Zgazowanie

Termiczne przekształcanie odpadów metodą zgazowania

Proces zgazowania polega na termicznym rozkładzie materii organicznej przy niedoborze tlenu. W procesie zgazowania temperatury reakcji są znacznie wyższe niż w pirolizie i wynoszą od 500 do 1600⁰C, pozwalając na zgazowanie mineralnego węgla znajdującego się w odpadach, w wyniku czego powstaje palny gaz syntetyczny. Wykorzystanie czystego tlenu w ostatnim etapie procesu pozwala na osiągnięcie temperatury reakcji, przy której pozostałości mogą zostać zeszkliwione.

W procesie zgazowania do częściowego utleniania mogą być wykorzystane:

• powietrze,
• tlen,
• para.

Do procesu zgazowania wykorzystane są różnego typu reaktory np.: piece obrotowe, kotły fluidalne ze złożem stacjonarnym lub cyrkulacyjnym.

Przygotowanie odpadów
Zmieszane odpady komunalne przed podaniem ich do komory reakcyjnej muszą być poddane wstępnemu przygotowaniu czyli rozdrobnieniu i mieleniu, aby ich skład został maksymalnie ujednolicony.

Gaz syntetyczny
W zależności od rodzaju czynnika użytego do częściowego utlenienia odpadów, powstaje gaz syntetyczny o określonej wartości opałowej.

W procesie częściowego utleniania z powietrzem powstaje gaz, który jest rozcieńczony z atmosferycznym azotem i ma niską wartość opałową od 4 do 8 MJ/m3. W przeszłości taka wartość opałowa była zbyt niska do efektywnego wykorzystania gazu w turbinach. Obecnie trwają prace nad nową generacją turbin, która efektywnie będzie mogła wykorzystywać niskokaloryczny gaz syntetyczny.

W procesie częściowego utleniania z wykorzystaniem tlenu powstaje gaz syntetyczny, wolny od azotu o wartości opałowej od 8 do 14 MJ/m3. Dodatkowy koszt wyprodukowania tlenu podraża koszty wytworzenia gazu syntetycznego.

Dzięki wykorzystaniu pary w procesie zgazowania, wyprodukowany gaz syntetyczny również nie zawiera w sobie azotu i jego wartość opałowa wynosi od 14 do 20 MJ/m3.

Pozostałości poprocesowe
W procesie termicznego unieszkodliwiania odpadów z wykorzystaniem procesu zgazowania powstają stałe pozostałości w postaci żużla, popiołu, szkła i metali (w zależności od składu odpadów) oraz ewentualnie ciekłe, w postaci wody w przypadku zastosowania mokrego systemu oczyszczania spalin.

Odzysk energii
Odzysk energii ze spalin może być prowadzony w kotle odzysknicowym. Ze spalania gazu syntetycznego powstają spaliny, z których w kotle odzyskiwane jest ciepło wykorzystywane do wytworzenia pary.

Procent odzysku energii z termicznego przekształcania odpadów bez zastosowania skojarzonego wytwarzania energii, czyli przy produkcji samej energii elektrycznej, wynosi od 10 do 20%.

Zalety

• wytworzony gaz syntetyczny może być magazynowany do późniejszego użytku,
• mała wymywalność metali ciężkich (w szczególności chromu, miedzi i niklu) z żużla w porównaniu do innych procesów termicznego przekształcania,
• mała wymywalność metali ciężkich z żużla (chrom, kadm nikiel), który poddawany jest wysokotemperaturowemu zeszkliwieniu,
• produkcja gazu o wartości opałowej 5 MJ/mn3 (wtrysk powietrza) lub 10 MJ/mn3 (wtrysk tlenu), który może być spalany w kompaktowej komorze paleniskowej z krótkim czasem przebywania, w rezultacie czego powstaje mała emisja do powietrza. Wymaga to przeczyszczenia gazu w płuczce lub równie skuteczną alternatywną metodą. W pełni oczyszczony z cząstek smoły gaz może być wykorzystany w silnikach na mieszankę ubogą,
• mniejszy strumień spalin niż w klasycznym spalaniu przekładający się na niższa emisję do powietrza,
• proces jest dobrze przystosowany do unieszkodliwiania zanieczyszczonego drewna.

Wady

• bardzo niska efektywność odzysku energii,
• odpady muszą być przygotowane przed podaniem ich do jednostki zgazowującej, aby zabezpieczyć się przed blokowaniem urządzenia podającego odpady oraz systemu transportowego,
• gaz syntetyczny zawiera śladowe ilości smoły oraz toksyczne i rakotwórcze cząstki, które mogą zanieczyszczać wodę wykorzystywaną do jego oczyszczania,
• skomplikowane i kosztowne oczyszczanie gazu do użytku w silnikach,
• spalanie gazu syntetycznego piecu powoduje emisję NOx,
• stałe pozostałości mogą zawierać niespalony węgiel organiczny,
• wysoki koszt inwestycyjny i operacyjny,
• garstka działających instalacji nie będących w fazie pilotażowej,
• brak zakładów o długim czasie działania o przepustowości powyżej 100 000 Mg/rok.