyag edvességtartalma 9 10 % legyen.

51 A feldolgozó képesség széles határok lakult ( kg/h között áltozott). A másodtüzelőanyagot (RDF-II.) a edves fával kevésbé hatásosan hetett brikettálni, mint a kukorica ulladékkal. l A <20 mm-és biostabilát minősége ával és kukorica hulladékka gyaránt javítható

52 PIROLÍZIS Pirolízis Szervesanyagok hőbontása levegő ő (oxigén) kizárásával o C-on, melynek termékei: Folyadék: olajok, kátrány, á vízgőz ő Szilárd: pirolízis koksz (széntartalmú maradék) Gáz: éghető gáz

53 Pirolízis előnyei (szemben az hulladékégetéssel): Az energia éghető termékekben raktározódik, amelyek máskor és máshelyen használhatók fel Rugalmas alkalmazkodóképesség a nyershulladék-összetételhez Tlj Teljesebb energiahasznosítás Kisebb gáztérfogatáram

54 Kísérleti körülmények: o C, 50 o C fokonként növelve Tartózkodási idő 20, 30, 45, 60 Mintaanyag: RDF I/A RDF I/B RDF II Szemcseméret: S é t < 20 mm Vákuum: 30 Pa

55 Kísérleti eredmények: Minden esetben az 550 o C, és 60 perces tartózkodási időbizonyult e legjobbnak. Kigázosodási Kiá dáihtáfk95% hatásfok %. Tiszta jóminőségű (>30 MJ/kg) koksz. k

56 Köszönöm a figyelmet fgy!