A települési szilárd hulladéklerakókban keletkező bomlási hő kinyerésének- és hasznosításának vizsgálata

Hasonló dokumentumok
Hőbányászat települési szilárd hulladéklerakókból

Dr. habil. Faitli József egyetemi docens, intézeti tanszékvezető

TELEPÜLÉSI SZILÁRDHULLADÉK LERAKÓK

A BOMLÁSI FOLYAMATOK KÖVETKEZTÉBEN KIALAKULÓ HŐMÉRSÉKLET-ELOSZLÁS ÉS A HŐKINYERÉSI POTENCIÁL VIZSGÁLATA A GYÁLI KOMMUNÁLIS HULLADÉKLERAKÓBAN

A gyáli hulladéklerakóba épített üzemi méretű hőcserélő és hőhasznosító technológia beüzemelése és kísérleti vizsgálata

Depóniagáz kinyerése és energetikai hasznosítása a dél-alföldi régióban

Biogáz alkalmazása a miskolci távhőszolgáltatásban

AZ INSTACIONER HŐVEZETÉS ÉPÜLETSZERKEZETEKBEN. várfalvi.

A hulladék, mint megújuló energiaforrás

MAGYARORSZÁGI HULLADÉKLERAKÓKBAN KELETKEZŐ DEPÓNIAGÁZOK MENNYISÉGE, ENERGIATARTALMA ÉS A KIBOCSÁTOTT GÁZOK ÜVEGHÁZ HATÁSA

Mikrobiális folyamatok energetikai hasznosítása a depóniagáz formájában

A HULLADÉK HULLADÉKOK. Fogyasztásban keletkező hulladékok. Termelésben keletkező. Fogyasztásban keletkező. Hulladékok. Folyékony települési hulladék

Újrahasznosítási logisztika. 1. Bevezetés az újrahasznosításba

Kommunális hulladéklerakón keletkező gázok hasznosítása

Az RDF előállításában rejlő lehetőségek, kockázatok. .A.S.A. Magyarország. Németh István Country manager. Németh István Október 7.

Hőszivattyús földhőszondák méretezésének aktuális kérdései.

A Fenntartható fejlődés fizikai korlátai. Késíztette: Rosta Zoltán Témavezető: Dr. Martinás Katalin Egyetemi Docens

A gyáli hulladéklerakó bomlási hőjének vizsgálata, energia-kinyerési potenciáljának becslése

A geotermikus energiában rejlő potenciál használhatóságának kérdései. II. Észak-Alföldi Önkormányzati Energia Nap

Almalégyártási melléktermék hasznosításának vizsgálata

Depóniagáz hasznosítás működő telepek Magyarországon Sári Tamás, üzemeltetés vezető ENER-G Natural Power Kft.

Hulladékgazdálkodási közszolgáltatás és termikus hasznosítás - Az új Országos Hulladékgazdálkodási Közszolgáltatási Terv tükrében

Hőszivattyús rendszerek

EÖTVÖS JÓZSEF FŐISKOLA Vízellátási és Környezetmérnöki Intézet. Salamon Endre XJFQJA Környezetmérnöki szak, Nappali tagozat II. évfolyam 77.

Szennyvíziszap dezintegrálási és anaerob lebontási kísérlete. II Ökoenergetika és X. Biomassza Konferencia Lipták Miklós PhD hallgató

A szerves hulladékok kezelése érdekében tervezett intézkedések

Fázisváltó anyagok az energetikában

XVIII. NEMZETKÖZI KÖZTISZTASÁGI SZAKMAI FÓRUM ÉS KIÁLLÍTÁS

Termoelektromos hűtőelemek vizsgálata

Geotermikus távhő projekt modellek. Lipták Péter

HULLADÉKLERAKÓK HULLADÉKBÓL ENERGIA

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Tüzeléstan előadás Dr. Palotás Árpád Bence

Lemezeshőcserélő mérés

B I O M A S S Z A H A S Z N O S Í T Á S és RÉGIÓK KÖZÖTTI EGYÜTM KÖDÉS

A SZENNYVÍZISZAPRA VONATKOZÓ HAZAI SZABÁLYOZÁS TERVEZETT VÁLTOZTATÁSAI. Domahidy László György főosztályvezető-helyettes Budapest, május 30.

PannErgy Nyrt.-ről röviden

MÉRÉSI JEGYZŐKÖNYV. A mérési jegyzőkönyvet javító oktató tölti ki! Kondenzációs melegvízkazám Tanév/félév Tantárgy Képzés

Miskolci Egyetem, Hidrogeológiai Mérnökgeológiai Tanszék. X. Ipari Környezetvédelem Konferencia és Szakkiállítás Siófok, október

Hulladékból energiát technológiák vizsgálata életciklus-elemzéssel kapcsolt energiatermelés esetén Bodnár István

ThermoMap módszertan, eredmények. Merényi László MFGI

ELKÜLÖNÍTETT BEGYŰJTŐ ÉS KEZELŐ RENDSZEREK KIÉPÍTÉSE, A HASZNOSÍTÁS ELŐSEGÍTÉSE

Ellenáramú hőcserélő

20 éves a Bay-Logi Környezetmenedzsment és Logisztikai Osztálya

Épületenergetikai számítás 1. λ [W/mK] d [cm] No. -

Depóniagáz hasznosítási tapasztalatok Magyarországon. Mármarosi István - ENER G Natural Power Kft Ügyvezető igazgató

energetikai fejlesztései

Egyedi készítésű napkollektorok vizsgálata és felhasználási lehetőségei

Használati meleg víz termelés

BME Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék 2. MÉRÉS

Hulladékfogadás, együttes rothasztás, biogáz hasznosítás hatékonyságának növelése a DÉL-PESTI SZENNYVÍZTISZTÍTÓ TELEPEN

Általános klimatológia gyakorlat

Légköri termodinamika

TERMOLÍZIS SZAKMAI KONFERENCIA TÁMOP A-11/1/KONV SZEPTEMBER 26.

Kezelési technológia (helyszín)

Ultrahangos hőmennyiségmérők és más megoldások, alapfogalmak, táv-leolvasás, okos mérés. Szorcsik Gábor Metsys Gazdasági Szolgáltató Kft.

Szennyvíziszapártalmatlanítási. életciklus elemzése

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

HŐÁTADÁSI FOLYAMATOK SZÁMÍTÁSA

Bodnár István PhD hallgató Miskolci Egyetem Sályi István Gépészeti Tudományok Doktori Iskola

FIGYELEM! Ez a kérdőív az adatszolgáltatás teljesítésére nem alkalmas, csak tájékoztatóul szolgál!

Energetikai minőségtanúsítvány összesítő

A ko-fermentáció technológiai bemutatása

Az aktív hőszigetelés elemzése 1. rész szerző: dr. Csomor Rita

MTA-ME ME Műszaki Földtudományi Kutatócsoport

MŰANYAG HULLADÉK HASZNOSÍTÓ BERENDEZÉS

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

Élelmiszerhulladék-csökkentés a Jövő Élelmiszeripari Gyárában Igények és megoldások

NITROKÉMIA KÖRNYEZETVÉDELMI TANÁCSADÓ ÉS SZOLGÁLTATÓ ZRT ÉVI KÖZBESZERZÉSI TERVE-2.MÓDOSÍTÁS. az eljárás megindításának tervezett időpontja

Proline Prosonic Flow B 200

Az Abaúj-Zempléni Szilárdhulladék Gazdálkodási Rendszer 2006 végén

5. Fajhő mérése jegyzőkönyv. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

2. (d) Hővezetési problémák II. főtétel - termoelektromosság

Hulladéklerakó építése és rekultivációja

Összefoglaló a GOP /A es kutatásfejlesztési projektről.

A települési szilárd hulladék egységnyi díjtételének meghatározása Érd MJV területére a I-IX havi adatok alapján

A NULLA HULLADÉK KONCEPCIÓ MEGVALÓSÍTÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI CSÓR TELEPÜLÉS PÉLDÁJÁN

Épületenergetikai számítás 1

Mérésadatgyűjtés, jelfeldolgozás.

TÁRS-INVEST KFT. Member of Energy Invest Group Hungary, 4400 Nyíregyháza, Simai út 4. Tax N.o.: Registry N.o.

Energetikai minőségtanúsítvány összesítő

FIGYELEM! Ez a kérdőív az adatszolgáltatás teljesítésére nem alkalmas, csak tájékoztatóul szolgál!

Termodinamika (Hőtan)

Energetikai minőségtanúsítvány összesítő

Az adatszolgáltatás, és nyilvántartás tapasztalatai. Fekete Katalin április 22.

A fókuszált napenergia tárolási és hasznosítási lehetőségei

FIGYELEM! Ez a kérdőív az adatszolgáltatás teljesítésére nem alkalmas, csak tájékoztatóul szolgál!

Energetikai minőségtanúsítvány összesítő

Fázisátalakulások vizsgálata

IX. Életciklus-elemzési (LCA) Szakmai Rendezvény. Miskolc, December 1-2.

Égés és oltáselmélet I. (zárójelben a helyes válaszra adott pont)

Anyagjellemzők változásának hatása a fúróiszap hőmérsékletére

FIZIKA II. 2. ZÁRTHELYI DOLGOZAT A MŰSZAKI INFORMATIKA SZAK

EXIM INVEST BIOGÁZ KFT.

Hőmérsékleti sugárzás

DV285 lemezes hőcserélők, E típus

A kálium-permanganát és az oxálsav közötti reakció vizsgálata 9a. mérés B4.9

Energetikai minőségtanúsítvány összesítő

ISZAPKEZELÉS ELJÁRÁS, GÉPEK ÉS TECHNOLÓGIÁK

Nanokeménység mérések

Átírás:

A települési szilárd hulladéklerakókban keletkező bomlási hő kinyerésének- és hasznosításának vizsgálata Introduction of Selective Waste Collection and Recycling in the Area of Beregovo (HUSKROUA/1001/011) - Zárókonferencia, 2015. december 17. Magyar Tamás, PhD hallgató Dr. Faitli József, egyetemi docens Miskolci Egyetem, Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet

A települési szilárd hulladékok (TSZH) jelenlegi helyzetének áttekintése 1,3 Mrd tonna TSZH/év (2012) 2,2 Mrd tonna TSZH/év (előrejelzés 2025-re). 1,2 kg/fő/nap TSZH (2012) 1,42 kg/fő/nap (előrejelzés 2025-re). A begyűjtött TSZH közel 95 %-a kerül deponálásra (KURNIAWAN ET AL., 2006). 1. ábra: A TSZH ártalmatlanítási lehetőségeinek aránya világviszonylatban (WORLD BANK, 2012). 2

Települési szilárd hulladékokban lejátszódó bomlási folyamatok A lebomlási folyamatok eredményeként keletkező úgynevezett melléktermékek : Csurgalékvíz Biogáz Hő 2. ábra: Hő- és gázképződés egy TSZH lerakóban (C.J.R. COCCIA ET AL., 2013). 3. ábra: Hőképződés az idő függvényében (J.L. HANSON ET AL., 2013). 3

Vizsgálati helyszín bemutatása (gyáli regionális hulladéklerakó) Az.A.S.A. Magyarország Kft. telephelye Gyálon található. A lerakóban megközelítőleg 200 000 tonna kevert TSZH kerül deponálásra évente. A lerakó 5 ütemre osztható fel, jelenleg a beérkező TSZH-ot az 5. ütemben deponálják. Ütem azonosító Befogadó kapacitás [m 3 ] Lerakás időtartama 1. 377.596 1999 2. 426.322 2003 3. 593.059 2006 4. 400.000 2009 5. 423.900 2012-1. táblázat: Az egyes ütemekhez tartozó kapacitások és a deponálás időtartama. 4. ábra: A gyáli regionális hulladéklerakó látképe. 4

Mekkora energiát lehet kinyerni? (természettudományos megközelítés) YOUNG, 1992-es tanulmánya szerint az energiaképződésre vonatkozó képlet az alábbi formában írható fel: c hulladék T hulladék T környezet E n Δt i1 i c w M(t) i 5. ábra: A hőképződés természettudományos megközelítése (YOUNG, 1992). Ahol: E: Hőképződés [MJ/m 3 ] Δt i : hőmérsékletkülönbség [K] c w : hulladék hőkapacitása [MJ/m 3 K] M(t) i : a felszabaduló energia azon hányada, amely a lerakó fűtésére fordítódik Megállapítás: A természettudományos megközelítés szerint a lebomlás következtében energia keletkezik, amely az anyag felmelegedését, - így a belső energia növekedését - eredményezi. 5

Települési szilárd hulladékok hőtani paramétereinek vizsgálata A berendezés segítségével mért és számított paraméterek: Fizikai (minta tömege, térfogata, nedvességtartalom, halmazsűrűség, száraz tömeg és térfogat, folyadék-, szilárd-, és gáz fázisok térfogatarányai) Hőtani (hővezetési tényező, fajhő, hődiffuzivitás) Hőmérsékletmérő szenzorok Hőáramsűrűség mérő szenzorok 6. ábra: A TSZH-ok hőtani paramétereinek mérésére kifejlesztett mérőberendezés. 6

Hőmérséklet monitoring rendszer A monitoring rendszer kiépítésének első lépéseként 10 fúrási pontot jelöltünk ki a depónia első 4 ütemében, amelyekben a hőmérséklet 16 méteres mélységig hosszútávon vizsgálható (1 méteres osztásközzel). A hőmérsékletérzékelő szenzorok elhelyezése a depótestet alkotó agresszív közegben nagy kihívást jelentett. Számos tényező mérlegelése után úgy döntöttünk, hogy KPE csőből védőburkolatot kell a depótestbe fúrt lyukba helyezni, amelybe a hőmérő szondák leengedhetők. Ütem azonosító Hőmérséklet-monitoring kutak száma Hulladék kora 1. 2 12-16 2. 3 9-12 3. 2 6-9 4. 3 0-6 2. táblázat: A kiépített hőmérséklet-monitoring kutak száma és hulladék kora az egyes ütemekre vonatkozóan. 7. ábra: Furatok készítése a depóniában. 7

19.06.2013 01.07.2013 01.08.2013 01.09.2013 01.10.2013 01.11.2013 01.12.2013 01.01.2014 01.02.2014 01.03.2014 01.04.2014 01.05.2014 01.06.2014 01.07.2014 01.08.2014 01.09.2014 01.10.2014 01.11.2014 Temperature, T [ C] Hőmérséklet monitoring eredmények (idősebb hulladék esetében) 60 50 40 Legend 15 m ( T = 55,5 C) 14 m ( T = 54,6 C) 13 m ( T = 55,1 C) 30 12 m ( T = 53,4 C) 11 m ( T = 52,2 C) 10 m ( T = 51,2 C) 9 m ( T = 49,3 C) 8 m ( T = 47,6 C) 20 10 0 Illesztés egyenlete: Y = -A x + B 7 m ( T = 45,3 C) 6 m ( T = 43,9 C) Ambient ( T = 14,5 C) Fitted straight line (15 m) Fitted straight line (11 m) Fitted straight line (6 m) Azonosító: II. ütem Hulladék kora: 9-12 év Lebomlási fázis: anaerób Hőmérséklet trend: állandósult állapot Illesztés: lineáris -10 Date 8. ábra: Hőmérséklet monitoring eredmények a II/2-es kút esetében. 8

19.06.2013 01.07.2013 01.08.2013 01.09.2013 01.10.2013 01.11.2013 01.12.2013 01.01.2014 01.02.2014 01.03.2014 01.04.2014 01.05.2014 01.06.2014 01.07.2014 17.07.2014 Temperature, T [ C] Hőmérséklet monitoring eredmények (viszonylag friss hulladék esetében) 70 60 50 40 30 20 10 0 Azonosító: IV. ütem Hulladék kora: 0-6 év Lebomlási fázis: aerob és anaerob is (mélység függő) Hőmérséklet trend: felmelegedési szakasz Illesztés: exponenciális Legend 15 m ( T = 55,9 C) 14 m ( T = 55,7 C) 13 m ( T = 53,7 C) 12 m ( T = 52,7 C) 11 m ( T = 53,1 C) 10 m ( T = 52,1 C) 9 m ( T = 50,9 C) 8 m ( T = 50,5 C) 7 m ( T = 49,8 C) 6 m ( T = 49,4 C) Ambient ( T = 13,8 C) Fitted exponential curve (15 m) Fitted exponential curve (11 m) Fitted exponential curve (6 m) Illesztés egyenlete: Y = T (1 - A EXP (-B x)) -10 Date 9. ábra: Hőmérséklet monitoring eredmények a IV/3-as kút esetében. 9

Hőcserélő rendszer ismertetése Hőhasznosító körök Hőkinyerő körök 10. ábra: A hőcserélő rendszer elemei. 10

Hőcserélő rendszer elemei Hőkinyerő körök Slinky (hurkos) Piskóta 11. ábra: A hőkinyerő körök (vízszintes: balra; függőleges: jobbra). 11

Hőcserélő rendszer elemei Hőhasznosító körök Csurgalékvíz-gyűjtő medence Üvegház 12. ábra: A hőhasznosító körök (csurgalékvíz-gyűjtő medence: balra; üvegház: jobbra). 12

Hőkinyerési- és hasznosítási eredmények Hőhasznosító körök Hőkinyerő körök 13. ábra: Működtetett körök: Függőleges kör (hőkinyerő) Csurgalékvíz-gyűjtő medence (hőhasznosító). 13

Hőmérő szenzorok elhelyezkedése ( A és B jelű függőleges kutak esetében) λ wood waste = 0,14 W/mK λ concrete = 1,09 W/mK 14. ábra: A hőmérő szenzorok elhelyezkedése függőleges hőcserélő körben ( A és B kutak esetében). 14

21.08.14. 22.08.14. 23.08.14. 24.08.14. 25.08.14. 26.08.14. 27.08.14. 28.08.14. 29.08.14. 30.08.14. 31.08.14. 01.09.14. 02.09.14. 03.09.14. 04.09.14. 05.09.14. 06.09.14. 07.09.14. 08.09.14. 09.09.14. Temperature, T [ C] Heat power, q [W] Hőkinyerés ( A jelű függőleges kút esetében) 60 55 50 45 40 Measured temperatures and produced heat power of the vertical heat exchanger well (A) from 21.08.2014 to 09.09.2014 Legend A1 A2 A3 A4 A6 A7 A8 A9 A10 Heat power 10000 9000 8000 7000 6000 35 5000 30 4000 25 3000 20 15 Átlagos hőáram (q A ) = 1152 W Kinyert hőenergia: 0,63 GJ 2000 1000 10 0 Date 15. ábra: Hőkinyerés az A jelű függőleges kút esetében. 15

21.08.14. 22.08.14. 23.08.14. 24.08.14. 25.08.14. 26.08.14. 27.08.14. 28.08.14. 29.08.14. 30.08.14. 31.08.14. 01.09.14. 02.09.14. 03.09.14. 04.09.14. 05.09.14. 06.09.14. 07.09.14. 08.09.14. 09.09.14. Temperature, T [ C] Heat power, q [W] Hőkinyerés ( B jelű függőleges kút esetében) 60 55 50 45 40 Measured temperatures and produced heat power of the vertical heat exchanger well (B) from 21.08.2014 to 09.09.2014 Legend B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 Heat power 10000 9000 8000 7000 6000 35 5000 30 4000 25 3000 20 15 Átlagos hőáram (q B ) = 770 W Kinyert hőenergia: 0,42 GJ 2000 1000 10 0 Date 16. ábra: Hőkinyerés az B jelű függőleges kút esetében. 16

A csőhéj modell hőfejlődés figyelembe vételével A hővezetés differenciál egyenlete (belső energia mérlegegyenlete): q dq dτ λ A A hővezetés differenciál egyenletének megoldása hengerszimmetrikus, időben állandó hőáram esetében: q 2 π λ h rn ln r 1 t n dt dr t Azonban a vizsgált hengeren belül folyamatos hőfejlődés van: 1 17. ábra: A csőhéj modell. q x p 2 2 r r πh n A fentiek alapján a hőáram- és hőmérséklet-eloszlás: q x 2 π λ Δt rx Δr ln r x x h x Δt x q x rx Δr ln r x 2 π λ h 17

Konklúziók Lebomlás fajlagos hőteljesítménye: 0,53 W/m 3 Lebomlás effektív fajlagos hőteljesítménye (= kinyerhető): 0,18 W/m 3 1 éven keresztül 0,18 W/m 3 fajlagos hőteljesítménnyel kinyerhető hőenergia mennyisége: 5,67 MJ Henger paraméterei: Henger magassága: 16 m Iterálással meghatározott sugár: 6 m Henger térfogata: 1809 m 3 18

Köszönetnyilvánítás A Depóniahő-hasznosítási technológia kidolgozása (KMR_12-1-2012-0128) megnevezésű projekt a Magyar Kormány támogatásával, a Nemzeti Fejlesztési Ügynökség kezelésében, a Kutatási és Technológiai Innovációs Alap finanszírozásával valósul meg. 19

Köszönöm a figyelmet! 20