بخشی از مقاله
پروژه احداث نيروگاه زباله سوز
پيشگفتار
با توجه به انباشته شدن زباله ها در شهرستان و مشکلات دفع آنها و از طرفی از بین بردن انرژی قابل استحصال از زباله ها که به نوعی می توان از آن به عنوان انرژی نو تعبیر کرد , سبب شده است تا به فکر احداث نیروگاههایی باشيم که بتواند با استفاده از سوزاندن زباله ها انرژی حرارتی
مورد نیاز بویلرهای نیروگاههای بخار در رنج های متوسط و نيز بخار مورد نياز شركت صنايع چوب كاغذ مازندران را تامین نماید با این عمل ضمن حل مشکل دفن زباله ها و عدم نیاز به land fill و زمینهای مربوطه و نیز حل مشکلات آلودگی محیطی از این معضل پدیده ای بسازيم که بتوان انرژی الکتریکی و گرمایشی پاک و بدون آلایندگی تولید نمائيم . دراین طرح با بررسی این فرآیند ارائه راه حلی برای احداث نیروگاههای زباله سوز ارائه می شود.
مقـدمه :
در یک نگاه کلی مشکل محیط زیست مشکل انسان است . انسانی که آسمانها را به تسخیر در آورده و روز به روز نیز در صدد توسعه خود برفضا و زمان است در چنبره محیط زیست خود که خودش نیز عامل بوجود آورده شده بوده آنچنان گرفتار شده است که امروز نه تنها دولتها بلکه سازمانهای بین المللی ، مجامع دانشگاهی و علمی ، محافل هنری و ... بعنوان یک بخش جدی به این مهم
پرداخته اند و مدام خطری را که حیات و زیست را بر کره فیروزه ای رنگ ، تهدید می کند گوشزد کرده و اقدامات اجرایی را نیز در تقلیل آلودگی ها و یا رفع آن بعمل می آوردند چرا اینکه اگر لایه ازن در چندین کیلومتری ما در آسمان صدمه ببیند محصول بی توجهی ما در زمین است رسیدن به رفتاری که ناشی از فرهنگ ( نظافت را از ایمان دانستن ) می باشد برای ما که منادیان این فرهنگیم چندان سخت نیست .
موسسات معتبر بهداشتی عمومی 22 بیماری انسانی را به مدیریت نامناسب مواد زاید جامد مرتبط می دانند همچنین ضرر های اکولوژیکی مشکل آلودگی هوا و آب نیز از مدیریت نامناسب مواد زاید جامد ناشی می گردد بنابراین چندی است که دفع اصولی ومتعاقب آن بهره برداری از این انرژی از یاد رفته که به طلای کثیف مشهور است مورد توجه بسیاری از مسئولین و کارشناسان رشته های مختلف از جمله کارشناسان انرژی های نو و برق قرار گرفته تا بتوانند از این انرژی سهل الوصول استفاده نمایند .
مسئله مهم اینست که یک سوم انرژی های مصرفی جهان تا سال 2050 ازانرژی های تجدید پذیر خواهد بود ودر ایران نیز در برنامه چهارم دولت ، نصب MW 500 نیروگاههای انرژی نو پیش بینی شده که این مقدار 500 میلیارد تومان اعتبار می خواهد و این در حالیست که دولت و بطور کل( متقاضیان برق) از انرژی های نو تضمینهای بلندمدت می خواهند. همچنین برق نیروگاههای زباله سوز به قیمت تضمینی خریداری خواهدشد ، بطور مثال در 2 نیروگاه زباله سوز در شهرهای مشهد و شیراز که تاریخ 25/8/84 احداث گردیده اند دولت به قیمت متوسط بیش از 600 ریال به ازای هر کیلووات ساعت برق این واحدها را خریداری نموده است .
فرآيند تولید الکتریسیته و ماشین آلات مورد نیاز :
بخار تولید شده برای چرخاندن توربین و ژنراتور استفاده می شود الکتریسیته تولیدی در جهت رفع نیازهای واحد نیروگاهی و نیز فرستادن آن به شبکه برق می باشد هنگامی که بخار از توربین عبور می کند ، به یک کندانسور می رود که در آن گرمای آن را به شبکه گرمایشی مجزایی می فرستند بعد از این قسمت آب را از طریق تانک هایی به نام تانک های آب تغذیه به بویلر پمپ می کنند .
همچنین مقداری از بخار حاصله را در درون واحد برای گرمایش پروسه های دیگر به کار می برند آب تغذیه در فشار بالایی به درام بویلر پمپ می شود در طی راهی که این آب به سمت درام طی می کند ، از 140 تا 200 درجه پیش گرم می شود گازهای داغ خروجی حاصل ازسوزاندن زباله بخار رادرفشار40 بار گرما داده و بعد از عبور این بخار از یک سوپر هیتردمای آنCo 400 خواهدبود
فشارودمای بالا کارآیی بالایی به توربین میدهد . گازهای خروجی بعد از عمل گرمادهی وارد اولین مرحله پاک سازی یعنی حداکثر جداساز الکتروستاتیک میشوند بخارحاصل شده درمراحل پیشین ازیک(محفظه بخار ) steam chest عبورنموده وبعد به سمت توربین پیش می رود مقداری ازجریان بخارگذرنده ازروی steam chest به bar 7 کاهش فشار می یابد که این کاهش فشار در 7 و 5/3 بار را می توان مستقیماً با عبور از توربین نیز به دست آورد . این بخار برای احتیاجات داخلی برای
عملکرد پمپ های گرمایش جذبی ، برای گرمایش مجدد گازهای خروجی از 40 تا Co 90 ، برای گرما دادن بیشتر به هوای اولیه و نیز به عنوان بخارمحرك (نیروی محرک) برای سیستم SNCR مورد استفاده می شود . بخار باقی مانده از کندانسور توربین عبور نموده تا گرمای آن گرفته شود . اگر قرار بر تولید الکتریسیته نباشد ، تمام بخار مستقیماً برای تولید گرما به کندانسور فرستاده می شود . دراین واحد نیروگاهی یک توربین دیگر موجود می باشد که به بویلر 1 که دارای دما و فشار کمتری است وصل بوده و اگر این بویلر در خط در حال کار نباشد ، با کاهش فشار بویلر دیگر از 40 بار به 20
بار می توان با این توربین برق تولید نمود . در مواردی که در کار واحد توقفی بوده و یا توربین به تعمیر احتیاج پیدا کرده باشد بخار را می توان مستقیماً به یک کندانسور dump فرستاد که در آن بتوان از انرژی گرمائی بخار استفاده نمود . در کندانسور ، مبدل حرارتی توسط واحد آب گرم کننده مجزای ورودی بخار را تقطیر می کند آب به دست آمده در این قسمت بعد از گذشتن از پیش گرم کن و جمع آوری در یک condensate chest به مخزن آب تغذیه پمپ شده و از آنجا به بویلر باز گردانده
می شود . تانک های مذکور با استفاده از فشار تنظیم شده 7 باری بخار کار می کنند در صورت نیاز آب با این بخش اضافه خواهد شد البته این آب قبل از اضافه شدن در مورد نداشتن هیچگونه املاح نمکی مورد آزمایش قرار می گیرد . ماکزیمم مقدار تولید الکتریسیته MW 26 می باشد که MW 6 آن صرف نیازهای داخلی واحد می شود و بقیه الکتریسیته به شبکه برق فرستاده می شود حاصل کلی الکتریسیته مورد نیاز 20.000 آپارتمان یعنی MWH 180.000 در سال پاسخ می دهد .
پاک سازی آلودگی و تبدیل انرژی :
در حدود 99 درصد ذرات موجود در گاز خروجی در جداسازی الکترواستاتیک ، جداسازی می شوند و باقی ذرات توسط آب جدا می شوند . همزمان با این پروسه گرمای موجود در گاز خروجی برای استفاده در شبکه مجزای گرمایی گرفته می شود .
پاک سازی گازهای خروجی تا 25 درصدافزایش میدهد . اعمال گرمایش مجدد درموردگاز خروجی ما در موردعدم تشکیل قطرات آب ازطریق میعان درموقع خروج این گاز ازدودکش مطمئن میسازد .
جدا ساز ( Precipitator ) :
جداساز الکترواستاتیک اولین پله پروسه پاک سازی گاز خروجی می باشد در این قسمت حدود 99 درصد ذرات ( خاکستر معلق ) موجود در گاز خروجی از گاز خروجی جدا می شود . بعد از این مرحله ذرات جدا شده با sludge حاصل از مرحله پاک سازی با آب مخلوط شده تا محصول رسوبی پایداری (stable ) بدست آید .
Economizer :
در قسمت economizer گرمای گاز خروجی به شبکه مجزای گرمایی منتقل می شود که در عین حال دمای گاز خروجی را پایین می آورد . مرحله مذکور برای مقدمه سازی برای مراحل بعدی برای پاک سازی گاز خروجی مهم می باشد .
راکتور پاک سازی :
مرحله اولیه پاک سازی گاز خروجی در یک راکتور انجام می شود . برای این مرحله ابتدا در یک پیش سردکن با اسپری آب گاز را تا دمای 60 درجه خنک می کنند این راکتور دارای مادهfiller میباشد در بالای راکتور یک جداساز قطره میباشد که بصورت یک توریfine meshed بوده که قطرات آب را می گیرد . ذرات ریز غبار ، اسید هیدروفلوریک جیوه و دیگر فلزات سنگین در آب حل نمی شوند که به شدت اسیدی می شوند .
راکتور چگالش :
بیش از 60 درصد رطوبت موجود در گاز خروجی در راکتور چگالش بر اثر سرد شدن به آب مایع
کندانس می شود . در این حالت ، سیستم پاک سازی تر گاز خروجی تنها با آب کار می کند و به صورتی است که آب در راکتور مورد نظر و نیز یک مبدل حرارتی گردش می نماید . از این طریق گرمای حاصله از طریق سیستم سرمایش موجود و پمپ های حرارتی به شبکه گرمایش منتقل می شود به منظور ایجاد تماس بهتر و بیشتر گاز خروجی و آب و نیز انتقال حرارت بهتر راکتور مورد نظر مجهز به Packing scrubber(پکیج تمیز کننده) می باشد قبل از این که گاز از راکتور خارج سود ،
از یک سو جدا کننده های قطره می گذرند به صورتی که دورترین آنها قطره های بسیار کوچک را جدا می نمایند آب باقی مانده اضافی در راکتور شستشو و نیز در پیش سردکن به کار می روند که در این قسمت با PH حدود 5/0 – 1/0 بسیار اسیدی می باشند . این آب سپس به سیستم پاک سازی آب پمپ می شود .
گرم کن مجدد :
بعد از مرحله راکتور چگالش ، گاز خروجی دارای دمای Co 40 و رطوبت 10 – 7 درصد می باشد به منظور این که گاز خروجی در هنگام خروج آن به صورت قطرات آب چگالش نشود آن را به وسیله بخار آب تا 90 درجه ( یعنی دمایی بالاتر از دمای نقطه شبنم ) در یک گرم کن مجدد گرما می دهند. یک فن با ایجاد افت فشار در کوره ، گازهای خروجی را به سمت دودکش می فرستند .
فیلتر فابریک :
قدم بعدی در جهت پاک سازی هرچه بیشتر گازهای خروجی یک فیلتر فابریک می باشد که در کاهش خروجی سولفور و دیوکسین ها به کار می رود Slaked lime و خاکستر معلق حاصل از جداساز الکترواستاتیک به گازهای خروجی اضافه می گردند کربن موجود در خاکستر معلق
دیوکسین ها را جذب می نماید و Slaked lime باعث کاهش سولفور می گردد تیوب های بزرگ پوشیده با پارچه که مخلوط مذکور را به خود می گیرندرا در فیلتر فابریک به کار می برند . آلودگی ها را نمی توان در آب اسیدی پروسه در سیستم تر پاک سازی گاز خروجی حل نمود . بعد از تنظیم مقدار PH ، آلودگی ها جمع آوری شده و به صورت واحدهای بزرگ تری در می آیند که به عمق تانک رفته و جمع آوری می شوند . بقیه آلودگی های باقی مانده در فلیتر شنی جدا می شوند .
خنثی سازی و Sedimentation :
مقدار PH آب آلوده پروسه در دو مرحله تنظیم می گردد . در مرحله اول ، سنگ آهک limestone برای افزایش PH از 5/0 تا 5/1 به کار می رود . هنگامی که limestone(سنگ- اهک) با آب اسیدی واکنش می دهد 2 CO تولید می شود .که جذب شده و خارج می گردد در مرحله دوم ، محلولی از Slaked lime یا محلول % 5 سودسوز-آور) caustic soda به منظور افزایش PH به حدود 5/0 تا 11 به کار برده می شود .
Ammonia stripper :
آمونیاکی که در سوزاندن مورد استفاده قرار نگرفته است ، در آب پروسه حل شده و سپس با عبور دادن بخار تحت خلا باز پس گرفته می شود با این کار آمونیاک به صورت گاز از آب جدا می شود . در مرحله انتهایی ، گرمای آمونیاک از آن گرفته می شود و بار دیگر به صورت مایع به درون بویلر پاشیده می شود . سپس با اضافه نمودن آب اسیدی حاصل از گاز خروجی خط 1 یااضافه نمودن
محلول 30 درصد اسید هیدرولیک مقدار PH یک واحد Precipitating (شیمیایی)یک سولفید ارگانیک را می توان اضافه نمود که می تواند آلودگی ها را )bindمهار) کرده و ترکیبات سولفید که تقریباً غیر قابل حل شدن میباشند ایجاد نموده در صورت قطع Ammonia stripper میتوان اضافه سازی واحد Precipitating (شیمیایی) را در مرحله خنثا سازی و در PH 8/5 انجام داد .
