Reaktor przekształcania odpadów: piroliza, gazowanie i drogi hydrotermalne

Reaktor przekształcania odpadów: piroliza, gazowanie i drogi hydrotermalne

Co to jest reaktor przekształcania odpadów?Reaktor przekształcający odpady jest zbiornikiem, który przekształca odpady o niskiej wartości lub niebezpieczne odpady, biomasę, tworzywa sztuczne lub osady w energię lub substancje chemiczne i jest definiowany przez którą z czterech dróg wykorzystuje:piroliza, ogrzewanie w przypadku braku tlenu w temperaturze 400-700°C w celu uzyskania oleju, gazu i węgla pirolitycznego; gazowanie w temperaturze 700-1200°C w celu uzyskania syntezy 10-30 MJ na normalny metr sześcienny;węglowanie hydrotermalne w temperaturze 180-250°C i 20-40 barów w celu wytworzenia węglowodorów z biomasy mokrejNajważniejszym wyzwaniem inżynieryjnym jest heterogenność pasz, ponieważ wilgotność odpadów stałych komunalnych, biomasy i osadów jest różna,wartość kaloryczna i zanieczyszczenia partii do partiiMateriały i elementy wewnętrzne są wybierane ze względu na ścieranie, smołę, popioły i korozję bardziej niż dla chemii rdzenia.

1Drogi konwersji i ich reaktory

Każda droga pasuje do innego odpadu i daje inny produkt:

• Piroliza i gazowanie odpadów stałych:Pyrolyza podgrzewa sortowane odpady lub tworzywa sztuczne w nieobecności tlenu w temperaturze 400-700°C, rozkładając je na olej pirolityczny, zapalny gaz i węgiel, z wydajnością oleju 30-60% wagowo w zależności od surowca.Gazowanie idzie dalej, częściowo utlenianie surowca w temperaturze 700-1200°C do syntezy tlenku węgla i wodoru w temperaturze 10-30 MJ na normalny metr sześcienny, który może być spalany lub chemicznie przekształcony.Reaktory są zazwyczaj piecem obrotowym, płynne łóżko lub pośrednio podgrzewana śruba, a głównymi problemami są tworzenie się smoły, które zanieczyszcza i dezaktywuje urządzenia w dół, oraz ścieranie popiołu i węgla, które zużywają elementy wewnętrzne.Przygotowywanie pasz, suszenie i sortowanie materii tak samo jak reaktor, ponieważ wilgotność powyżej około 30-40% i obojętności niszczą bilans energetyczny procesu.
• Zmiana hydrotermalna mokrej biomasy:W przypadku mokrych pasz, takich jak osady ściekowe, odpady spożywcze i nawozy, suszenie jest kosztownym etapem, dlatego drogi hydrotermalne przetwarzają materiał w naturalnej wilgotności.Węglowanie hydrotermalne odbywa się w temperaturze 180-250 °C i 20-40 barów przez 5-30 minut, aby przekształcić frakcję organiczną w węglowodorReaktor jest zbiornikiem ciśnieniowym z mieszaniem lub z wtyczką, odpornym na korozję,w fazie wodnej o wysokiej temperaturze oraz do ziarna i włókien w paszyTa droga unika kary suszenia w wyniku pirolizy i jest odpowiednia dla osadów i pozostałości rolniczych, w których celem jest zmniejszenie objętości,stabilizacja i odzyskiwanie energii zamiast produktu płynnego o wysokiej wartościGranica ciśnienia i odporna na korozję ścieżka mokrej są kluczowymi elementami projektowymi.
• Anaerobowe trawienie w celu uzyskania energii i stabilizacji:W przypadku odpadów o wysokiej zawartości odpadów organicznych rozkładanie beztlenowe w zamkniętym reaktorze w temperaturze 35-38°C przekształca substancje organiczne w biogaz, około 60% metanu, w temperaturze 0,3-0,6 m3 na kg COD w ciągu 15-30 dni zatrzymywania.Reaktor jest zwykle z połączeniem szkła ze stalą lub betonowym zbiornikiem o pojemności od tysięcy do 30Jest to najbardziej delikatny z dróg konwersji termicznie, ale największy objętościowo.ponieważ biologia jest powolna, a objętość zależy od czasu retencjiReaktor musi obsługiwać żwiry, które osadzają się i odwracają, zmienną siłę podawania, oraz przetwarzany materiał, który musi zostać odwodniony,a jego korozję powodują śladowe siarczany i każda postać kwaśna, jeśli biologia się zaburzy.Jest to główny czynnik przekształcania odpadów komunalnych i rolnych.

2Inżynieria pasz heterogenicznych i ścierających

Konwersja odpadów żyje lub umiera w zależności od tego, jak reaktor radzi sobie z wrogim, zmiennym zasilaczem:

• Zarządzanie materiałem i zużyciem wewnętrznym:Każdy reaktor przekształcający odpady walczy jednocześnie z ścieraniem i korozją.Standardowe są wytrzymałe pręty lotnicze i wymienne płyty zużycia, a materiał do łóżka w łóżku fluidizowanym jest wybierany zarówno ze względu na reaktywność, jak i odporność na zużycie.siarczany i chlorek w śladach, więc 316L, dupleks lub pokrycie ze szkła i stali jest używane tam, gdzie pozwala na to chemia.ponieważ coś zostanie wymienione zgodnie z harmonogramem niezależnie od stopówWymaganie przeciętnej paszy nie jest wystarczające; konstrukcja musi przetrwać ziarniste, słone i mokre przybycie.
• Obsługa paszy, mieszanie i przepustowość:W przeciwieństwie do reaktora chemicznego, który jest zasilany czystymi odczynnikami, reaktor odpadów otrzymuje nieprzewidywalny dopływ 50-1000 ton dziennie, więc przygotowanie, sortowanie, rozdrabnianie,suszenie i pomiar dominują w zakładzieSam reaktor wymaga solidnego mieszania, które utrzymuje ruch stałych bez nadmiernego zużycia, śruby lub mechanizmu obrotowego dla stałych, rury napędowej lub obrotowego z niskim obciąganiem dla osadu,I wypływ, który nie zablokuje szmat.Wynik jest określany przez najgorszy dzień podawania, a nie średnią, oraz przez bilans cieplny, ponieważ wysoka wilgotność i obojętności zużywają energię, którą proces ma wytworzyć.Reaktor przekształcający, który nie może być niezawodnie zasilany i opróżniany, jest zagrożeniem bez względu na to, jak elegancka jest jego chemia..
• Oczyszczanie produktów, bezpieczeństwo i emisje:Olej z pirolyzy jest kwaśny, niestabilny i wodny i musi zostać ulepszony; gaz syntezowy zawiera smołę,cząsteczki i kwasowe gazy, które zanieczyszczają silniki i muszą być oczyszczane; biogaz przewozi siarczan wodoru i siloksan, które uszkadzają generatory.,W celu zapewnienia odpowiedniej kontroli atmosfery wybuchowej w przestrzeniach głowicowych trawnika oraz zmniejszenia emisji gazów,Od kontroli NOx i dioksyn w procesie spalania po zarządzanie zapachami i wyciekami w procesie trawieniaReaktor jest sercem instalacji konwersji odpadów, ale jego akceptacja zależy od oczyszczania i kontroli emisji wokół niego.

Matryca porównania dróg konwersji odpadów

Często zadawane pytania (FAQ)

P: Jaka jest różnica między pirolizą a gazowaniem w procesie przekształcania odpadów?

Odpowiedź: Obie termicznie rozkładają odpady bez całkowitego spalania, ale w różnych stopniach i produktach.gaz palny i węgielW przypadku gazowania dopuszcza się ograniczoną ilość tlenu lub pary i napędza reakcję do 700-1200 °C, przekształcając paszę w dużej mierze w syntezę,tlenku węgla i wodoru, przy 10-30 MJ na normalny metr sześcienny, który może być spalany lub poddawany chemicznej modernizacji.gazowanie jest lepsze dla czystego paliwa gazowego i dla pasz łatwo gazowanychObie zmagają się z smołą i popiołem, a obie potrzebują suszenia i sortowania paszy, ponieważ wilgoć i obojętności niszczą równowagę energetyczną.

P: Dlaczego największym wyzwaniem w reaktorach konwersji odpadów jest heterogenność materiałów?

Odpowiedź: Ponieważ odpady stałe komunalne, biomasa i osady różnią się pod względem wilgotności, mocy cieplnej, wielkości cząstek i zanieczyszczeń od partii do partii, podczas gdy reaktor jest zaprojektowany w oparciu o założenie o dopływie.Wysoka wilgotność, ponad 30-40%, a obojętne zużywają energię, którą proces ma wytworzyć, chlor i metale korozują i śmierdzą, a kamienie lub nierozpuszczone plastikowe bloky wyładowują.W przeciwieństwie do reaktora chemicznego zasilany czyste reagenty w stałej tempie, reaktor odpadów musi tolerować to, co przychodzi, więc jego akceptacja zależy od przygotowania paszy, sortowania, rozdrabniania, suszenia i pomiaru, solidnego mieszania, które nie będzie się zużywać ani blokuje,i materiały wybrane do gruntowegoChemia reaktora jest często łatwą częścią; przetrwanie w pasie jest trudną częścią.

P: Jakie materiały są używane w reaktorach przekształcających odpady?

Odpowiedź: zależy od trasy i najgorszego wiarygodnego źródła.o pojemności nieprzekraczającej 50 lReaktory hydrotermalne i beztlenowe walczą z korozją z fazy wodnej, pozostawiają ślady siarczanów i chloridów, więc 316L,duplex lub pokrycie ze szkła i stali stosowane jest, jeżeli chemika pozwala na to, a rozpuszczalniki beztlenowe są zwykle dużymi zbiornikami ze szkłem stopionym do stali.ponieważ oczekuje się zastąpienia zgodnie z harmonogramemStopy są wybierane dla wzrostu, a nie średniej, ponieważ skład odpadów waha się.

P: W jaki sposób reaktor przekształcania odpadów wspiera cele gospodarki o obiegu zamkniętym?

Odpowiedź: Przenosząc materiał w górę łańcucha wartości od unieszkodliwiania do zasobu. Zamiast składowania lub spalania odpadów, biomasy lub osadów, reaktor odzyskuje energię w postaci syngasu, biogazu lub oleju pirolitycznego,odzyskuje materiały, takie jak węgiel lub węglowodór, które mogą być wykorzystywane jako paliwo lub zmiana gleby, a także zmniejsza objętość i zagrożenie pozostałości, które muszą zostać złożone na składowiska.Węglowanie hydrotermalne i trawienie beztlenowe dodatkowo stabilizują mokre odpady organiczne i zmniejszają ich transport i obciążenie zapachemReaktor jest technicznym ośrodkiem instalacji przetwarzających odpady w energię lub odpady w substancje chemiczne, a jego ekonomiczne i środowiskowe uzasadnienie opiera się na niezawodnej konwersji zmiennego zasilania w stały zasilanie.sprzedawalna produkcja, dlatego obsługa pasz i czyszczenie produktów są zaprojektowane jako część tego samego systemu.