Παραγωγή ενέργειας αποτέφρωσης απορριμμάτων

Παραγωγή ενέργειας αποτέφρωσης απορριμμάτων

Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από την αποτέφρωση αποβλήτων είναι το έργο της εισαγωγής, αφομοίωσης και καινοτομίας εγκαταστάσεων και εξοπλισμού αποτέφρωσης απορριμμάτων. Τα τελευταία χρόνια, οι διοξίνες στα καυσαέρια από την αποτέφρωση αστικών στερεών αποβλήτων (ΑΣΑ) αποτελούν κοινή ανησυχία στον κόσμο. Οι πολύ τοξικές ουσίες όπως οι διοξίνες προκαλούν μεγάλη βλάβη στο περιβάλλον. Ο αποτελεσματικός έλεγχος της παραγωγής και της διάχυσης ουσιών που μοιάζουν με διοξίνες σχετίζεται άμεσα με την προώθηση και την εφαρμογή της τεχνολογίας αποτέφρωσης και παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας αποβλήτων. Η μοριακή δομή της διοξίνης είναι ότι ένα ή δύο άτομα οξυγόνου συνδέουν δύο δακτυλίους βενζολίου που υποκαθίστανται από χλώριο. Το PCDD (πολυχλωρο διβενζο-ρ-διοξίνη) συνδέεται με δύο άτομα οξυγόνου και το PCDD (πολυχλωρο διβενζο-ρ-διοξίνη) συνδέεται με ένα άτομο οξυγόνου. Η τοξικότητα του 2,3,7,8-pcdd ήταν 160 φορές υψηλότερη από αυτή του κυανιούχου καλίου.

Αρχή λειτουργίας της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας αποτέφρωσης απορριμμάτων:

Οι πηγές διοξινών στους αποτεφρωτήρες είναι τα προϊόντα πετρελαίου και τα χλωριωμένα πλαστικά, τα οποία είναι πρόδρομες ουσίες των διοξινών. Ο κύριος τρόπος σχηματισμού είναι η καύση. Τα οικιακά απόβλητα περιέχουν πολύ NaCl, KCl και ούτω καθεξής, ενώ η αποτέφρωση συχνά περιέχει s, με αποτέλεσμα τη ρύπανση. Παρουσία οξυγόνου, αντιδρά με το άλας που περιέχει Cl και σχηματίζει HCl. Το HCl αντιδρά με το CuO που σχηματίζεται από την οξείδωση του Cu. Διαπιστώθηκε ότι ο πιο σημαντικός καταλύτης για την παραγωγή διοξίνης είναι το στοιχείο C (με το CO ως πρότυπο).

Τα κύρια πλεονεκτήματα της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από την αποτέφρωση απορριμμάτων είναι τα ακόλουθα:

Ο αποτεφρωτήρας πυρόλυσης ελεγχόμενος με αέριο χωρίζει τη διαδικασία αποτέφρωσης σε δύο θαλάμους καύσης. Η θερμοκρασία του πρώτου θαλάμου καύσης ελέγχεται εντός 700 ℃, έτσι ώστε τα σκουπίδια να μπορούν να αποσυντεθούν σε χαμηλή θερμοκρασία υπό την προϋπόθεση έλλειψης οξυγόνου. Αυτή τη στιγμή, τα μεταλλικά στοιχεία όπως Cu, Fe και Al δεν θα οξειδωθούν, επομένως μερικά από αυτά δεν θα παραχθούν, γεγονός που θα μειώσει σημαντικά την ποσότητα της διοξίνης. Ταυτόχρονα, επειδή η παραγωγή του HCl επηρεάζεται από τη συγκέντρωση του υπολειπόμενου οξυγόνου, η παραγωγή του HCl θα μειωθεί με την ανοξική καύση. Επιπλέον, είναι δύσκολο να σχηματιστεί ένας μεγάλος αριθμός ενώσεων στην ατμόσφαιρα αυτοαναγωγής. Επειδή ο ελεγχόμενος αποτεφρωτήρας αερίου είναι μια συμπαγής κλίνη, δεν θα υπάρχει καπνός και άκαυστος υπολειμματικός άνθρακας στον δευτερεύοντα θάλαμο καύσης. Τα εύφλεκτα συστατικά στα σκουπίδια αποσυντίθενται σε εύφλεκτα αέρια, τα οποία εισάγονται στον δεύτερο θάλαμο καύσης με αρκετό οξυγόνο για καύση. Η θερμοκρασία του δεύτερου θαλάμου καύσης είναι περίπου 1000 ℃ και το μήκος της καύσης κάνει τα καυσαέρια να παραμένουν για περισσότερο από 2 S, γεγονός που εξασφαλίζει την πλήρη αποσύνθεση και καύση της διοξίνης και άλλων τοξικών οργανικών αερίων σε υψηλή θερμοκρασία. Επιπλέον, η καταλυτική επίδραση των σωματιδίων Cu, Ni και Fe στον σχηματισμό διοξίνης μπορεί να αποφευχθεί με τη χρήση φίλτρου σακουλών.

Εξοπλισμός αποτέφρωσης

Ο αποτεφρωτήρας MSW ενός σταθμού ηλεκτροπαραγωγής αποτέφρωσης MSW είναι ένας μηχανικός αποτεφρωτήρας πολλαπλών σταδίων, κατασκευασμένος στον Καναδά. Ο αποτεφρωτήρας έχει εφαρμοστεί στην παγκόσμια τεχνολογία καπακιού τρίτης γενιάς, η οποία μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τα τοξικά αέρια που παράγονται από την αποτέφρωση.

1. Δομή κάδου απορριμμάτων

Τα σκουπίδια μεταφέρονται στο εργοστάσιο επεξεργασίας με αυτοκίνητο και στη συνέχεια χύνονται στον κάδο απορριμμάτων. Τα πρόσφατα αποθηκευμένα σκουπίδια μπορούν να μπουν στον κλίβανο για καύση μετά από 3 ημέρες. Όταν τα σκουπίδια τοποθετούνται στον κάδο, μετά τη ζύμωση και την αποστράγγιση των στραγγισμάτων, η θερμογόνος δύναμη των σκουπιδιών μπορεί να αυξηθεί και τα σκουπίδια μπορούν εύκολα να αναφλεγούν. Στον κάδο, η λαβή του γερανού χρησιμοποιείται για να στείλει τα σκουπίδια στη χοάνη μπροστά από τον φούρνο.

2. Δομή σχάρας

Ο αποτεφρωτήρας απορριμμάτων είναι ένας παλινδρομικός, ωθούμενος προς τα εμπρός, μηχανικός αποτεφρωτήρας πολλαπλών σταδίων. Ο αποτεφρωτήρας αποτελείται από έναν τροφοδότη και οκτώ μονάδες σχάρας καύσης, συμπεριλαμβανομένης της σχάρας δύο σταδίων στο τμήμα ξήρανσης, της εσχάρας τεσσάρων σταδίων στο τμήμα καύσης αεριοποίησης και της σχάρας δύο σταδίων στο τμήμα της καύσης. Η θερμοκρασία στον αποτεφρωτήρα πρέπει να ελέγχεται εντός 700 ℃. Τα καμένα απορρίμματα βγαίνουν από τον αποτεφρωτήρα από την τελευταία σχάρα και πέφτουν στον κάδο της στάχτης.

Τροφοδότης και πυροσβεστική πόρτα

Ο τροφοδότης σπρώχνει τα σκουπίδια που πέφτουν στη χοάνη στον θάλαμο καύσης από το μπροστινό μέρος της πόρτας πυρασφάλειας μέσω του εμβόλου φόρτωσης. Ο τροφοδότης είναι υπεύθυνος μόνο για την τροφοδοσία, δεν παρέχει αέρα καύσης και είναι απομονωμένος από την περιοχή καύσης μέσω της πόρτας πυρασφάλειας. Η πυροσβεστική πόρτα παραμένει κλειστή όταν ο τροφοδότης αποσύρεται. Το κλείσιμο της πόρτας πυρκαγιάς μπορεί να διαχωρίσει τον κλίβανο από το εξωτερικό και να διατηρήσει την αρνητική πίεση στον κλίβανο. Παράλληλα, υπάρχουν σημεία μέτρησης θερμοκρασίας στην είσοδο του θαλάμου καύσης. Όταν η θερμοκρασία των σκουπιδιών της εισόδου του θαλάμου καύσης είναι πολύ υψηλή, η ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα θα ελέγχει τον ψεκαστήρα που ψεκάζεται μετά την πυροσβεστική πόρτα για να αποτρέψει τα σκουπίδια από τον αγωγό τροφοδοσίας να ανάψουν τα σκουπίδια στη χοάνη όταν ανοίξει η πόρτα πυρασφάλειας.

Σχάρα καύσης

Η σχάρα καύσης οκτώ σταδίων χωρίζεται σε σχάρα ξήρανσης δύο σταδίων, σχάρα αεριοποίησης τεσσάρων σταδίων και σχάρα καύσης δύο σταδίων. Κάτω από κάθε σχάρα υπάρχει μια συσκευή υδραυλικής ώθησης. Η συσκευή ώθησης 8 σταδίων (κρεβάτι ώθησης) σπρώχνει τα σκουπίδια με μια συγκεκριμένη σειρά, έτσι ώστε τα σκουπίδια που εισέρχονται στον αποτεφρωτήρα να ωθούνται στην επόμενη σχάρα από την κλίνη ώθησης που ταιριάζει με κάθε σχάρα. Υπάρχουν ομοιόμορφα κατανεμημένες τρύπες στη σχάρα, οι οποίες χρησιμοποιούνται για τον ψεκασμό πρωτογενούς αέρα για καύση. Ο πρωτεύων αέρας για την καύση τροφοδοτείται από τον κύριο σωλήνα αέρα κάτω από τη σχάρα. Κατά τη διαδικασία ώθησης της σχάρας, τα σκουπίδια θερμαίνονται από την ακτινοβολία θερμότητας από τον καυστήρα και τον κλίβανο, καθώς και από τον πρωτογενή αέρα. Η υγρασία εξατμίζεται γρήγορα και αναφλέγεται.

Διάταξη καυστήρα

Υπάρχουν δύο κύριοι καυστήρες στον πρώτο θάλαμο καύσης, όπως φαίνεται στα Σχ. 2, 17 και 18. Υπάρχει ένα σημείο μέτρησης θερμοκρασίας πάνω από τη σχάρα καύσης στον αποτεφρωτήρα. Όταν ο αποτεφρωτής ξεκινά και η θερμοκρασία καύσης είναι χαμηλότερη από τις απαιτήσεις, ο καυστήρας 17 τροφοδοτείται με λάδι για να υποστηρίξει την καύση. Ο καυστήρας 18 βρίσκεται στην έξοδο του κλιβάνου και χρησιμοποιείται για να συμπληρώσει τα άκαυστα σκουπίδια. Ο αέρας που απαιτείται για τον καυστήρα παρέχεται από έναν κοινό ανεμιστήρα καύσης τεσσάρων αποτεφρωτηρίων και ο αέρας που απαιτείται για την καύση του καυστήρα είναι ο καθαρός αέρας που εισπνέεται από την ατμόσφαιρα. Όταν ο ανεμιστήρας καύσης αποτύχει ή η παροχή αέρα είναι ανεπαρκής, μέρος της παροχής αέρα από τον ανεμιστήρα εξαναγκασμένου ρεύματος λαμβάνεται από την παράκαμψη (όπως φαίνεται στην Εικ. 26) για την τροφοδοσία του καυστήρα.

3. Καυσαερίων δεύτερου θαλάμου

Το κύριο μέρος του δεύτερου θαλάμου καύσης είναι κυλινδρικός καπνοδόχος και δεν υπάρχει νεκρή γωνία καυσαερίων που προκαλείται από σωλήνες. Ο σκοπός της ρύθμισης του δεύτερου θαλάμου καύσης είναι να παραμείνουν τα καυσαέρια για περισσότερο από 2 S υπό την προϋπόθεση 120 ~ 130% του θεωρητικού όγκου αέρα και περίπου 1000 ℃, έτσι ώστε να αποσυντεθεί το επιβλαβές αέριο στον κλίβανο. Υπάρχει ένας βοηθητικός καυστήρας στην είσοδο του δεύτερου θαλάμου καύσης. Όταν το σύστημα ανιχνεύσει ότι η θερμοκρασία των καυσαερίων στην έξοδο του δεύτερου θαλάμου καύσης είναι μικρότερη από μια ορισμένη τιμή, θα αναφλεγεί για συμπληρωματική καύση. Ο δευτερεύων αέρας εισέρχεται στον δευτερεύοντα θάλαμο καύσης στην είσοδο του δευτερεύοντος θαλάμου καύσης. Ο δεύτερος θάλαμος καύσης έχει δύο άνω και κάτω εξόδους που οδηγούν στον λέβητα απορριμμάτων θερμότητας και υπάρχει ένα υδραυλικά κινούμενο διάφραγμα μπροστά από τις δύο εξόδους για τον έλεγχο της εισόδου των καυσαερίων.

4. Σύστημα εξαερισμού

Κάθε αποτεφρωτήρας είναι εξοπλισμένος με ανεμιστήρα εξαναγκασμένου ρεύματος. Ο ανεμιστήρας εισπνέει αέρα από τη δεξαμενή απορριμμάτων και επίσης εισπνέει το αέριο που έχει διαρρεύσει από το κάτω μέρος της κλίνης ώθησης του πρώτου θαλάμου καύσης προς το εξωτερικό του αποτεφρωτήρα. Αυτή η διάταξη της πηγής παροχής αέρα είναι για να διασφαλίσει ότι ο κάδος απορριμμάτων βρίσκεται σε κατάσταση μικροαρνητικής πίεσης και να αποφευχθεί η διαρροή αερίου του κάδου απορριμμάτων. Ο αέρας τροφοδοσίας εισέρχεται στον λέβητα απορριπτόμενης θερμότητας, διέρχεται από τον προθερμαντήρα αέρα δύο σταδίων του λέβητα απορριπτόμενης θερμότητας και στη συνέχεια εισέρχεται σε μια μεγάλη κεφαλή ανάμειξης (όπως φαίνεται στο Σχ. 21) και στη συνέχεια εισέρχεται στον πρώτο θάλαμο καύσης και ο δεύτερος θάλαμος καύσης του αποτεφρωτήρα ως πρωτεύων και δευτερεύων αέρας αντίστοιχα. Η κεφαλή μπορεί επίσης να δεχτεί τον αέρα επιστροφής από την παράκαμψη του λέβητα απόβλητης θερμότητας. Ο πρωτεύων αέρας που βγαίνει από την κεφαλή χωρίζεται περαιτέρω σε δύο σωλήνες: ο σωλήνας 1 συνδέεται με τρεις σωλήνες αέρα για την παροχή αέρα σε σχάρα 1 ~ 3. Ένας άλλος σωλήνας 2 συνδέεται με πέντε σωλήνες αέρα για την παροχή αέρα σε σχάρα 4 ~ 8. Ο πρωτεύων αέρας που παρέχεται στη σχάρα μπορεί να στεγνώσει τα σκουπίδια, να κρυώσει τη σχάρα και να τροφοδοτήσει τον αέρα για καύση. Η βαλβίδα ρύθμισης όγκου αέρα στον αγωγό 1 πρέπει να ρυθμίζεται ανάλογα με τη θερμοκρασία της εισόδου του αποτεφρωτήρα. Η βαλβίδα ρύθμισης όγκου αέρα στον αγωγό 2 θα πρέπει να ρυθμίζεται ανάλογα με τη θερμοκρασία και την περιεκτικότητα σε οξυγόνο του κλιβάνου αποτέφρωσης. Ο όγκος αέρα του κλιβάνου πρέπει να είναι 70 ~ 80% του θεωρητικού όγκου αέρα. Ο δευτερεύων αέρας εισέρχεται στον δευτερεύοντα θάλαμο καύσης μέσω του αγωγού. Η δευτερεύουσα παροχή αέρα είναι 120 ~ 130% της θεωρητικής παροχής αέρα.

5. Σύστημα εκκένωσης τέφρας

Η τέφρα που απορρίπτεται από τον αποτεφρωτήρα πέφτει στη δεξαμενή τέφρας. Η κατεύθυνση διάταξης δύο παράλληλων δεξαμενών τέφρας είναι κάθετη προς αυτή του αποτεφρωτήρα και οι δεξαμενές τέφρας τεσσάρων αποτεφρωτηρίων συνδέονται οριζόντια. Ο διαχωριστής τέφρας που κινείται με υδραυλική πίεση (όπως φαίνεται στο σχ. 223) επιλέγει να ρίξει την τέφρα σε μια δεξαμενή τέφρας. Ένας μεταφορικός ιμάντας τέφρας είναι διατεταγμένος στο κάτω μέρος της δεξαμενής τέφρας για τη μεταφορά της τέφρας που απορρίπτεται από τέσσερις αποτεφρωτήρες στη δεξαμενή τέφρας. Απαιτείται ένα ορισμένο επίπεδο νερού στη δεξαμενή τέφρας για να βυθιστεί η τέφρα.

6. Εξοπλισμός επεξεργασίας καυσαερίων

Αφού τα καυσαέρια εκκενωθούν από τον λέβητα απορριπτόμενης θερμότητας, εισέρχονται πρώτα στον ημίξηρο πλυντήριο, στον οποίο ο ψεκαστήρας χρησιμοποιείται για να ψεκάσει το μαγειρεμένο πέτρινο κονίαμα από την κορυφή του πύργου στον πύργο για να εξουδετερωθεί με το όξινο αέριο στο καυσαέρια, τα οποία μπορούν να αφαιρέσουν αποτελεσματικά HCl, HF και άλλα αέρια. Υπάρχει ένα ακροφύσιο ενεργού άνθρακα στον σωλήνα εξόδου του πλυντηρίου και ο ενεργός άνθρακας χρησιμοποιείται για την προσρόφηση διοξινών/φουρανίων στα καυσαέρια. Αφού τα καυσαέρια εισέλθουν στο φίλτρο του σάκκου, τα σωματίδια και τα βαρέα μέταλλα στα καυσαέρια απορροφώνται και απομακρύνονται. Τέλος, τα καυσαέρια απορρίπτονται στην ατμόσφαιρα από την καμινάδα.