زباله سوز – Incinerator

زباله‌سوزها به عنوان واحدهایی تعریف می‌گردند که توسط حرارت، مواد زائد را اکسید و ترکیبات باقیمانده کربنی را تا حد امکان کاهش می‌دهند. محصولات خروجی از زباله‌سوزها، دی‌اکسید کربن، آب، خاکستر و حرارت حاصل از احتراق می‌باشد. علاوه بر این، آلاینده‌های هوا نظیر ترکیبات سولفور و نیتروژن و هالوژنها و فلزات سنگین گوناگون (مانند کادمیم، جیوه و…) نیز از محصولات دیگر احتراق می‌باشند.
در مورد بسیاری از زباله‌ها، سوزاندن یکی از بهترین و یا ضروری‌ترین شیوه‌های مدیریت زباله به شمار می‌رود. در اغلب موارد، سوزاندن تنها بعنوان مرحله پردازش برای بسیاری از زباله‌های جامد و مایع بشمار می‌آید و پسماند‌های جامد یا مایع برای مراحل بعدی دفع باقی می‌مانند.

 

نخستين بار در سال ١٨٧٠ كشور انگلستان مبادرت به ساختن اولين كارخانه زباله سوز نمود پس از آن كشورهاي ديگر از انرژي حاصل ازسوزاندن زباله در موارد مختلف استفاده نموده اند. دركشور ما نيز بر اساس برآوردهاي انجام شده است، اين حجم كلان زباله ها علاوه بر اثرات سوء زيست محيطي، مشكلات شهرداري­ها و مراكز بهداشتي را بدنبال دارد. نيروگاه زباله سوز از يك سو به عنوان يك روش كارا در دفع بهداشتي زباله و از سوي ديگر مولد انرژي مي باشد.

 

زباله‌سوزی مزایای متعددی دارند که برخی از آنها عبارتند از:
• کاهش حجم نیروگاه
• کاهش حجم زباله
• کاهش سریع حجم زباله
• دفع زباله‌های خطرناک
• کاهش هزینه‌ها
• از بین رفتن خطر آلودگی آبهای سطحی
• از میان رفتن بو
• کاهش میزان گازهای گلخانه‌ای
• کاهش میزان آلاینده‌های هوا
• از بین رفتن زیستگاه جانوران موذی

همانگونه که اشاره شد آلاینده‌های زیست محیطی بخشی از محصولات احتراق بوده و می باید تدابیری برای عدم نشر آنها به محیط اندیشیده شود. به طور معمول تجهیزات ذیل جهت کنترل آلودگی در زباله سوزها نصب می شود:
– سیستم سرد کردن گاز خروجی برای انجام عملیات تصفیه بعدی
– اسکرابر با استفاده از آب آهک جهت خنثی کردن اسید های تشکیل شده، فیلتر های پارچه ای، جذب با کربن فعال یا جاذب هاب کاتالیستی.
– نابود سازی دی اکسین و فوران با تامین دمای شعله ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سلسیوس و ممانعت از تشکیل رادیکال کلر آزاد بوسیله ایجاد شرایط کمبود اکسیژن یا بوسیله جذب و فیلتر های پارچه ای.
– جلوگیری از انتشار ذرات معلق با استفاده از رسوب دهنده های الکترواستاتیکی یا فیلترهای پارچه ای.
علاوه بر این می باید انتشار آلاینده از تاسیسات مورد نظر بصورت مستمر مورد پایش قرار گیرد.
خاکستر حاصل در زباله سوزها پس از خروج از زباله سوز سرد می شوند. در این مرحله می توان بوسیله سرند کردن و استفاده از آهنربا برخی از بخش های قابل بازیافت را از آن جدا کرد. حجم خاکستر حاصل بین ۱۰ تا ۲۵ درصد میزان ورودی است. همچنین خاکستر گاز خروجی ممکن است جزء مواد خطرناک محسوب شده و نیاز به استفاده از تکنولوژی های تصفیه پسماند در مورد آنها باشد. وزن خاکستر گاز خروجی تا ۵% مقدار ورودی است.

پسماند به عنوان يك سوخت

با توجه به طبيعت متنوع پسماند جامد شهري، نيروگاه هاي استحصال برق از پسماند بايد به دقت طراحي شوند تا بتوانند رنج وسيعي از پسماند هاي ورودي را اداره كنند. بازيابي انرژي از پسماند جامد شهري وابسته به ارزش حرارتي مواد معيني مي­باشد.

جنبه هاي مهم احتراق پسماند

نخستين هدف كارخانه احتراق پسماند، سوزاندن پسماند در يك وضعيت ايمن زيست محيطي است يعني كه گاز خروجي كاملاً بسوزد و خاكستر كف به حداقل ميزان خود برسد و از تشكيل آلاينده هاي خاك و آب و هوا تا جايي كه ممكن است جلوگيري شود.دومين هدف كه از لحاظ اهميت هم تراز هدف اول است، حداكثر بازيابي انرژي است.

جنبه اقتصادي

نيروگاه هاي مدرن استحصال برق از پسماند از ۳۰ سال گذشته ساخته شده و براي جامعه و خودشان درآمدزا بوده اند. بنابراين سرمايه گذاري بر روي كارخانه ها به طوري كه آن ها بتوانند به صورت توانمند در جامعه، بخش و منطقه مل نمايند، نياز به بنياني مقاوم و ثابت به همرا ه تزريق بهينه سرمايه دارد.

 

تكنولوژيهاي موجود

در حال حاضر پيشرفت علم و فن آوري، نه تنها پسماند جامد شهري يك مشكل نيست بلكه به عنوان منبع با ارزشي است كه براي توليد انرژي مورد استفاده قرار مي­گيرد. در گذشته فقط به خاطر كاهش زمين مورد نياز براي دفن و به منظور از بين بردن و دفع پسماندها از محيط زندگي بشر، آن­ها را مي­سوزاندند، در حالي كه انرژي گرمايي آن به هدر رفته و گازهاي منتشر شده باعث آلودگي هوا مي­شدند. اما امروزه علاوه بر اين كه پسماندها با مديريتي خاص در كارخانجات مدرن سوزانده مي شوند، از انرژي هاي حاصل از آن­ها (انرژي حرارتي و الكتريكي) استفاده مي­گردد. مي توان گفت كه پسماند سوزي پيچيده پردازش پسماند است. هدف از پسماند سوزي مي تواند وسيله اي براي بازيابي مواد شيميايي، مواد معدني و انرژي پسماند باشد.

روشهاي استحصال انرژي از پسماند:

1. روشهاي بيو شيميايي – شيميايي

روشهاي بيوشيميايي و شيميايي استحصال انرژي از پسماند شامل بيوگاز، بيوديزل و فرايندهاي شيميايي مي باشد .

2. روش هاي ترموشيميايي

• پيروليز
• گازيفيكاسيون
• RDF
• پلاسما
• احتراق

• سيستم هاي احتراق

پسماند هاي مختلف در سيستم هاي احتراقي گوناگوني پردازش مي شوند. سيستم ها احتراقي شامل پسماند سوزهاي شبكه اي، كوره هاي گردان،‌پسماند سوزهاي بستر سيال و ديگر تكنولوژيها است كه هر يك براي پردازش نوع خاصي از پسماند به كار گرفته مي شود.

 

• ۲٫۱پسماند سوزها شبكه اي Grate incinerators

مراحل پسماند سوزي شبكه اي:

• انتقال مواد به درون كوره
• افزودن سوخت و خيس كردن مواد با آن
• تثبيت موقعيت ناحيه پسماند سوزي در محفظه پسماند سوزي توسط اقدامات كنترلي عملكرد كوره.

انواع پسماند سوزها شبكه ­اي

• شبكه هاي جنبشي

در اين سيستم شبكه در عرض كوره قرار گرفته است. بع طوري كه دريف ها متناوب به صورت مكانيكي چرخانده شده و يا تكان مي خورند تا جنبشي پيشبرنده براي جلو بردن و بهم زدن پسماند ايجاد كنند.

• شبكه هاي رفت و برگشتي

اين مدل شامل قسمت هايي است كه به صورت جفتي در عرض كوره بر روي يكديگر قرار مي گيرند. قسمت هاي شبكه اي متناوب به عقب و جلو ميلغزند در حالي كه قسمت هاي همجوار ثابت باقي مي مانند. پسماندها به سوي بخش هاي ثابت غلت خورده و با يكديگر نخلوط شده و در طول شبكه پيش مي روند. انواع زيادي از اين نوع شبكه وجود دارد و تاسيسات خيلي مدرن از شبكه هاي رفت و برگشتي براي پسماندهاي شهري استفاده مي كنند.

• ۲٫۲ كوره هاي گردان (چرخشي) Rotary kilns

كوره هاي گردان خيلي مقاوم هستند و تقريباً هر نوع پسماندي، صرفنظر از نوع و تركيب آن، مي تواند در آن سوزانده شود. معمولاً اين تكنولوژي براي پسماندهاي بيمارستاني (بيشتر پسماندهاي بيمارستاني خطر ناك) به كار مي رود.

 

• ۲٫۳ بستر هاي سيالfluidized beds

پسماند سوزها با بستر سيال به طور گسترده اي براي پسماند سوزي پسماندهاي خرد شده مانند RDF و لجن فاضلاب به كار مي روند. پسماند سوز با بستر سيال يك محفظه احتراق خطي به شكل يك استوانه عمودي است. در قسمت پاييني، بستري از يك ماده بي اثر (مانند شن يا خاكستر) وجود داردكه بر روي يك شبكه يا صفحه توزيع بوسيله هوا شناور است. پسماند بصورت پيوسته از بالا يا كنار به درون بستر شني سيال وارد مي­شود. هواي از پيش داغ شده از طريق باز شدن صفحه كف به محفظه احتراق وارد شده و يك بستر شني سيال را در محفطه احتراق ايجاد مي كند.پسماند توسط يك پمپ، يك تغذيه كننده ستاره اي يا حمل كننده با لوله پيچ خورده به درون راكتور وارد مي شود. در بستر سيال،‌ خشك شدن ، تبخير، اشتعال و احتراق رخ مي دهد.

 

• ۲٫۴ كوره پخش كننده سوختSpreader – stoker furnace

شايد اين سيستم به عنوان بك حد واسط بين سيستم هاي پسماند سوزي شبكه اي و بستر سيال قابل ملاحظه باشد. پسماندها (مانند RDF و لجن) به طور پنوماتيكي (با فشار هوا) در ارتفاعات مختلف به درون كوره دميده مي شوند. ذرات ريز به طور مستقيم در فرايند پسماند سوزي شركت مي كنند در حالي كه ذرات بزرگتر به روي شبكه متحرك سقوط كرده و در جهت معكوس تزريق پسماند جا به جا مي شوند. ذرات خيلي بزرگ در فواصل دورتري پخش مي شوند و زمان طولاني تري بر روي شبكه باقي مي مانند و بنابر اين فرايند پسماند سوزي كامل مي شود.

 

انواع تکنولوژی های متداول زباله سوزی که در در تولید انرژی استفاده می شوند:

• احتراق با کمبود اکسیژن (احتراق چند مرحله ای)
• احتراق توده ای (تک مرحله ای)
• احتراق به روش بستر شناور 
• احتراق به روش کوره دوار