Αντιδραστήρας μετατροπής αποβλήτων: πυρόλυση, αέρια και υδροθερμικές οδούς

Αντιδραστήρας μετατροπής αποβλήτων: πυρόλυση, αέρια και υδροθερμικές οδούς

Τι είναι ένας αντιδραστήρας μετατροπής αποβλήτων;Ένας αντιδραστήρας μετατροπής αποβλήτων είναι ένα δοχείο που μετατρέπει απορρίμματα χαμηλής αξίας ή επικίνδυνα, βιομάζα, πλαστικό ή λάσπη σε ενέργεια ή χημικές ουσίες και ορίζεται από ποια από τις τέσσερις οδούς χρησιμοποιεί:πυρόλυση, θέρμανση σε απουσία οξυγόνου σε θερμοκρασία 400-700 °C για την παραγωγή πετρελαίου πυρόλυσης, αερίου και άνθρακα, αεριοποίηση σε θερμοκρασία 700-1200 °C για την παραγωγή αερίων σύνθεσης 10-30 MJ ανά κανονικό κυβικό μέτρο,υδροθερμική άνθρακα σε θερμοκρασία 180-250 °C και 20-40 bar για την παραγωγή υδροκαρβανίου από υγρή βιομάζαΗ κυριότερη τεχνολογική πρόκληση είναι η ετερογένεια των τροφίμων, επειδή τα αστικά στερεά απόβλητα, η βιομάζα και οι λάσπες διαφέρουν σε υγρασία.θερμική αξία και μολυσματικές ουσίες σε κάθε παρτίδαΤα υλικά και τα εσωτερικά υλικά επιλέγονται για την αβραστικότητα, την πίσσα, τις στάχτες και τη διάβρωση περισσότερο από ό,τι για τη βασική χημεία.

1Οι οδοί μετατροπής και οι αντιδραστήρες τους

Κάθε οδός ταιριάζει σε διαφορετικό απόβλητο και παράγει διαφορετικό προϊόν:

• Πυρολίση και αέριαση στερεών αποβλήτων:Η πυρόλυση θερμαίνει τα ταξινομημένα απόβλητα ή πλαστικά σε απουσία οξυγόνου σε θερμοκρασία 400-700 °C, αποσυνθέτοντάς τα σε πετρέλαιο πυρόλυσης, ένα εύφλεκτο αέριο και άνθρακα, με απόδοση πετρελαίου 30-60% κατά βάρος ανάλογα με την τροφή.Η αεριοποίηση προχωράει περαιτέρω, με μερική οξείδωση της τροφής στους 700-1200 °C σε ένα αέριο σύνθεσης μονοξειδίου του άνθρακα και υδρογόνου στους 10-30 MJ ανά κανονικό κυβικό μέτρο, το οποίο μπορεί να καεί ή να μετατραπεί χημικά.Οι αντιδραστήρες είναι συνήθως ένα περιστρεφόμενο φούρνοΤο πρόβλημα είναι ότι οι μηχανισμοί που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των σιδηροδρομικών οχημάτων είναι πολύ πιο ευάλωτοι από τους μηχανισμούς που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των σιδηροδρόμων.Παρασκευή ζωοτροφώνΗ ατμόσφαιρα του αντιδραστήρα δεν μπορεί να λειτουργήσει χωρίς να έχει την απαραίτητη ενέργεια για την επεξεργασία του.
• Υδροθερμική μετατροπή υγρής βιομάζας:Για τις υγρές ζωοτροφές, όπως οι ιλύδες των λυμάτων, τα απόβλητα τροφίμων και η κοπριά, η ξήρανση είναι το δαπανηρό βήμα, επομένως οι υδροθερμικές οδοι επεξεργάζονται το υλικό στην φυσική υγρασία του.Η υδροθερμική άνθρακα γίνεται σε θερμοκρασία 180-250 °C και 20-40 bar για 5-30 λεπτά για τη μετατροπή του οργανικού κλάσματος σε υδροξείδιο του άνθρακαΟ αντιδραστήρας είναι ένα δοχείο πίεσης με αναμειγνύσεις ή πρίζες που είναι ανθεκτικό στα διαβρωτικά,σε υδατική φάση υψηλής θερμοκρασίας και στον άμμο και τις ίνες στην τροφήΗ μέθοδος αυτή αποφεύγει το πρόβλημα ξήρανσης της πυρόλυσης και είναι κατάλληλη για τις λάσπες και τα γεωργικά υπολείμματα, όπου ο στόχος είναι η μείωση του όγκου.σταθεροποίηση και ανάκτηση ενέργειας αντί για υγρό προϊόν υψηλής αξίαςΤο όριο πίεσης και το ανθεκτικό στη διάβρωση υγρό μονοπάτι είναι τα βασικά στοιχεία σχεδιασμού.
• Αναερόβια πέψη για ενέργεια και σταθεροποίηση:Για τα υψηλής περιεκτικότητας σε οργανικά απόβλητα, η αναερόβια πέψη σε σφραγισμένο αντιδραστήρα σε θερμοκρασία 35-38°C μετατρέπει τα οργανικά σε βιοαέριο, περίπου 60% μεθάνιο, σε 0,3-0,6 m3 ανά kg COD σε διάρκεια 15-30 ημερών διατήρησης.Ο αντιδραστήρας είναι συνήθως μια γυάλινη-συσταθείσα με ατσάλι ή δεξαμενή σκυροδέματος χιλιάδων έως 30Η μέθοδος μετατροπής είναι η πιο ήπια από θερμική άποψη, αλλά η μεγαλύτερη από όγκο.επειδή η βιολογία είναι αργή και ο όγκος καθορίζεται από το χρόνο κατακράτησηςΟ αντιδραστήρας πρέπει να χειρίζεται άμμο που αποθηκεύεται και αποσυντίθεται, μεταβλητή αντοχή τροφοδοσίας, και το χωνευτήριο που πρέπει να αφυδατωθεί,και η διάβρωσή του προκαλείται από ίχνη θειικών ενώσεων και οποιεσδήποτε όξινες φάσεις αν η βιολογία διαταραχθεί.Είναι το εργατικό άλογο της μετατροπής των αστικών και γεωργικών αποβλήτων.

2Μηχανική για ετερογενείς, αποσβέσιμες τροφές

Η μετατροπή αποβλήτων ζει ή πεθαίνει από το πώς ο αντιδραστήρας αντιμετωπίζει μια εχθρική, μεταβλητή τροφοδοσία:

• Διαχείριση υλικού και εσωτερικής φθοράς:Κάθε αντιδραστήρας μετατροπής αποβλήτων καταπολεμά την τριβή και τη διάβρωση ταυτόχρονα.Οι σκληρές ράβδοι πτήσης και οι αντικαταστάσιμες πλάκες φθοράς είναι τυποποιημένες.Οι υδροθερμικοί και οι αναερόβιοι αντιδραστήρες καταπολεμούν τη διάβρωση από την υδατική φάση,ιχνοστοιχεία θειωδών και χλωριωδώνΗ φιλοσοφία του σχεδιασμού είναι να κάνει τα σημεία φθοράς φθηνά και προσιτά, η μύτη του φούρνου, το κρεβάτι, η κάτω βαλβίδα,Επειδή κάτι θα αντικατασταθεί στο χρονοδιάγραμμα ανεξάρτητα από το κράμαΗ προδιαγραφή σε σχέση με μια μέση τροφή υποτιμά το καθήκον. Το σχέδιο πρέπει να επιβιώσει την αμυδρή, αλμυρή, υγρή άφιξη.
• Επεξεργασία ζωοτροφών, ανάμειξη και απόδοση:Σε αντίθεση με έναν χημικό αντιδραστήρα που τροφοδοτείται με καθαρά αντιδραστήρα, ένας αντιδραστήρας αποβλήτων λαμβάνει μια απρόβλεπτη τροφοδοσία 50-1000 τόνων την ημέρα, έτσι ώστε η προετοιμασία τροφής, διαλογή, θραύση,Η ξήρανση και η μέτρηση κυριαρχούν στο εργοστάσιοΟ ίδιος ο αντιδραστήρας απαιτεί ισχυρή ανάμειξη που να διατηρεί τα στερεά σε κίνηση χωρίς υπερβολική φθορά, μια βίδα ή περιστρεφόμενο μηχανισμό για τα στερεά, ένα σωλήνα ρύθμισης ή ένα ελκυστήρα χαμηλής κοπής για τις λιπαρές ύλες,Και μια έκκριση που δεν θα μπλοκάρει τα κουρέλια.Η απόδοση καθορίζεται από την χειρότερη ημέρα τροφοδοσίας, όχι από τον μέσο όρο, και από το θερμικό ισοζύγιο, επειδή η υψηλή υγρασία και τα αδρανή καταναλώνουν την ενέργεια που προορίζεται να παράγει η διαδικασία.Ένας αντιδραστήρας μετατροπής που δεν μπορεί να τροφοδοτηθεί και να αδειάσει αξιόπιστα είναι ένα πρόβλημα ανεξάρτητα από το πόσο κομψή είναι η χημεία του.
• Καθαρισμός προϊόντων, ασφάλεια και εκπομπές:Το προϊόν του αντιδραστήρα είναι σπάνια το τελικό εμπορεύσιμο προϊόν· χρειάζεται καθαρισμό.σωματίδια και όξινα αέρια που μολύνουν τους κινητήρες και πρέπει να καθαρίζονταιΤο βιοαέριο μεταφέρει θειικό υδρογόνο και σιλοξάνες που βλάπτουν τις γεννήτριες.,Οι εκπομπές που επιτρέπουν οδηγούν μεγάλο μέρος του σχεδιασμού,Από τον έλεγχο των NOx και των διοξινών κατά την καύση έως τη διαχείριση των μυρωδιών και των διαρροών κατά την πέψηΟ αντιδραστήρας είναι η καρδιά μιας μονάδας μετατροπής αποβλήτων, αλλά η αποδοχή του εξαρτάται από τον καθαρισμό και τον έλεγχο των εκπομπών γύρω του.

Διαδρομές μετατροπής αποβλήτων Συγκριτική μήτρα

Συχνές ερωτήσεις (FAQ)

Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ πυρόλυσης και αεριοποίησης στην μετατροπή αποβλήτων;

Α: Και οι δύο θερμικά αποσυντίθενται τα απόβλητα χωρίς πλήρη καύση, αλλά σε διαφορετική έκταση και σε διαφορετικά προϊόντα.ένα καύσιμο αέριο και κάρβουνοΗ ατμοσφαιρίωση επιτρέπει περιορισμένη ποσότητα οξυγόνου ή ατμού και οδηγεί την αντίδραση στους 700-1200 °C, μετατρέποντας την τροφή σε μεγάλο βαθμό σε αέριο σύνθεσης,μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνοΗ πυρόλυση είναι καλύτερη για την ανάκτηση υγρών από πλαστικά και βιομάζα.η αεριοποίηση είναι καλύτερη για καθαρό αέρια καύσιμο και για τροφές που αεριοποιούνται εύκολαΚαι οι δύο αγωνίζονται με πίσσα και στάχτη, και οι δύο χρειάζονται ξήρανση και διαλογή ζωοτροφών, επειδή η υγρασία και τα αδρανή καταστρέφουν την ενεργειακή ισορροπία.

Ε: Γιατί η ετερογένεια των τροφίμων είναι η μεγαλύτερη πρόκληση στους αντιδραστήρες μετατροπής αποβλήτων;

Α: Επειδή τα αστικά στερεά απόβλητα, η βιομάζα και οι λάσπες ποικίλλουν ως προς την υγρασία, την θερμική τους αξία, το μέγεθος των σωματιδίων και τις μολυσματικές ουσίες από παρτίδα σε παρτίδα, ενώ ένας αντιδραστήρας σχεδιάζεται με βάση την υπόθεση της τροφοδοσίας.Υψηλή υγρασία, άνω του 30-40%, και οι αδρανείς καταναλώνουν την ίδια ενέργεια που η διαδικασία προορίζεται να παράγει, το χλώριο και τα μέταλλα διαβρώνουν και βρώμουν, και πέτρες ή άψυκτα πλαστικά μπλοκ εκκένωσης.Σε αντίθεση με έναν χημικό αντιδραστήρα που τροφοδοτείται με καθαρά αντιδραστήρια σε σταθερό ρυθμό, ένας αντιδραστήρας αποβλήτων πρέπει να αντέχει αυτό που φτάνει, έτσι ώστε η αποδοχή του εξαρτάται από την προετοιμασία τροφής, την ταξινόμηση, τη θρυμματοποίηση, την ξήρανση και τη μέτρηση, ένα ισχυρό μείγμα που δεν θα φθείρει ή να μπλοκάρει,και τα υλικά που επιλέγονται για την αμυδρήΗ χημεία του αντιδραστήρα είναι συχνά το εύκολο μέρος, η επιβίωση της τροφής είναι το δύσκολο μέρος.

Ε: Ποια υλικά χρησιμοποιούνται στους αντιδραστήρες μετατροπής αποβλήτων;

Οι αντιδραστήρες πυρόλυσης και αεριοποίησης εμφανίζουν ζεστό κάρβουνο και σκλήρυνση από στάχτες, γι' αυτό χρησιμοποιούν ανθεκτικές επένδυση.Σκληρές ράβδους πτήσης και αντικαταστάσιμες πλάκες φθοράςΟι υδροθερμικοί και οι αναερόβιοι αντιδραστήρες καταπολεμούν τη διάβρωση από την υδατική φάση, με ίχνη θειικών και χλωριδίων, έτσι ώστε το 316L,χρησιμοποιείται διπλό ή γυάλινο-συσσωματωμένο με χάλυβα επικάλυμμα όταν η χημεία το επιτρέπειΗ σχεδίαση καθιστά τα σημεία φθοράς φθηνά και προσβάσιμα, τη μύτη του φούρνου, το κρεβάτι, την κάτω βαλβίδα,επειδή αναμένεται αντικατάσταση σύμφωνα με το πρόγραμμαΤο κράμα επιλέγεται για την κορυφή, όχι για τον μέσο όρο, επειδή η σύνθεση των αποβλήτων κυμαίνεται.

Ε: Πώς ένας αντιδραστήρας μετατροπής αποβλήτων υποστηρίζει τους στόχους της κυκλικής οικονομίας;

Α: Μετακινώντας υλικό στην αλυσίδα αξίας από την απόρριψη στον πόρο.Αποκτά υλικά όπως άνθρακα ή υδροάνθρακα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως καύσιμο ή τροποποίηση εδάφους, και μειώνει τον όγκο και τον κίνδυνο των υπολειμμάτων που πρέπει να κατατίθενται σε υγειονομική ταφή.Η υδροθερμική άνθρακα και η αναερόβια πέψη σταθεροποιούν επιπλέον τα υγρά οργανικά απόβλητα και μειώνουν τη φορτίο μεταφοράς και μυρωδιάς τουςΟ αντιδραστήρας αποτελεί την τεχνική πύλη μιας εγκατάστασης μετατροπής αποβλήτων σε ενέργεια ή αποβλήτων σε χημικές ουσίες, και η οικονομική και περιβαλλοντική του περίπτωση βασίζεται στην αξιόπιστη μετατροπή μιας μεταβλητής τροφοδοσίας σε σταθερή τροφοδοσία.πώλησηΓια το λόγο αυτό, ο χειρισμός ζωοτροφών και ο καθαρισμός των προϊόντων είναι σχεδιασμένοι ως μέρος του ίδιου συστήματος.