توليد الطاقة من حرق النفايات

توليد الطاقة من حرق النفايات

توليد الطاقة من حرق النفايات هو عملية إدخال وهضم وابتكار محطات ومعدات حرق النفايات. في السنوات الأخيرة، أصبحت الديوكسينات الموجودة في غاز المداخن الناتج عن حرق النفايات الصلبة البلدية (MSW) مصدر قلق مشترك في العالم. الديوكسين مثل المواد شديدة السمية يسبب ضررا كبيرا للبيئة. ترتبط السيطرة الفعالة على توليد وانتشار المواد الشبيهة بالديوكسين ارتباطًا مباشرًا بتعزيز وتطبيق تكنولوجيا حرق النفايات وتوليد الطاقة من النفايات. التركيب الجزيئي للديوكسين هو أن ذرة أو ذرتين من الأكسجين تربط بين حلقتين من البنزين يتم استبدالهما بالكلور. يرتبط PCDD (بولي كلورو ثنائي بنزو بي ديوكسين) بذرتي أكسجين، ويرتبط PCDD (بولي كلورو ثنائي بنزو بي ديوكسين) بذرة أكسجين واحدة. وكانت سمية 2,3,7,8-pcdd أعلى بـ 160 مرة من سمية سيانيد البوتاسيوم.

مبدأ العمل لتوليد الطاقة من حرق النفايات:

مصادر الديوكسينات في المحارق هي المنتجات النفطية والمواد البلاستيكية المكلورة، وهي سلائف الديوكسينات. الطريقة الرئيسية للتشكيل هي الاحتراق. تحتوي النفايات المنزلية على الكثير من NaCl وKCl وما إلى ذلك، في حين أن الحرق غالبًا ما يحتوي على عنصر s، مما يؤدي إلى التلوث. وفي وجود الأكسجين، فإنه يتفاعل مع الملح المحتوي على Cl لتكوين حمض الهيدروكلوريك. يتفاعل حمض الهيدروكلوريك مع CuO الناتج عن أكسدة النحاس. لقد وجد أن المحفز الأكثر أهمية لإنتاج الديوكسين هو عنصر C (مع ثاني أكسيد الكربون كمعيار).

المزايا الرئيسية لتوليد الطاقة من حرق النفايات هي كما يلي:

يقوم محرقة الانحلال الحراري التي يتم التحكم فيها بالغاز بتقسيم عملية الحرق إلى غرفتي احتراق. يتم التحكم في درجة حرارة غرفة الاحتراق الأولى ضمن 700 درجة مئوية، بحيث يمكن أن تتحلل القمامة عند درجة حرارة منخفضة في حالة نقص الأكسجين. في هذا الوقت، لن تتأكسد العناصر المعدنية مثل Cu وFe وAl، لذلك لن يتم إنتاج بعضها، مما يقلل بشكل كبير من كمية الديوكسين؛ في الوقت نفسه، نظرًا لأن إنتاج حمض الهيدروكلوريك يتأثر بتركيز الأكسجين المتبقي، فسيتم تقليل إنتاج حمض الهيدروكلوريك عن طريق الاحتراق غير المؤكسج؛ علاوة على ذلك، فإنه من الصعب تكوين عدد كبير من المركبات في جو الاختزال الذاتي. نظرًا لأن المحرقة التي يتم التحكم فيها بالغاز عبارة عن طبقة صلبة، فلن يكون هناك دخان أو بقايا كربون غير محترق في غرفة الاحتراق الثانوية. تتحلل المكونات القابلة للاحتراق الموجودة في القمامة إلى غازات قابلة للاحتراق، والتي يتم إدخالها إلى غرفة الاحتراق الثانية مع كمية كافية من الأكسجين للاحتراق. درجة حرارة غرفة الاحتراق الثانية حوالي 1000 درجة مئوية وطول المداخن يجعل غاز المداخن يبقى لأكثر من 2S، مما يضمن التحلل الكامل واحتراق الديوكسين والغازات العضوية السامة الأخرى عند درجة حرارة عالية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تجنب التأثير التحفيزي لجزيئات النحاس والنيكل والحديد على تكوين الديوكسين باستخدام مرشح الأكياس.

معدات الحرق

إن محرقة النفايات الصلبة الصلبة في محطة توليد الطاقة لحرق النفايات الصلبة الصلبة عبارة عن محرقة ميكانيكية ذات شبكة دفعية متعددة المراحل مصنوعة في كندا. تم تطبيق المحرقة على الجيل الثالث من تكنولوجيا الغطاء في العالم، والتي يمكن أن تقلل بشكل فعال من الغازات السامة الناتجة عن الحرق.

1. هيكل صندوق القمامة

يتم نقل القمامة إلى محطة المعالجة بالسيارة ثم يتم سكبها في صندوق القمامة. يمكن وضع القمامة المخزنة حديثًا في الفرن لحرقها بعد 3 أيام. عندما يتم وضع القمامة في الصندوق، بعد التخمير وتصريف المادة المرتشحة، يمكن زيادة القيمة الحرارية للقمامة، ويمكن إشعال القمامة بسهولة. في الصندوق، يتم استخدام مقبض الرافعة لإرسال القمامة إلى القادوس الموجود أمام الفرن.

2. هيكل صر

محرقة النفايات عبارة عن محرقة ميكانيكية ترددية، تدفع للأمام، متعددة المراحل. تتكون المحرقة من وحدة تغذية وثماني وحدات لشبكات الاحتراق، بما في ذلك شبكة ذات مرحلتين في قسم التجفيف، وشبكة ذات أربع مراحل في قسم احتراق التغويز وشبكة ذات مرحلتين في قسم الاحتراق. يجب التحكم في درجة الحرارة في المحرقة ضمن 700 درجة مئوية. تترك النفايات المحترقة المحرقة من الشبكة الأخيرة وتسقط في صندوق الرماد.

المغذية وباب النار

تقوم وحدة التغذية بدفع القمامة المتساقطة في القادوس إلى غرفة الاحتراق من مقدمة باب النار من خلال كبش التحميل. وحدة التغذية مسؤولة فقط عن التغذية، ولا توفر هواء الاحتراق، وهي معزولة عن منطقة الاحتراق من خلال باب النار. يظل باب النار مغلقًا عند سحب وحدة التغذية. إغلاق باب النار يمكن أن يفصل الفرن عن الخارج ويحافظ على الضغط السلبي في الفرن. وفي نفس الوقت توجد نقاط لقياس درجة الحرارة عند مدخل غرفة الاحتراق. عندما تكون درجة حرارة القمامة لمدخل غرفة الاحتراق مرتفعة للغاية، سيتحكم الصمام الكهرومغناطيسي في البخاخ الذي يتم رشه بعد باب النار لمنع القمامة من شلال التغذية من إشعال القمامة في القادوس عند فتح باب النار.

شبكة الاحتراق

تنقسم شبكة الاحتراق ذات الثماني مراحل إلى شبكة تجفيف ذات مرحلتين، وشبكة تغويز بأربع مراحل، وشبكة احتراق ذات مرحلتين. يوجد جهاز دفع هيدروليكي أسفل كل شبكة. يقوم جهاز الدفع ذو 8 مراحل (سرير الدفع) بدفع القمامة بترتيب معين، بحيث يتم دفع القمامة التي تدخل إلى المحرقة إلى الشبكة التالية بواسطة سرير الدفع المطابق لكل شبكة. هناك فتحات موزعة بالتساوي على الشبكة، والتي تستخدم لرش الهواء الأساسي للاحتراق. يتم توفير الهواء الأساسي للاحتراق عن طريق أنبوب الهواء الأساسي الموجود أسفل الشبكة. أثناء عملية دفع الشبكة، يتم تسخين القمامة بواسطة الإشعاع الحراري الصادر من الموقد والفرن، بالإضافة إلى الهواء الأساسي. تتبخر الرطوبة بسرعة وتشتعل.

ترتيب الموقد

يوجد شعلتان رئيسيتان في غرفة الاحتراق الأولى، كما هو موضح في الأشكال 2 و17 و18. وتوجد نقطة قياس لدرجة الحرارة فوق شبكة الاحتراق في المحرقة. عندما يتم تشغيل المحرقة وتكون درجة حرارة الاحتراق أقل من المتطلبات، يتم تغذية الموقد 17 بالزيت لدعم الاحتراق. يقع الموقد 18 عند مخرج الفرن ويستخدم لتكملة القمامة غير المحترقة. يتم توفير الهواء المطلوب للموقد بواسطة مروحة احتراق مشتركة مكونة من أربع محارق، والهواء المطلوب لاحتراق الموقد هو الهواء النظيف الذي يستنشقه الغلاف الجوي. عندما تتعطل مروحة الاحتراق أو يكون إمداد الهواء غير كافٍ، يتم أخذ جزء من إمداد الهواء من مروحة السحب القسري عن طريق الممر الجانبي (كما هو موضح في الشكل 26) لتزويد الموقد.

3. مداخن الغرفة الثانية

الجزء الرئيسي من غرفة الاحتراق الثانية عبارة عن مداخن أسطواني، ولا توجد زاوية ميتة لغاز المداخن ناتجة عن الأنابيب. الغرض من ضبط غرفة الاحتراق الثانية هو جعل غاز المداخن يبقى لأكثر من 2S في حالة 120 ~ 130% من حجم الهواء النظري وحوالي 1000 درجة مئوية، وذلك لتحليل الغاز الضار في الفرن. يوجد موقد مساعد عند مدخل غرفة الاحتراق الثانية. عندما يكتشف النظام أن درجة حرارة غاز المداخن عند مخرج غرفة الاحتراق الثانية أقل من قيمة معينة، فسوف يشتعل من أجل الاحتراق الإضافي. يدخل الهواء الثانوي إلى غرفة الاحتراق الثانوية عند مدخل غرفة الاحتراق الثانوية. تحتوي غرفة الاحتراق الثانية على مخرجين علوي وسفلي يؤديان إلى غلاية الحرارة المهدرة، كما يوجد حاجز مدفوع هيدروليكيًا أمام المنفذين للتحكم في دخول غاز المداخن.

4. نظام التهوية

تم تجهيز كل محرقة بمروحة سحب قسرية. تستنشق المروحة الهواء من حوض القمامة، كما تستنشق الغاز المتسرب من الجزء السفلي من السرير الدافع لغرفة الاحتراق الأولى إلى خارج المحرقة. يهدف هذا الترتيب لمصدر إمداد الهواء إلى التأكد من أن صندوق القمامة في حالة ضغط سلبي صغير وتجنب تسرب الغاز إلى صندوق القمامة. يدخل هواء الإمداد إلى غلاية حرارة النفايات، ويمر عبر جهاز التسخين المسبق للهواء على مرحلتين لغلاية حرارة النفايات، ثم يدخل إلى رأس خلط كبير (كما هو موضح في الشكل 21)، ثم يدخل إلى غرفة الاحتراق الأولى و غرفة الاحتراق الثانية للمحرقة بمثابة الهواء الأولي والثانوي على التوالي. يمكن للرأس أيضًا قبول الهواء العائد من تجاوز غلاية الحرارة المهدرة. ينقسم الهواء الأساسي الخارج من الرأس أيضًا إلى أنبوبين: الأنبوب 1 متصل بثلاثة أنابيب هواء لتزويد الهواء بالشبكة 1 ~ 3؛ يتم توصيل أنبوب آخر 2 بخمسة أنابيب هواء لتزويد الهواء بشبكة 4 ~ 8. يمكن للهواء الأساسي الذي يتم توفيره للشبكة تجفيف القمامة وتبريد الشبكة وتوفير الهواء للاحتراق. يجب تعديل صمام تنظيم حجم الهواء الموجود على خط الأنابيب 1 وفقًا لدرجة حرارة مدخل المحرقة. يجب تعديل صمام تنظيم حجم الهواء الموجود على خط الأنابيب 2 وفقًا لدرجة الحرارة ومحتوى الأكسجين في فرن المحرقة. يجب أن يكون حجم الهواء للفرن 70 ~ 80% من حجم الهواء النظري. يدخل الهواء الثانوي إلى غرفة الاحتراق الثانوية عبر خط الأنابيب. إمدادات الهواء الثانوية هي 120 ~ 130٪ من إمدادات الهواء النظرية.

5. نظام تفريغ الرماد

يسقط الرماد المنبعث من المحرقة في خزان الرماد. يكون الاتجاه التخطيطي لخزاني الرماد المتوازيين متعامدًا مع اتجاه المحرقة، ويتم توصيل خزانات الرماد الخاصة بأربعة محارق أفقيًا. يختار فاصل الرماد الذي يتم تشغيله بواسطة الضغط الهيدروليكي (كما هو موضح في الشكل 223) إسقاط الرماد في خزان الرماد. يتم ترتيب حزام ناقل للرماد في الجزء السفلي من خزان الرماد لنقل الرماد المنطلق من أربع محارق إلى خزان الرماد. مطلوب مستوى معين من الماء في خزان الرماد لغمر الرماد.

6. معدات معالجة غاز المداخن

بعد تفريغ غاز المداخن بواسطة غلاية الحرارة المهدرة، يدخل أولاً إلى جهاز الغسيل شبه الجاف، حيث يتم استخدام الرذاذ لرش الملاط الحجري المطبوخ من أعلى البرج إلى البرج لتحييده مع الغاز الحمضي الموجود في البرج. غاز المداخن، والذي يمكنه إزالة حمض الهيدروكلوريك، وHF والغازات الأخرى بشكل فعال. توجد فوهة كربون منشط على أنبوب مخرج جهاز الغسيل، ويتم استخدام الكربون المنشط لامتصاص الديوكسينات / الفوران في غاز المداخن. بعد دخول غاز المداخن إلى مرشح الكيس، يتم امتصاص الجزيئات والمعادن الثقيلة الموجودة في غاز المداخن وإزالتها. وأخيرًا، يتم تفريغ غاز المداخن إلى الغلاف الجوي من المدخنة.