Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών -...

ΤεχνολογίεςΤεχνολογίες αξιοποίησηςαξιοποίησης

βιομάζαςβιομάζας

ΣχολήΣχολή

ΜηχανολόγωνΜηχανολόγων

ΜηχανικώνΜηχανικώνΕΘΝΙΚΟ

ΜΕΤΣΟΒΙΟ

ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΜάθημαΜάθημα: : ««ΘΕΩΡΙΑΘΕΩΡΙΑ

ΚΑΥΣΗΣΚΑΥΣΗΣ

& & ΣΥΣΤΗΜΑΤΑΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΚΑΥΣΗΣΚΑΥΣΗΣ»»

ΚαθΚαθ. . ΜΜ. . ΦούντηΦούντη

ΔΔ. . ΓιαννόπουλοςΓιαννόπουλος, , ΜηχΜηχ..ΜηχΜηχ., ., MScMSc

ΠεριεχόμεναΠεριεχόμενα

•• ΔιεργασίεςΔιεργασίες

ενεργειακήςενεργειακής

αξιοποίησηςαξιοποίησης


•• ΘερμικέςΘερμικές

διεργασίεςδιεργασίες

––

ΣτόχοιΣτόχοι

––

ΤεχνικέςΤεχνικές

((ΠεριγραφήΠεριγραφή

––

ΕφαρμογέςΕφαρμογές

––

ΣυνΣυν

––

ΠληνΠλην))

•• ΠεριβαλλοντικέςΠεριβαλλοντικές

επιβαρύνσειςεπιβαρύνσεις

•• ΒιολογικέςΒιολογικές


ΔιεργασίεςΔιεργασίες ενεργειακήςενεργειακής



•• ΘερμικέςΘερμικές


––

ΚαύσηΚαύση

((μεμε

ήή

χωρίςχωρίς

προεπεξεργασίαπροεπεξεργασία

τηςτης


–– τεμαχισμόςτεμαχισμός, , συμπίεσησυμπίεση, , ξήρανσηξήρανση

κκ..αα.).)

––

ΑεριοποίησηΑεριοποίηση

––

ΠυρόλυσηΠυρόλυση

•• ΒιολογικέςΒιολογικές


––

ΑερόβιαΑερόβια

ζύμωσηζύμωση

((Composting)Composting)

––

ΑναερόβιαΑναερόβια

χώνευσηχώνευση

((παραγωγήπαραγωγή

βιαερίουβιαερίου))

ΔιεργασίεςΔιεργασίες ενεργειακήςενεργειακής



ΠΡΩΤΕΣ

ΥΛΕΣ ΕΝΔΙΑΜΕΣΑ

ΠΡΟΪΟΝΤΑ ΤΕΛΙΚΑ ΠΡΟΪΟΝΤΑ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ

Καλλιέργειες

λαδιού, σταφύλια, ηλιόσποροι

Φυτικά

λάδια Μεθυλεστέρες

(βιο-diesel)Πολτοποίηση

Εστεροποίηση

Υγρά

βιοκάυσιμα

ΗλεκτρισμόςΣακχαρότευτλα, σιτηρά Ζάχαρη Αιθανόλη

Εκχύλιση

-

υδρόλυση

Ζύμωση

«Ξηρή»

βιομάζαΠυρολυτικά

έλαια

Παράγωγο

αέριο

Καύση

Πυρόλυση

Αεριοποίηση

Μεταφορές

Κάλυψη

αντίστοιχων

φορτίων

Θερμότητα

Ατμός

«Υγρή»

βιομάζα

(ζωικά

απόβλητα) Βιοαέριο

Αναερόβια

ζύμωση

ΘερμικέςΘερμικές διεργασίεςδιεργασίες

--


•• ΠαραγωγήΠαραγωγή

αξιοποιήσιμηςαξιοποιήσιμης

ενέργειαςενέργειας

μεμε

τοτο

βέλτιστοβέλτιστο

βαθμόβαθμό

απόδοσηςαπόδοσης

•• ΗΗ

παραγωγήπαραγωγή

αδρανώναδρανών

καταλοίπωνκαταλοίπων, , αναν

είναιείναι

δυνατόνδυνατόν

μεμε

δυνατότητεςδυνατότητες


•• ΤήρησηΤήρηση

όλωνόλων

τωντων

κανονισμώνκανονισμών

πουπου

αφορούναφορούν

εκπομπέςεκπομπές

ρύπωνρύπων, , μεμε

έμφασηέμφαση

στιςστις

διοξίνεςδιοξίνες

•• ΠλήρηςΠλήρης

καύσηκαύση

τωντων

καυσίμωνκαυσίμων

συστατικώνσυστατικών

τηςτης


((μόνομόνο

στιςστις

περιπτώσειςπεριπτώσεις

τεχνολογιώντεχνολογιών

άμεσηςάμεσης

καύσηςκαύσης))

•• ΣταθερέςΣταθερές

συνθήκεςσυνθήκες

λειτουργίαςλειτουργίας

εγκατάστασηςεγκατάστασης

•• ΕυχέρειαΕυχέρεια

προσαρμογήςπροσαρμογής

σεσε

ποιοτικέςποιοτικές

διακυμάνσειςδιακυμάνσεις

τηςτης

τροφοδοσίαςτροφοδοσίας

•• ΕξασφάλισηΕξασφάλιση

πλήρουςπλήρους

ελέγχουελέγχου

τωντων

ρύπωνρύπων

•• ΕλαχιστοποίησηΕλαχιστοποίηση

κόστουςκόστους


καικαι


ΘερμικέςΘερμικές διεργασίεςδιεργασίες

--


ΤεχνικέςΤεχνικές θερμικήςθερμικής


((ΙΙ))

•• ΚαύσηΚαύση

σεσε

εσχάραεσχάρα

•• ΚαύσηΚαύση

σεσε

ρευστοποιημένηρευστοποιημένη

κλίνηκλίνη

ΔιάγραμμαΔιάγραμμα τυπικήςτυπικής


ΣΣ..ΗΗ..ΘΘ. .

μεμε καύσηκαύση


ΚαύσηΚαύση σεσε


((Grate firing)Grate firing)ΗΗ

παλαιότερηπαλαιότερη

καικαι

πιοπιο

διαδεδομένηδιαδεδομένη

τεχνικήτεχνική

ΘερμοκρασίαΘερμοκρασία θαλάμουθαλάμου

καύσηςκαύσης

800800--900900°°CC

ΠερίσσειαΠερίσσεια

αέρααέρα 5050--60%60%

% % ΟξυγόνοΟξυγόνο

σταστα καυσαέριακαυσαέρια

66--8%8%

ΠρωτογενήςΠρωτογενής

αέραςαέρας 6060--70%70%

ΔευτερογενήςΔευτερογενής

αέραςαέρας 4040--30%30%

ΘερμικόΘερμικό

φορτίοφορτίο

στηνστην εσχάραεσχάρα

88--9 9 GJ/(mGJ/(m22*h)*h)

ΘερμικόΘερμικό

φορτίοφορτίο

στοστο θάλαμοθάλαμο


450450--500 500 ΜΜJ/(mJ/(m33*h)*h)

ΠλεονεκτήματαΠλεονεκτήματα

-- μειονεκτήματαμειονεκτήματα

•• ΣυσσωρευμένηΣυσσωρευμένη

εμπειρίαεμπειρία

εφαρμογώνεφαρμογών

•• ΔοκιμασμένηΔοκιμασμένη

καικαι

αξιόπιστηαξιόπιστη

τεχνολογίατεχνολογία

•• ΑπλότηταΑπλότητα

καικαι

ασφάλειαασφάλεια

διεργασιώνδιεργασιών

•• ΧαμηλάΧαμηλά

κόστηκόστη


καικαι


•• ΠροβληματικήΠροβληματική

περιβαλλοντικήπεριβαλλοντική

επίδοσηεπίδοση

•• ΧαμηλοίΧαμηλοί

βαθμοίβαθμοί


•• ΜηΜη

εξελίξιμηεξελίξιμη

τεχνολογίατεχνολογία

ΚαύσηΚαύση σεσε

ρευστοποιημένηρευστοποιημένη

κλίνηκλίνη

((ΡΚΡΚ))

––

FluidisedFluidised

Bed Combustion (FBC)Bed Combustion (FBC)ΝεότερηΝεότερη

μέθοδοςμέθοδος, , μεμε

γύρωγύρω

σταστα

30 30

χρόνιαχρόνια


••

««ΑναβράζουσαΑναβράζουσα»»

ΡΚΡΚ

((Bubbling Bubbling FluidisedFluidised

Bed Combustion Bed Combustion --

BFBC)BFBC)

•• ΡΚΡΚ

μεμε

ανακυκλοφορίαανακυκλοφορία

((Circulating Circulating

FluidisedFluidised

Bed Combustion Bed Combustion ––

CFBC)CFBC)

ΘερμοκρασίαΘερμοκρασία

λειτουργίαςλειτουργίας: 800: 800--950950°°CC

ΑύξησηΑύξηση

δυναμικότηταςδυναμικότητας

μεμε

υπερπίεσηυπερπίεση στονστον

θάλαμοθάλαμο

καύσηςκαύσης: : PressurisedPressurised

FluidisedFluidised

Bed Combustion Bed Combustion ––

PFBC)PFBC)



•• ΜικρότερεςΜικρότερες

διαστάσειςδιαστάσεις

απόαπό


•• ΙδανικέςΙδανικές



((ΔυνατότηταΔυνατότητα

απορρόφησηςαπορρόφησης

μεγάλωνμεγάλων

διακυμάνσεωνδιακυμάνσεων

στηνστην

ποιότηταποιότητα

τουτου

καυσίμουκαυσίμου))

•• ΑνυπαρξίαΑνυπαρξία

κινούμενωνκινούμενων

μερώνμερών

•• ΗΗ

μεγάλημεγάλη

θερμικήθερμική

αδράνειααδράνεια

επιτρέπειεπιτρέπει

διακοπέςδιακοπές

στηνστην

λειτουργίαλειτουργία

•• ΠροβληματικήΠροβληματική



((σαφώςσαφώς

βελτιωμένηβελτιωμένη

απόαπό

τηντην

καύσηκαύση

σεσε

εσχάραεσχάρα))

•• ΑπαιτήσειςΑπαιτήσεις

προστασίαςπροστασίας

επιφανειώνεπιφανειών

συναλλαγήςσυναλλαγής

θερμότηταςθερμότητας

ΘερμοκρασίαΘερμοκρασία

°°CC ΑδρανήςΑδρανής ατμόσφαιραατμόσφαιρα

ΜικρέςΜικρές ποσότητεςποσότητες

αέρααέρα

ΠερίσσειαΠερίσσεια οξυγόνουοξυγόνου

<150<150 ΞήρανσηΞήρανση ΞήρανσηΞήρανση ΞήρανσηΞήρανση

<500<500 ΠυρόλυσηΠυρόλυση

σεσε χαμηλήχαμηλή

θερμοκρασίαθερμοκρασία

-- --

500500--800800 ΠυρόλυσηΠυρόλυση -- --

>800>800 ΠυρόλυσηΠυρόλυση

σεσε υψηλήυψηλή


ΑεριοποίησηΑεριοποίηση ΚαύσηΚαύση

ΔιάκρισηΔιάκριση θερμικώνθερμικών

διεργασιώνδιεργασιών



((ΙΙΙΙ))

•• ΕφαρμογήΕφαρμογή

αεριοποίησηςαεριοποίησης

ΑεριοποίησηΑεριοποίηση

(Gasification)(Gasification)

ΗΗ

μετατροπήμετατροπή

ενόςενός

στερεούστερεού

καυσίμουκαυσίμου

σεσε

αέριοαέριο

φορέαφορέα

ενέργειαςενέργειας

ΠροσθήκηΠροσθήκη

3030--50% 50% τουτου

στοιχειομετρικούστοιχειομετρικού

αέρααέρα

καύσηςκαύσης..



•• ΠολύΠολύ

καλήκαλή



((αδρανήαδρανή

κατάλοιπακατάλοιπα))

•• ΔυνατότηταΔυνατότητα

αυξημένωναυξημένων

βαθμώνβαθμών

ηλεκτρικήςηλεκτρικής


((λόγωλόγω

συνδυασμένουσυνδυασμένου

κύκλουκύκλου))

•• ΠληθώραΠληθώρα

δυνατοτήτωνδυνατοτήτων


παραγόμενουπαραγόμενου


αερίουαερίου


συνδυασμούσυνδυασμού

μεμε

ΡΚΡΚ

•• ΜικρήΜικρή



•• ΣυγκριτικάΣυγκριτικά

μεγαλύτεραμεγαλύτερα



καικαι


((πιλοτικόςπιλοτικός

χαρακτήραςχαρακτήρας

εφαρμογώνεφαρμογών))

•• ΑυξημένηΑυξημένη

επικινδυνότηταεπικινδυνότητα, , λόγωλόγω

διακίνησηςδιακίνησης

τουτου




πυρόλυσηςπυρόλυσης



((ΙΙΙΙΙΙ))

ΠυρόλυσηΠυρόλυση

(Pyrolysis)(Pyrolysis)

ΘερμικήΘερμική

αποσύνθεσηαποσύνθεση

σεσε


απουσίαςαπουσίας

οξειδωτικούοξειδωτικού

ΠαραγωγήΠαραγωγή


αερίουαερίου, , πυρολυτικώνπυρολυτικών

υγρώνυγρών

καικαι

στερεούστερεού

υπολείμματοςυπολείμματος ((οιοι

εκάστοτεεκάστοτε


καθορίζουνκαθορίζουν

τιςτις

αναλογίεςαναλογίες))



•• ΠολύΠολύ

καλήκαλή



((αδρανήαδρανή

κατάλοιπακατάλοιπα

––

μεμε

υψηλέςυψηλές

πιθανότητεςπιθανότητες

αξιοποίησηςαξιοποίησης))


αυξημένωναυξημένων

βαθμώνβαθμών

ηλεκτρικήςηλεκτρικής


((λόγωλόγω

συνδυασμένουσυνδυασμένου

κύκλουκύκλου))


παραγωγήςπαραγωγής

πυρολυτικώνπυρολυτικών

ελαίωνελαίων

––

υποκατάσταστουποκατάσταστο

πετρελαίουπετρελαίου

•• ΠληθώραΠληθώρα

δυνατοτήτωνδυνατοτήτων


παραγόμενουπαραγόμενου



•• ΑέριοΑέριο

υψηλότερηςυψηλότερης

ΘΘ..ΔΔ. . απόαπό

αεριοποίησηαεριοποίηση

•• ΜικρήΜικρή



((σεσε

μικρότερομικρότερο

βαθμόβαθμό

καικαι

απόαπό

αεριοποίησηαεριοποίηση))

•• ΣυγκριτικάΣυγκριτικά

μεγαλύτεραμεγαλύτερα



καικαι


((πιλοτικόςπιλοτικός

χαρακτήραςχαρακτήρας

εφαρμογώνεφαρμογών))

•• ΑυξημένηΑυξημένη

επικινδυνότηταεπικινδυνότητα, , λόγωλόγω

διακίνησηςδιακίνησης

τουτου



ΠεριβαλλοντικέςΠεριβαλλοντικές επιβαρύνσειςεπιβαρύνσεις

ΣημαντικότερηΣημαντικότερη

πλευράπλευρά

θεωρείταιθεωρείται

αυτήαυτή

τωντων

αέριωναέριων

ρύπωνρύπων, , γιαγια

τουςτους

οποίουςοποίους υπάρχουνυπάρχουν

καικαι

νομοθετημένανομοθετημένα

όριαόρια

ΜΟΝΑΔΕΣΜΟΝΑΔΕΣ 89/369/EOK89/369/EOK 94/67/EE94/67/EE ΓΕΡΜΑΝΙΑΓΕΡΜΑΝΙΑ ΟΛΛΑΝΔΙΑΟΛΛΑΝΔΙΑ

ΣωματίδιαΣωματίδια mg/mmg/m33 3030 1010 1010 55

HClHCl mg/mmg/m33 5050 1010 1010 1010

HFHF mg/mmg/m33 22 11 11 11

SOSO

22 mg/mmg/m33 300300 5050 5050 4040

NONO

xx mg/mmg/m33 -- -- 200200 7070

COCO mg/mmg/m33 100100 5050 5050 5050

HgHg mg/mmg/m33 0,20,2 0,050,05 0,050,05 0,050,05

CdCd mg/mmg/m33 0,20,2 0,050,05 0,050,05 0,050,05

TOCTOC mg/mmg/m33 2020 1010 1010 1010

PCDD/FPCDD/F ng/mng/m33 -- 0,10,1 0,10,1 0,10,1


ΑέριοιΑέριοι ρύποιρύποι

•• ΕσωτερικοίΕσωτερικοί

ρυπαντέςρυπαντές

((Intrinsic Pollutants) Intrinsic Pollutants)

ΟυσίεςΟυσίες

πουπου

απελευθερώνονταιαπελευθερώνονται

κατάκατά

τητη

διάρκειαδιάρκεια

τηςτης


•• ΠυροχημικοίΠυροχημικοί

ρυπαντέςρυπαντές

ΣχηματίζονταιΣχηματίζονται

κατάκατά

τητη

διάρκειαδιάρκεια

τηςτης


––

εξάρτησηεξάρτηση

απόαπό

συνθήκεςσυνθήκες καύσηςκαύσης. (. (ΠροϊόνταΠροϊόντα

ατελούςατελούς

καύσηςκαύσης))

••

««ΠροπομποίΠροπομποί»»

((Precursors)Precursors)

ΟυσίεςΟυσίες

πουπου

σχηματίζουνσχηματίζουν

((σεσε

επόμενοεπόμενο

στάδιοστάδιο

τηςτης

καύσηςκαύσης) ) άλλουςάλλους ρυπαντέςρυπαντές

•• ΣωματίδιαΣωματίδια

--

ParticlesParticles

ΚυρίωςΚυρίως

ανόργαναανόργανα

άλαταάλατα

καικαι

οξείδιαοξείδια

μετάλλωνμετάλλων



ΑντιμετωπίζονταιΑντιμετωπίζονται

μεμε::••

ΦυγοκεντρικόΦυγοκεντρικό

διαχωρισμόδιαχωρισμό

––

πρώτοπρώτο


((γιαγια

σχετικάσχετικά

μεγάλεςμεγάλες διαμέτρουςδιαμέτρους

σωματιδίουσωματιδίου))

•• ΣακόφιλτραΣακόφιλτρα•• ΗΗ//ΣΣ

φίλτραφίλτρα

•• ΥγρέςΥγρές

πλυντηρίδεςπλυντηρίδες

((wet scrubber)wet scrubber)



•• ΜονοξείδιοΜονοξείδιο

άνθρακαάνθρακα

(CO)(CO)**

ΠροϊόνΠροϊόν

ατελούςατελούς


Έλλειμμα

Ο2

Στοιχειομετρία

Περίσσεια

Ο2

Συγκέντρωση

Ο2 %

6% 10%

Συγκέντρωσ

ηCΟ

%

ΑντιμετωπίζεταιΑντιμετωπίζεται

μεμε::•• ΚαύσιμοΚαύσιμο

απαλλαγμένοαπαλλαγμένο

απόαπό

υγρασίαυγρασία

•• ΟμοιόμορφηΟμοιόμορφη

απολαβήαπολαβή

θερμότηταςθερμότητας••

ΟμοιόμορφηΟμοιόμορφη

κατανομήκατανομή


--

οξειδωτικούοξειδωτικού



•• ΟξείδιαΟξείδια

αζώτουαζώτου

((ΝΝOO

xx

))

ΟρίζονταιΟρίζονται

ωςως

τοτο

σύνολοσύνολο

μονοξειδίουμονοξειδίου

καικαι

διοξειδίουδιοξειδίου

ΑρχικάΑρχικά

παράγεταιπαράγεται

ΝΟΝΟ, , τοτο

οποίοοποίο

διαχωρίζεταιδιαχωρίζεται

σεσε::•• ΘερμικόΘερμικό

--

Thermal NOThermal NO

ΟφείλεταιΟφείλεται

στηνστην

αντίδρασηαντίδραση

τουτου

ατμοσφαιρικούατμοσφαιρικού


μεμε

οξυγόνοοξυγόνο. . ΠαράγεταιΠαράγεται

κυρίωςκυρίως

ότανόταν

ηη


τηςτης

φλόγαςφλόγας

υπερβείυπερβεί

τουςτους

1540 1540 °°CC

•• NO NO ΚαυσίμουΚαυσίμου

((Fuel)Fuel)ΠαράγεταιΠαράγεται

μέσωμέσω

οξείδωσηςοξείδωσης

τουτου

περιεχόμενουπεριεχόμενου


((όπωςόπως

καικαι

τωντων

νιτρικώννιτρικών

ριζώνριζών) ) στοστο

καύσιμοκαύσιμο



ΤυπικέςΤυπικές

μέθοδοιμέθοδοι

απονίτρωσηςαπονίτρωσης

::•• ΕπιλεκτικήΕπιλεκτική

καταλυτικήκαταλυτική

αναγωγήαναγωγή

––

Selective Catalytic Reduction (SCR)Selective Catalytic Reduction (SCR)

ΆνυδρηΆνυδρη

αμμωνίααμμωνία

μετατρέπειμετατρέπει

μέσωμέσω

καταλύτηκαταλύτη

τατα

NONO

xx

σεσε

μοριακόμοριακό

άζωτοάζωτο••

ΕπιλεκτικήΕπιλεκτική

μημη



––

Selective Selective ΝοΝοn Catalytic n Catalytic

Reduction (SNCR)Reduction (SNCR)H H μετατροπήμετατροπή

σεσε

άζωτοάζωτο

γίνεταιγίνεται

μέσωμέσω

τωντων

υψηλώνυψηλών

θερμοκρασιώνθερμοκρασιών

στοστο

ανώτεροανώτερο

σημείοσημείο

τουτου

λέβηταλέβητα••

ΜηΜη

ΕπιλεκτικήΕπιλεκτική



––

Non Selective Catalytic Non Selective Catalytic

Reduction (NSCR)Reduction (NSCR)ΑέριοΑέριο


εγχύεταιεγχύεται

περιμετρικάπεριμετρικά

τουτου

λέβηταλέβητα

προςπρος

δέσμευσηδέσμευση

τουτου

πλεονάζοντοςπλεονάζοντος

ΟΟ

22


scrubbersscrubbers



•• ΔιοξείδιοΔιοξείδιο

ΘείουΘείου

(SO(SO

22

))

ΠροέρχεταιΠροέρχεται

απόαπό

οξείδωσηοξείδωση

τουτου

στοιχειακούστοιχειακού

θείουθείου

πουπου

περιέχεταιπεριέχεται

στοστο καύσιμοκαύσιμο

ΟιΟι


αντιμετωπίζονταιαντιμετωπίζονται

μεμε::•• ΕπεξεργασίαΕπεξεργασία

τουτου


––

μημη

εφαρμόσιμοεφαρμόσιμο

γιαγια

ΑΣΑΑΣΑ

••

ΑπορρόφησηΑπορρόφηση

μέσωμέσω

πρόσθετουπρόσθετου

––

δολομίτηδολομίτη

((CaMg(COCaMg(CO

33

))

22

) ) ήή ασβεστόλιθουασβεστόλιθου

((CaCOCaCO

33

) )



•• ΥδραλογόναΥδραλογόνα

((HClHCl, HF), HF)

ΠροέρχεταιΠροέρχεται

απόαπό

αντιδράσειςαντιδράσεις

μεμε

τοτο

στοιχειακόστοιχειακό

χλώριοχλώριο

ήή

φθόριοφθόριο

τουτου καυσίμουκαυσίμου, , όπωςόπως

επίσηςεπίσης

καικαι

απόαπό

χλωριωμένουςχλωριωμένους

ήή

φθοριωμένουςφθοριωμένους

υδρογονάνθρακεςυδρογονάνθρακες

ΟιΟι


αντιμετωπίζονταιαντιμετωπίζονται

μεμε

τρόποτρόπο

αντίστοιχοαντίστοιχο

μεμε

τοτο

SOSO

22

•• ΒαρέαΒαρέα

μέταλλαμέταλλα

σταστα

καυσαέριακαυσαέρια

ΠροέρχονταιΠροέρχονται

απόαπό

έντυπαέντυπα

((Zn)Zn), , λάστιχαλάστιχα

((Cr)Cr), , μπαταρίεςμπαταρίες

(Hg)(Hg)

καικαι

άλλεςάλλες πηγέςπηγές

ΤαΤα

μέταλλαμέταλλα

πουπου

βρίσκονταιβρίσκονται

σεσε

αέριααέρια

φάσηφάση

στερεοποιούνταιστερεοποιούνται

στηνστην ιπτάμενηιπτάμενη

τέφρατέφρα

ότανόταν

τατα

καυσαέριακαυσαέρια

περάσουνπεράσουν

σεσε

ψυχρότερεςψυχρότερες

τουτου

θαλάμουθαλάμου


περιοχέςπεριοχές. . ΈτσιΈτσι, , ηη

δέσμευσηδέσμευση

τηςτης

τέφραςτέφρας

αντιστοιχείαντιστοιχεί

σεσε δέσμευσηδέσμευση

τωντων

βαρέωνβαρέων

μετάλλωνμετάλλων. .



•• ΔιοξίνεςΔιοξίνες

––

ΦουράνιαΦουράνια

((PCDDsPCDDs

––

PCDFsPCDFs))

ΈντοναΈντονα

καρκινογόνεςκαρκινογόνες

ενώσειςενώσεις, , πουπου

έγινανέγιναν

γνωστέςγνωστές

κυρίωςκυρίως

απόαπό

τοτο

ατύχημαατύχημα τουτου

ΣεβέζοΣεβέζο

(1977).(1977).

ΒασικόΒασικό

επιχείρημαεπιχείρημα

τωντων

πολέμιωνπολέμιων

τηςτης

θερμικήςθερμικής


τωντων

ΑΣΑΑΣΑ

ΚύριεςΚύριες

θεωρίεςθεωρίες

περίπερί

σχηματισμούσχηματισμού

τουςτους

είναιείναι::

ΣχηματισμόςΣχηματισμός απόαπό χλωριωμένουςχλωριωμένους προπομπούςπροπομπούς ((χλωροφαινόλεςχλωροφαινόλες, , χλωροβενζόλιαχλωροβενζόλια, , κκ..αα))

ΑπόΑπό οργανικέςοργανικές ενώσειςενώσεις καικαι δότεςδότες χλωρίουχλωρίου ((συνέργειασυνέργεια PVC PVC καικαι NaClNaCl))

ΚύριοΚύριο στάδιοστάδιο σχηματισμούσχηματισμού ηη ψύξηψύξη τωντων απαερίωναπαερίων

ΕπιτάχυνσηΕπιτάχυνση απόαπό υψηλέςυψηλές συγκεντρώσειςσυγκεντρώσεις ιπτάμενηςιπτάμενης τέφραςτέφρας



ΠιθανάΠιθανά

μέτραμέτρα

μείωσηςμείωσης

::

ΔιατήρησηΔιατήρηση θερμοκρασίαςθερμοκρασίας θαλάμουθαλάμου καύσηςκαύσης πάνωπάνω απόαπό 850850°°CC καικαιχρόνοςχρόνος παραμονήςπαραμονής τουλάχιστοντουλάχιστον 2 2 secsec..

ΠεριεκτικότηταΠεριεκτικότητα καυσαερίωνκαυσαερίων σεσε ΟΟ22 τουλάχιστοντουλάχιστον 6%6%

ΒελτίωσηΒελτίωση τηςτης ανάμιξηςανάμιξης

ΣεΣε τελικότελικό στάδιοστάδιο οιοι διοξίνεςδιοξίνες δεσμεύονταιδεσμεύονται απόαπό ενεργόενεργό άνθρακαάνθρακα

•• ΥπόλοιπεςΥπόλοιπες

οργανικέςοργανικές

ενώσειςενώσεις

ΠολυαρωματικοίΠολυαρωματικοί υδρογονάνθρακεςυδρογονάνθρακες ((PAHsPAHs))

ΠολυχλωριωμένεςΠολυχλωριωμένες διφαινόλεςδιφαινόλες ((PCBs)PCBs)


ΣτερεάΣτερεά απόβλητααπόβλητα

•• ΤέφραΤέφρα

πυθμέναπυθμένα

θαλάμουθαλάμου


•• ΙπτάμενηΙπτάμενη

τέφρατέφρα. . ΑποτελείΑποτελεί

επικίνδυνοεπικίνδυνο

((hazardous)hazardous)

απόβλητοαπόβλητο, , καθώςκαθώς


φορέαςφορέας

βαρέωνβαρέων

μετάλλωνμετάλλων

σεσε

μημη

σταθεροποιημένησταθεροποιημένη

κατάστασηκατάσταση

––

μεγάλημεγάλη πιθανότηταπιθανότητα

έκλυσηςέκλυσης..

ΗΗ

αεριοποίησηαεριοποίηση

καικαι

ηη

πυρόλυσηπυρόλυση

παράγουνπαράγουν

μικρότεραμικρότερα

ποσάποσά

τέφραςτέφρας, , καικαι

τατα στερεάστερεά

τουςτους

κατάλοιπακατάλοιπα

υπόκεινταιυπόκεινται

σεσε


πλήρουςπλήρους

τήξηςτήξης

καικαι

σχηματισμούσχηματισμού

υαλώδουςυαλώδους

αδρανούςαδρανούς

υπολείμματοςυπολείμματος. . ΤοΤο

πρόβλημαπρόβλημα


οιοι πισσώδειςπισσώδεις

ουσίεςουσίες

πουπου

απαιτούναπαιτούν


ήή

θερμικήθερμική

διάσπασηδιάσπαση

(cracking)(cracking)

••

Blow down Blow down λέβηταλέβητα

((στρατσωνισμόςστρατσωνισμός))

•• ΥγρέςΥγρές

πλυντηρίδεςπλυντηρίδες

((εφόσονεφόσον

υπάρχουνυπάρχουν))

ΥγράΥγρά απόβλητααπόβλητα

ΒιολογικέςΒιολογικές διεργασίεςδιεργασίες

ΑναερόβιαΑναερόβια


ΑπουσίαΑπουσία

αέρααέρα, , προκαλείταιπροκαλείται

απόαπό

δράσηδράση

βακτηριδίωνβακτηριδίων

καικαι

όχιόχι

υψηλώνυψηλών

θερμοκρασιώνθερμοκρασιών

ΟΟ

φυσικόςφυσικός

τρόποςτρόπος

αποικοδόμησηςαποικοδόμησης

τηςτης

οργανικήςοργανικής

ύληςύλης

ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΕΣ ΛΙΠΙΔΙΑ

ΑΜΙΝΟΞΕΑ ΑΠΛΑ

ΣΑΚΧΑΡΑ ΓΛΥΚΕΡΙΝΗ

& ΛΙΠΑΡΑ

ΟΞΕΑ

NH4

Η2

+ CO2 CΗ4

+ CO2CΗ4

ΠΡΟΠΙΟΝΙΚΑ

ΒΟΥΤΥΡΙΚΑ

ΚΛΠ ΟΞΙΚΑΗ2

+ CO2

ΤαΤα

βακτηρίδιαβακτηρίδια

διασπούνδιασπούν

τατα

δομικάδομικά

υλικάυλικά τηςτης

οργανικήςοργανικής

ύληςύλης

σεσε

διαδοχικάδιαδοχικά

απλούστερεςαπλούστερες

ενώσειςενώσεις..

ΤοΤο

αποτέλεσμααποτέλεσμα


παραγωγήπαραγωγή

μεθανίουμεθανίου, , αμμωνίαςαμμωνίας

καικαι

ανενεργούανενεργού

υπολείμματοςυπολείμματος. .

ΕφαρμογέςΕφαρμογές

τηςτης

αναερόβιαςαναερόβιας

χώνευσηςχώνευσης::

•• ΒιοαέριοΒιοαέριο

((ΖωικάΖωικά

απόβλητααπόβλητα, , υπόνομοιυπόνομοι))

•• ΑέριοΑέριο

χωματερήςχωματερής

((ΑστικάΑστικά

απορρίμματααπορρίμματα))

ΑναερόβιαΑναερόβια χώνευσηχώνευση

ΒιοαέριοΒιοαέριο

ΧωνευτήριοΧωνευτήριο

αγελαδοτροφικήςαγελαδοτροφικής

μονάδαςμονάδας

ΣυνδυασμόςΣυνδυασμός

λύσεωνλύσεων

γιαγια

πρόβληματαπρόβληματα::

•• ΔιάθεσηςΔιάθεσης

ζωικώνζωικών

αποβλήτωναποβλήτων

•• ΚάλυψηςΚάλυψης

θερμικώνθερμικών

καικαι

ηλεκτρικώνηλεκτρικών

φορτίωνφορτίων

μονάδαςμονάδας

•• ΠαραγωγήςΠαραγωγής

λιπάσματοςλιπάσματος

γιαγια

γειτονικέςγειτονικές

καλλιέργειεςκαλλιέργειες

ΖωικάΖωικά απόβλητααπόβλητα: 90: 90--95% 95% υγρασίαυγρασία

ΔιαδικασίαΔιαδικασία χώνευσηςχώνευσης: 2: 2--4 4 εβδομάδεςεβδομάδες

200 200 –– 400 400 mm33 βιοαέριοβιοαέριο (50(50--60% 60% CHCH44–– 11 11 GJ) GJ) ανάανά τόνοτόνο ξηρήςξηρής τροφοδοσίαςτροφοδοσίας

ΒαθμόςΒαθμός απόδοσηςαπόδοσης διεργασίαςδιεργασίας : : ~~60%60%


ΑέριοΑέριο

χωματερήςχωματερής ((LFG LFG ––

Landfill Gas)Landfill Gas)

ΕκμετάλλευσηΕκμετάλλευση

βιολογικήςβιολογικής

αποικοδόμησηςαποικοδόμησης τουτου

οργανικούοργανικού

κλάσματοςκλάσματος

τωντων

αστικώναστικών

απορριμμάτωναπορριμμάτων

ΤοΤο

αέριοαέριο

παράγεταιπαράγεται

ούτωςούτως

ήή

άλλωςάλλως

εντόςεντός τουτου

χώρουχώρου

ταφήςταφής

τωντων

απορριμμάτωναπορριμμάτων..

ΕξέλιξηΕξέλιξη

σύστασηςσύστασης



ΠερισυλλογήΠερισυλλογή



ΔιαδικασίαΔιαδικασία χώνευσηςχώνευσης: > 3 : > 3 χρόνιαχρόνια

150150 –– 3300 00 mm33 LFGLFG (50(50--60% 60% CHCH44 –– 5 5 GJ) GJ) ανάανά τόνοτόνο αποβλήτωναποβλήτων

ΔυσχερέστερεςΔυσχερέστερες


απόαπό

χωνευτήριοχωνευτήριο βιοαερίουβιοαερίου

οδηγούνοδηγούν

σεσε

βραδύτερεςβραδύτερες

αντιδράσειςαντιδράσεις

καικαι

χαμηλότερεςχαμηλότερες

αποδόσειςαποδόσεις

4α

4β


ΑέριοΑέριο

χωματερήςχωματερήςΤοΤο

παραγόμενοπαραγόμενο

εντόςεντός

τηςτης


μεθάνιομεθάνιο, , αναν

δενδεν

συλλεχθείσυλλεχθεί, , διαφεύγειδιαφεύγει

στηνστην

ατμόσφαιραατμόσφαιρα

εντείνονταςεντείνοντας

τοτο

φαινόμενοφαινόμενο

τουτου

θερμοκηπίουθερμοκηπίου

(20 (20 φορέςφορές

πιοπιο

δραστικόδραστικό απόαπό

COCO

22

))

ΜέσωΜέσω

τηςτης

συλλογήςσυλλογής

τουτου

αερίουαερίου επιβάλλεταιεπιβάλλεται

υποπίεσηυποπίεση

στοστο

χώροχώρο

ταφήςταφής, , οπότεοπότε

αποφεύγονταιαποφεύγονται

καικαι διαρροέςδιαρροές

στοστο

έδαφοςέδαφος

ΗΗ

συγκράτησησυγκράτηση

τωντων

οσμώνοσμών

δίνειδίνει έναένα

κίνητροκίνητρο

αποδοχήςαποδοχής

απόαπό

τηντην

τοπικήτοπική

κοινωνίακοινωνία

ΖύμωσηΖύμωσηΗΗ

αναερόβιααναερόβια

βιολογικήβιολογική

διεργασίαδιεργασία

κατάκατά

τηντην

οποίαοποία

τατα

σάκχαρασάκχαρα

μετατρέπονταιμετατρέπονται

σεσε

αλκοόληαλκοόλη

μέσωμέσω

τηςτης

δράσηςδράσης

μικροοργανισμώνμικροοργανισμών

ΚατάλληλαΚατάλληλα

είδηείδη


γιαγια



όσαόσα

έχουνέχουν

τητη

δυνατότηταδυνατότητα

νανα μετατραπούνμετατραπούν

σεσε

σάκχαρασάκχαρα

((ιδανικήιδανική

πρώτηπρώτη

ύληύλη

τατα

σακχαροκάλαμασακχαροκάλαμα) )

ΤΕΜΑΧΙ- ΣΜΟΣ

ΔΙΑΛΥΤΟΠΟΙΗΣΗ ΚΥΤΤΑΡΙΝΟΥΧΩΝ ΣΥΣΤΑΤΙΚΩΝ

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΓΛΥΚΟΖΗΣ

ΔΙΑΛΥΜΑ ΜΕ

10%

ΑΛΚΟΟΛΗ

ΘερμικήΘερμική

επεξεργασίαεπεξεργασία

μεμε

HH

22

SOSO

44 ΥδρόλυσηΥδρόλυση

ΣΤΕΡΕΗ

ΦΑΣΗ

ΥΓΡΗ

ΦΑΣΗ

ΖύμωσηΖύμωση

ΕνεργειακόΕνεργειακό

περιεχόμενοπεριεχόμενο

τελικούτελικού

διαλύματοςδιαλύματος: : ~~

30 30 GJ/GJ/tntn

ΖύμωσηΖύμωση

ΠρώτηΠρώτη

ΥληΥλη ΛίτραΛίτρα

/ / τόνοτόνο ΛίτραΛίτρα

/ / εκτάριοεκτάριο

καικαι

έτοςέτος

ΣακχαροκάλαμοΣακχαροκάλαμο 7070 400400--1200012000

ΚαλαμπόκιΚαλαμπόκι 360360 250250--20002000

ΤαπιόκαΤαπιόκα 180180 500500--40004000

ΞύλοΞύλο 160160 160160--40004000

ΑποδόσειςΑποδόσεις

αιθανόληςαιθανόλης

ΕφαρμογήΕφαρμογή

παραγωγήςπαραγωγής

βιοαιθανόληςβιοαιθανόλης: : ΠρόγραμμαΠρόγραμμα

««ProAlcoholProAlcohol»»

--

ΒραζιλίαΒραζιλία

•• ΠάνωΠάνω

απόαπό

100 100 διςδις

ltlt

βιοαιθανόληςβιοαιθανόλης

παράχθηκανπαράχθηκαν

απόαπό

τοτο

19751975

•• 4 4 εκατομεκατομ. . αυτοκίνητααυτοκίνητα

κινούνταικινούνται

αποκλειστικάαποκλειστικά

μεμε


αιθανόληαιθανόλη

•• 9 9 εκατεκατ. . μεμε

μείγμαμείγμα

βενζίνηςβενζίνης

––

20% 20% αιθανόληςαιθανόλης

ΒιοενεργειακέςΒιοενεργειακές εφαρμογέςεφαρμογές

στηνστην

ΕλλάδαΕλλάδα

•• ΒιομηχανικάΒιομηχανικά

συστήματασυστήματα

ΣΗΘΣΗΘ

στηνστην


((έωςέως

τοτο

1996)1996)

ΒιοενεργειακέςΒιοενεργειακές εφαρμογέςεφαρμογές

στηνστην


•• ΒιομηχανικάΒιομηχανικά

συστήματασυστήματα

ΣΗΘΣΗΘ

στηνστην


(1996(1996--2006)2006)

ΝομοθετικόΝομοθετικό πλαίσιοπλαίσιο

ΣΗΘΣΗΘ

απόαπό

βιομάζαβιομάζα

Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών -...

Documents

Transcript of Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών -...