Gazificator

Dezambiguizare - Dacă căutați o imagine de ansamblu mai generală a gazificării, consultați Gazificarea .

Acest articol sau secțiune pe tema energiei are o perspectivă geografic limitată . Ajutați la extinderea acestuia sau propuneți modificări în discuție . Dacă articolul este temeinic, ia în considerare dacă este preferabil să îl faci un articol secundar, în funcție de unul mai general.

Prin gazificator (nu trebuie confundat cu regazificator ) înțelegem o instalație care, pornind de la diverse materiale (inclusiv anumite tipuri de deșeuri ), produce combustibili gazoși care pot fi folosiți pentru producerea de energie . Ele sunt adesea propuse ca o alternativă la incineratoare .

Principii

Gazificatorii exploatează disocierea moleculară , definită piroliza , utilizată pentru a transforma direct materialele organice în gaz , precis, prin încălzire în prezența unor cantități reduse de oxigen : sunt complet distruse prin divizarea moleculelor, în general lanțuri lungi de carbon , în molecule mai simple decât monoxidul de carbon , hidrogen și metan , care formează un „gaz de sinteză” ( syngas ), acesta este un gaz combustibil format în mare parte din metan și monoxid de carbon . Alte produse de gazeificare sunt „char”, un solid carbonos, foarte asemănător cu cărbunele și „gudronul”, un lichid dăunător plantelor, compus din hidrocarburi aromatice asemănătoare gudronului , dioxid de carbon și nanoparticule . Impactul asupra mediului al unui gazificator crește pe măsură ce crește procentul de gudron din interiorul gazului, a cărui prezență depinde de mulți factori, cum ar fi temperatura de ardere, presiunea din reactor și tipul de combustibil utilizat.

Spre deosebire de pirolizere, care efectuează piroliza în sens strict, adică în absența totală a oxigenului , gazificatorii funcționează în prezența unor cantități mici din acest element, producând și o oxidare parțială; în raport cu tipul de proces utilizat, gazificatorii pot fi considerați ca o tehnologie intermediară între incinerare și piroliză propriu-zisă. Cele mai răspândite și testate aplicații se referă la tipuri specifice de deșeuri, cum ar fi deșeurile fabricii de hârtie , anvelope, materiale plastice , biomasă (deșeuri vegetale, lemn , tescovină de măsline etc.).

Unii producători de instalații susțin că pot trata, de asemenea, deșeurile municipale nesortate fără nici un fel de pretratare, dar, în timp ce în cazurile menționate anterior, cunoscând foarte bine combustibilul introdus, este posibil să se țină sub control reacția de gazeificare și, prin urmare, cantitatea de gudron, dioxid de carbon și oxizi de azot emise, în cazul arderii deșeurilor solide municipale nu este capabilă (sau este mult mai puțin) să determine compoziția syngas-ului și prezența poluanților în acesta.

Dacă biomasa este tratată, energia captată prin fotosinteza clorofilei în aceste substanțe organice poate fi astfel eliberată sau prin arderea gazului de sinteză ( syngas ) într-o cameră de ardere în contact cu un cazan pentru a exploata căldura sau pentru a alimenta o turbină cu abur. , Fie prin folosindu-l ca combustibil pentru sistemele de turbogaz și motoarele cu ardere internă sau prin obținerea hidrogenului din acesta pentru a fi utilizat în celulele de combustibil pentru a produce electricitate . Acest gaz poate fi apoi utilizat pentru a produce electricitate (cu randamente de două până la trei ori mai mari decât un incinerator comun), precum și căldură, desigur. Syngasul ars este foarte bogat în poluanți precum oxizi de azot (și parțial sulf ) și poluanți organici și, prin urmare, trebuie supus unor tratamente pentru reducerea acestor substanțe, folosind reactivi precum amoniac , bicarbonat și jeturi puternice de apă, după care este de obicei filtrat prin filtre de sac înainte de a fi eliberat în atmosferă . Cu toate acestea, toate aceste tratamente nu pot reduce cantitățile de nanoparticulate emise, deoarece niciun sistem de filtrare nu este încă capabil să oprească acest tip de particule.

Gazificatoarele sunt foarte versatile - pot fi de diferite tipuri și puteri, deci pot fi construite direct acolo unde sunt necesare, reducând costurile de transport și poluarea - și sunt un sistem eficient pentru a exploata potențialul energetic al biomasei în general, precum și deșeuri solide municipale: prin urmare, se pretează la utilizarea lor în agricultură , deoarece fac posibilă exploatarea terenurilor care nu sunt foarte productive sau potrivite doar pentru culturi de calitate scăzută pentru a produce energie, o marfă cu o valoare tot mai mare. ^[3]

Prin urmare, împotriva unei investiții relativ modeste atât în ​​construcții, cât și în management (datorită posibilității de a introduce o mare varietate de materiale organice, chiar netratate), acestea permit obținerea unui venit constant și sigur, datorită și stimulentelor de stat ( certificate verzi sau Tariful all inclusive) pe care îl obțin acest tip de surse, ceea ce le oferă un potențial ridicat de dezvoltare chiar și pe termen mediu-scurt, într-un context de dificultăți de eliminare a deșeurilor (și opoziție la construirea incineratoarelor tradiționale din cauza temerilor pentru sănătate și mediu) și o piață în scădere pentru fermieri. ^[3]

Instalații și tehnologii specifice

Emisiile sunt foarte variabile în funcție de tehnologie și instalație: consultați articolul Incinerator pentru o comparație.

Plantele pot fi diferențiate în funcție de temperaturile de reacție, cele care funcționează la o temperatură mai mare de 1000 ° C efectuează reacția mai rapid, cele care funcționează la temperaturi mai mici de 350-600 ° C, au timpi de reacție foarte lungi. chiar și 24 de ore.

În cazul fabricii islandeze Húsavík , care funcționează la temperaturi sub 400 ° C (permițând, printre altele, o autonomie completă de funcționare, deoarece o parte a gazului de sinteză produs este utilizat pentru a atinge această temperatură), la sfârșitul procesului cenușa rămâne pentru 3% din masa introdusă, în timp ce din partea emisiilor, în special:

• temperatura scăzută reduce emisia de praf fin de peste o sută de ori (și în special se reduce producția de nanopulberi , care se formează mai ales la temperaturi ridicate în prezența unei turbulențe puternice), a căror producție este concentrată în faza de ardere , în care totuși poate fi limitat datorită purității gazului obținut;
• oxizii de azot sunt reduși, deoarece în combustie hidrogenul sechestrează precursorii lor;
• metalele grele sunt considerabil reduse, deoarece având în vedere temperatura scăzută, se reduc sublimarea și eliberarea lor în aer sub formă de impurități mici;
• concentrația de dioxine și furani este mai mică decât nivelurile măsurabile: cinetica reacției care în incineratoare duce la formarea dioxinelor, nu intervine la temperaturi normale de funcționare (dioxina se formează mai ales între 400 și 800 ° C), fără a se considera că eficiența ridicată a combustiei scade cantitatea de compuși organici necesari formării lor. ^[4]

Eficiența energetică totală (electricitate + căldură) a acestor centrale este declarată în jur de 70% și poate fi gestionată într-un mod mult mai flexibil decât un incinerator. De fapt, poate fi scalat, în funcție de nevoie și anotimp, de la 60% electric + 10% termic la 20% electric + 50% termic. În schimb, un incinerator este mult mai rigid și, în orice caz, producția de energie electrică depășește cu greu 25% chiar și în cele mai bune condiții. Randamentele ambelor tipuri de plante cresc, evident, dacă există posibilitatea exploatării căldurii într-o rețea de termoficare . ^[3]

Un proces clasic de gazificare a deșeurilor se bazează pe utilizarea unui reactor HTCW ( Conversie la temperatură ridicată a deșeurilor ): produce disociere moleculară la o temperatură de 2700 ° C, în timp ce cantitățile reduse de oxigen împiedică arderea, favorizând un proces în loc de parțial. oxidare care transformă carbonul în CO și produce H ₂ . Dioxinele , furanii și alți poluanți înrudiți în aceste condiții se împart în compuși inofensivi. Comparativ cu un incinerator clasic, emisiile de praf și poluanți gazoși (gaze acide, CO etc.) sunt variabile în funcție de tehnologia utilizată și, în orice caz, mai scăzută, în timp ce nivelul metalelor grele este substanțial identic, dar mercurul poate fi, de asemenea, mai mare (în special în funcție de tipul de deșeuri tratate, de exemplu, materialele plastice și anvelopele au emisii diferite de biomasa lemnoasă): consultați articolul incineratorului pentru o comparație. Fracția minerală este transformată într-o fază sticloasă care este utilizată în diferite aplicații.

Torță cu plasmă

Un alt proces de gazificare folosește o torță cu plasmă ca sursă de căldură, dezvoltată inițial pentru NASA pentru a testa materialele realizate pentru a rezista la temperaturile foarte ridicate la care sunt supuse navele spațiale atunci când reintră în atmosferă din cauza fricțiunii . Plasma generată de torță include gaz ionizat la temperaturi cuprinse între 7000 și 13000 ° C: cantitatea foarte mare de energie, aplicată deșeurilor:

• descompune molecule organice (într-o zonă de reacție în care temperatura variază de la 3000 la 4000 ° C), care, prin adăugarea de vapori de apă, produc astfel un gaz de sinteză similar cu cel produs odată în generatoarele de cărbune și mai precis compus din hidrogen (53%) și monoxid de carbon (33%), precum și dioxid de carbon , azot molecular și metan (recuperat pentru a produce electricitate);
• topește materiale anorganice și le transformă într-o rocă sticloasă asemănătoare lavei, total inertă și inofensivă, care poate fi folosită ca material de construcție (în acest fel, materialul feros sau aluminiul nu pot fi recuperate ca și în cazul deșeurilor de la incineratoare). În această „lavă” toate metalele grele sunt încorporate total și, prin urmare, sunt inerte, deci nu există cenușă zburătoare care să le conțină. Acestea sunt singurele deșeuri: tipul de combustie nu permite producerea de compuși toxici sau periculoși precum dioxine , furani sau cenușă. ^[5]

Acesta este motivul pentru care un reactor cu plasmă poate trata anvelopele , PVC-ul , deșeurile din spitale și alte deșeuri industriale cu emisii mai mici decât un incinerator normal.

Potrivit unor surse, adoptarea acestei tehnologii ar fi relativ ieftină: cu aproximativ 20-40% mai puțin decât o instalație de deșeuri în energie din ultima generație pentru costuri de construcție și gestionare, cu aceeași producție netă de energie, ^[5] în ciuda generării de plasmă la 7000-13000 ° C duce evident la un consum foarte mare de energie; ^{[6] cu} toate acestea, nu există astfel de instalații pentru deșeurile municipale, ci doar pentru eliminarea deșeurilor toxice, cum ar fi cenușa zburătoare de la incineratoare, reziduurile de azbest și PCB-uri , ^{[5] în} timp ce - așa cum sa menționat în ceea ce privește deșeurile - acestea sunt la studiul aplicațiilor tehnologiei cu lanterne cu plasmă pentru vitrificarea lor, care ar rezolva o problemă destul de gravă a incineratoarelor (adică eliminarea deșeurilor grele, care sunt deșeuri periculoase). Confortul acestei operații depinde de consumul de energie al procesului, considerat ridicat, și de utilizarea care poate fi făcută din materialul obținut.

În ceea ce privește al doilea aspect, potrivit unui studiu al Politehnicii din Torino în fabrica pilot din Treviso , tehnologiile actuale permit utilizarea acestuia pentru a produce plăci ceramice de sticlă de calitate și un material de construcție excelent, pornind de la o substanță vitroasă compusă în principal din SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , Na ₂ O , CaO și Fe ₂ O ₃ și cu un volum mai mic de 70% comparativ cu zgura de pornire (de la incineratorul Vercelli ), conținând în principal oxizi de siliciu, calciu , sodiu , aluminiu și fier , ca precum și diferiți poluanți (eliminați din proces, așa cum era de așteptat). ^[7]

Aspecte de reglementare

La nivel de reglementare, gazificatorul este tratat ca o instalație de incinerare: „instalație de incinerare: orice unitate și echipament tehnic, fix sau mobil, destinat tratamentului termic al deșeurilor pentru eliminare, cu sau fără recuperarea căldurii produse prin ardere. Inclus în această definiție, incinerarea prin oxidarea deșeurilor, precum și alte procese de tratare termică, cum ar fi piroliza, masificarea și procesul de plasmă, cu condiția ca substanțele rezultate din tratament să fie incinerate ulterior. Definiția include locul și întreaga instalație de incinerare, inclusiv linii de incinerare, recepție și depozitare a deșeurilor de incinerare, instalații de pretratare la fața locului, deșeuri, sisteme auxiliare de alimentare cu combustibil și aer de ardere, generatoare de căldură, echipamente de tratare, manipulare și depozitare în locul apelor reziduale și al deșeurilor rezultate din procesul de incinerare, echipamentele pentru tratarea efluenților gazoși, coșurile de fum, dispozitivele și sistemele de control al diferitelor operațiuni și de înregistrare și monitorizare a condițiilor de incinerare "(cf. artă. 2 alin.1 din Decretul legislativ 133/05). ^[8]

Notă

Elemente conexe

• Incinerator
• Piroliza
• Gestionarea deșeurilor
• Gasogen
• Gazificator cu plasmă

Alte proiecte

• Wikționarul conține dicționarul lema « gazificator »
• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre gazificator

linkuri externe

• Gazificare cu plasmă Compania elvețiană-germană PLAZARIUM , pe plazarium.com .
• (EN) Fișă informativă privind piroliza și gazificarea pe juniper.co.uk. Adus la 1 iunie 2019 (arhivat din original la 6 iulie 2010) .

V · D · M Gestionarea ciclului deșeurilor
Tipologie	Deșeuri municipale solide · RDF · FOS · Catalogul European de deșeuri · coduri de reciclare · biogaz
Conferință	Colectarea separată · depozitele de deșeuri
Tratamente la rece	Reciclarea · Compostarea · tratare biologică mecanică · extragere de fer
Tratamente la cald	Incinerator · Gazeificatorul · Piroliza
Strategii alternative	Deșeuri zero

Portalul Energiei

Portal de inginerie