Jerzy Wójcicki Andrzej Zajdel TECHNOLOGIA PLAZMOWA W ENERGETYCZNYM ZAGOSPODAROWANIU ODPADÓW 1. OPIS PRZEDSIĘWZIĘCIA 1.1 Opis instalacji Przedsięwzięcie obejmuje budowę Ekologicznego Zakładu Energetycznego pozyskującego energię z odpadów, w oparciu o plazmową metodę ich utylizacji. Poglądowy schemat instalacji technologicznej ilustruje rys.1. Wszystkie odpady Chwytak Konwerter plazmowy Płuczka wieżowa (Cyklon) System płuczek Turbina Agregat prądotwórcza prądotwórczy Oczyszczony syngas System karmiący Szkło/Granulat metaliczny Rys. 1 Schemat instalacji plazmowej utylizacji odpadów 1.2 Opis technologii W technologii wykorzystuje się plazmę łuku gazowego, gdzie temperatury gazu zawierają się w granicach od ok. 2 700 C do ok. 16 000 C. Energia termiczna powoduje dysocjację (rozpad) wiązań molekularnych wsadowych materiałów lub
związków wprowadzonych do łuku na atomy lub prostsze formy chemiczne. Wsad przeznaczony do przetwarzania stanowić mogą bardzo różnorodne materiały organiczne i nieorganiczne w tym wszelkie odpady. Technologia plazmowa wykorzystując ciepło wytwarzane przez łuk plazmowy pozwala uzyskiwać gazowe produkty użytkowe, a także w wyniku procesu witryfikacji zeszklone produkty stałe. Frakcje lotne trafiają do systemu oczyszczania produktów gazowych na wylocie z instalacji i uzyskuje się w jego wyniku gaz syntezowy. Ogólnie zakres udziałów podstawowych składników gazu syntezowego przedstawia Tabela 1. SKŁADNIK SYMBOL UDZIAŁ % Wodór H 2 32-60 Tlenek węgla CO 35-39 Dwutlenek węgla C0 2 15-27 Metan CH 4 < 0,1 Para wodna H 2 0 ~ 1 Azot N 2 2-16 Tabela 1 Ogólny skład gazu syntezowego. Produkty witryfikacji zawierające m.in. metale, zostają zestalone w monolityczne, niewymywalne masy. W Ekologicznym Zakładzie Energetycznym gaz syntezowy będzie wykorzystany do celów energetycznych, jako paliwo dla zespołu tłokowych silników gazowych służących do napędu generatorów elektrycznych. Ciepło uzyskiwane w procesie przetwarzania odpadów wytworzone w skojarzeniu z energią elektryczną będzie sprzedawane okolicznym odbiorcom. Planowany Ekologiczny Zakład Energetyczny przeznaczony będzie do pracy całorocznej. Wydajność Zakładu wyniesie: godzinowa wydajność przerobowa odpadów 12,5 Mg/h,
dobowa moc przerobowa odpadów roczna moc przerobowa 300 Mg/d, ok.100 000 Mg/rok. 2. CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA Charakterystyka techniczna Ekologicznego Zakładu Energetycznego przedstawia się następująco: liczba linii selekcji plazmowej 6 linie selekcji plazmowej odpadów komunalnych 50 Mg/d 3 linia selekcji plazmowej odpadów medycznych 50 Mg/d 1 linia selekcji plazmowej odpadów niebezpiecznych 50 Mg/d 1 linia selekcji plazmowej osadów ściekowych 50 Mg/d 1 liczba silnikowych agregatów prądotwórczych zasilanych gazem syntezowym 12 moc elektryczna pojedynczego agregatu prądotwórczego 3 MW liczba agregatów prądotwórczych na 1 linię selekcji plazmowej 2 moc elektryczna uzyskana z 1 linii 2 3 MW = 6 MW łączna moc elektryczna generowana przez agregaty prądotwórcze roczna potencjał produkcji energii elektrycznej na 6 liniach zapotrzebowanie mocy elektrycznej na 1 linię sekcji plazmowej zapotrzebowanie mocy elektrycznej na 6 liniach 36MW 315360MWh 2 MW 12MW moc elektryczna netto moc cieplna uzyskiwana z 2 silników na 1 linii moc cieplna całego zakładu roczny potencjał wytwórczy ciepła w zakładzie 36MW-12MW = 24 MW 6,8MW 6 6,8 MW = 40,8 MW 357408 MWh =1287TJ
temperatura wody przy przesyle energii cieplnej zapotrzebowanie na wodę dla celów technologicznych średni odzysk szkliwa średni odzysk granulatu metalicznego 85 60 C 160 Mg/h 0,2Mg/Mg odpadów 0,02Mg/Mg odpadów Zastosowane rozwiązania techniczne Zakładu gwarantują brak powstawania jakichkolwiek odpadów wtórnych (pochodzących z procesów realizowanych w Zakładzie), gdyż wszelkie powstające na bieżąco odpady są natychmiast kierowane ponownie do konwerterów plazmowych. W rezultacie jedyne substancje opuszczające Zakład to metale i materiały zeszkliwione przeznaczone do dalszego wykorzystania oraz spaliny z agregatów prądotwórczych spełniające wszystkie normy czystości. 3. ZAGADNIENIA EKONOMICZNE Planuje się uzyskanie, w wyniku plazmowej utylizacji odpadów, produktów rynkowych, których ceny kształtują się na następujących poziomach: - usługi utylizacyjne niesegregowane odpady komunalne odpady medyczne odpady niebezpieczne osady ściekowe 150 PLN/Mg, 1000 PLN/Mg, 2500 PLN/Mg, 350 PLN/Mg, - produkty energetyczne ciepło energia elektryczna 20 PLN/GJ, 150 PLN/MWh, - produkty uboczne szkliwo granulat metaliczny 150 PLN/Mg, 250 PLN/Mg
Planowany poziom nakładów inwestycyjnych wynosi od 85 mln Euro do 100mln Euro (w zależności od dostawcy technologii i doboru urządzeń). 4. ZAGADNIENIA EKOLOGICZNE Zastosowane rozwiązania techniczne Zakładu gwarantują brak powstawania jakichkolwiek odpadów wtórnych (pochodzących z procesów realizowanych w Zakładzie), gdyż wszelkie powstające na bieżąco odpady są natychmiast kierowane ponownie do konwerterów plazmowych. W rezultacie jedyne substancje opuszczające Zakład to metale i materiały zeszkliwione przeznaczone do dalszego wykorzystania oraz spaliny z agregatów prądotwórczych spalających gaz syntezowy spełniające normy dotyczące emisji dopuszczalnych. Na rys. 2 przedstawiono emisję zanieczyszczeń do atmosfery powstałych w wyniku spalania gazu syntezowego. Rys. 2 Emisje zanieczyszczeń do atmosfery powstałe w wyniku spalania gazu syntezowego w silnikach spalinowych