Плазменная газификация отходов с выработкой электроэнергии в Казани

Технология плазменной газификации для переработки твердых бытовых отходов (ТБО) с получением электроэнергии представляет собой передовой метод утилизации отходов, который сочетает в себе экологичность и высокую эффективность.

Инженеры группы АО группа «УГК-Энергетика» разрабатывают, проектируют и производят модульные энергоцентры на базе плазменных реакторов марки «УПГ-Нейтрон», предназначенные для переработки различных видов органических отходов, включая ТБО. В результате этого процесса образуется синтез-газ, а при сжигании газа в камере дожига, образуется тепло, которое можно использовать для производства электроэнергии в электростанциях на базе турбин ОЦР с органическим циклом Ренкина (ORC-turbines). Единичная электрическая мощность такой электростанции может варьироваться от 1 до 10 МВт, а также возможна установка в каскаде до 100МВт. 

Плазменная газификация / Плазменный реактор является передовой технологией, обеспечивающей утилизацию любых отсортированных отходов наиболее экологически безопасным способом. В отличие от традиционного сжигания в котлах, плазменная газификация происходит при экстремально высоких температурах, что позволяет разрушить практически все вредные соединения, минимизируя выбросы токсичных веществ в атмосферу.

Реактор марки «УПГ-Нейтрон» позволяет перерабатывать отходы различной степени опасности, включая токсичные и опасные материалы, что существенно расширяет его применение. Одним из ключевых преимуществ этой технологии является снижение затрат на утилизацию отходов — в некоторых случаях до 5 раз по сравнению с традиционными методами сжигания.

Установка марки «УПГ-Нейтрон» представляет собой инновационный продукт, не имеющий аналогов на рынке по эффективности и экологической безопасности. Разработка и внедрение таких технологий играют важную роль в переходе к устойчивой энергетике и минимизации негативного воздействия на окружающую среду.

Плазменный реактор марки «УПГ-Нейтрон» применяется для переработки различных типов твердых бытовых отходов (ТБО), включая:

• Растительные отходы
• Биологические отходы
• Синтетические отходы (полимеры, пластмассы)
• Нефтехимические отходы
• Низкосортные виды минерального топлива

Применение в различных отраслях. Основные типы отходов, перерабатываемые с использованием реактора марки «УПГ-Нейтрон»:

Технические характеристики реактора марки «УПГ-Нейтрон»

• Производительность по отходам: от 25 до 150 тонн в сутки.
• Режимы загрузки: минимальная загрузка — 15%, максимальная (пиковая) — 120%.
• Производительность по синтез-газу: от 25 до 150 м³/сутки.
• Производительность по теплу (опционально): от 2 до 32 Гкал/час.
• Производительность по электроэнергии (опционально): единичная мощность от 1 МВт до 10 МВт/час, с использованием электростанций марки «Нейтрон-ORC» на базе турбин с циклом «Organic Rankine cycle» (ORC).
• Производительность по синтетическим топливным фракциям (опция, в разработке): от 25 тонн/сутки.
• Производительность по углероду (опция, в разработке): до 5-10 тонн/сутки через торрефикацию высокоуглеродистых отходов раскалённым синтез-газом, с дополнительным увеличением выхода синтез-газа на 20-30%.
• Температура в зоне плазменного разряда: 8000°C.
• Температура синтез-газа на выходе из реактора: 100-1200°C.
• Срок службы реактора: 30 лет.
• Гарантийный срок завода-изготовителя: 24 месяца с момента ввода в эксплуатацию.
• Время на перезапуск реактора: 1 час.
• Устойчивость к климатическим условиям: от -50°C до +50°C.

Данные заявленные на практике характеристики делают реактор марки «УПГ-Нейтрон» высокоэффективным решением для переработки различных видов отходов и производства электроэнергии в широком диапазоне климатических условий.

Принципиальная схема плазменного реактора марки «УПГ-Нейтрон» с одним типом загрузочного устройств:

Принципиальная схема плазменного реактора марки «УПГ-Нейтрон» с комбинированными загрузочными устройствами:

Принцип работы и физика энергоблока:

Плазменный реактор марки «УПГ-Нейтрон» не требует дорогостоящих расходных материалов, таких как электроды плазматронов. Основой работы плазменного газификатора является высокотемпературная деструкция органического сырья, в результате чего образуются горючие газы. Высокие температуры в газификаторе достигаются благодаря турбулентному потоку ионизированного газа. Рециркуляция газов осуществляется принудительно, с помощью вентилятора, подключенного к внешнему источнику энергии.

Изначально в процессе рециркуляции участвуют дымовые газы, образующиеся при сжигании отходов в газификаторе, что способствует созданию катализатора. Катализатором выступает зола, которая поддерживает формирование высококалорийного синтез-газа. Турбулентный поток, создаваемый системой рециркуляции через газоходы, приводит к ионизации молекул газа за счёт их трения о стенки газификатора, которые изолированы от земли. При столкновении разно заряженных молекул в потоке рециркуляции происходит искровой разряд с температурой в искре не менее 3000°C, что вызывает резкое повышение температуры. Влага, содержащаяся в топливе или подаваемая в газификатор в виде пара, распадается в искровом разряде на водород и кислород. Водород, участвуя в образовании углеводородного газа, частично сгорает, дополнительно повышая температуру газификации.

После достижения необходимых параметров плазмы в газификатор поступают отходы: твёрдые фракции (размером не более 100 мм и влажностью до 80%) загружаются через шлюзовую камеру сверху, жидкие отходы в виде водо-масляной эмульсии — через инжектор в нагнетающий газоход системы рециркуляции. Образующийся газ очищается от золы с помощью циклона, затем охлаждается в блоке охлаждения. Далее синтез-газ сжигается в камере сгорания, образуя горячие дымовые газы, которые поступают в виде тепла в кожухотрубный теплообменник для электростанции марки «Нейтрон-ORC». В теплообменнике разогревает рабочее тело Фреон и передает разогретое «рабочее тело» на лопатки в турбину ORC-электростанцию, что приводит к выработке электрической энергии от генератора. Часть произведенной энергии используется для дальнейшего обеспечения работы газификатора, что позволяет отключить внешний источник электроэнергии. Остальная энергия передается стороннему потребителю.

В результате этих процессов отходы полностью перерабатываются при температуре до 10 000°C, а на выходе из плазменного газификатора образуются экологически безопасные, химически инертные шлаки, не наносящие вреда окружающей среде. Производительность плазменного газификатора регулируется с помощью частотного регулятора электродвигателя, который контролирует скорость потока рециркуляции.                  

Рис. Мобильный энергоблок на базе мусоросортировочного комплекса, плазменного реактора и электростанции на базе турбин ОЦР или турбин ORC –Ренкина «Organic Rankine cycle»

Общие технические характеристики:

3D общий обзор на примере работы Электростанции марки «Нейтрон-ORC» от горячего выхлопа ГПУ:

Подробнее о электростанции Нейтрон-ORC

Этапы работ:

1. Разработка и согласование технического задания.
2. Разработка рабочей документации.
3. Изготовление и поставка энергоблоков на базе сортировки, реактора и электростанции в объеме, предусмотренном Приложением к техническому заданию.
4. Крупноузловая разборка, сборка и поставка оборудования на площадку Заказчика.
5. Монтаж, пуско-наладка и запуск в опытную эксплуатацию.
6. Обучение оперативного персонала Заказчика проводится Исполнителем до передачи оборудования в эксплуатацию.
7. Регламент на период пуско-наладочных работ: отдельным документом устанавливаются регламент взаимодействия сторон, объём и состав перерабатываемых отходов, порядок приёмки в эксплуатацию, включая проведение испытаний и приёмку по производительности.

Краткая презентация:

Для оформления заявки, Вам необходимо заполнить онлайн-форму опросного листа.

По всем вопросам обращайтесь к нашим специалистам:

Часто задаваемые вопросы

Чем плазменная газификация в реакторах «УПГ-Нейтрон» отличается от обычного сжигания мусора?

В плазменном реакторе отходы подвергаются воздействию высокотемпературной плазменной дуги (свыше 1200–3000 °C) без доступа свободного кислорода. Органическая часть распадается на чистый энергетический синтез-газ, а неорганическая превращается в инертный остеклованный шлак (базальтоподобный гранулят), пригодный для дорожного строительства. Выбросы диоксинов, фуранов и токсичной золы полностью исключены.

Какую электрическую мощность выдает комплекс плазменной газификации?

Единичная электрическая мощность модульного энергоцентра «УПГ-Нейтрон» с турбиной ОЦР составляет от 1 до 10 МВт. При каскадном объединении мощность комплекса масштабируется до 100 МВт.

Какие виды отходов можно перерабатывать в плазменном реакторе в Казани?

Комплекс утилизирует несортированные ТБО/ТКО, медицинские и биологические отходы, нефтешламы, отходы химической промышленности, изношенные шины, пластик и иловые осадки очистных сооружений.

Смотрите также

• Комплексные заводы термической переработки ТКО
• Линии предварительной сортировки отходов перед газификацией
• Турбогенераторы органического цикла Ренкина для работы на синтез-газе
• Мобильные энергоустановки на твердых бытовых отходах