طرح توجیهی نیروگاه زباله سوز (سال 1400) + word و pdf

طرح توجیهی احداث نیروگاه زباله سوز
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 نیروگاه هایی باشیم که بتواند با استفاده از سوزاندن زباله ها انرژی حرارتی مورد نیاز بویلرهای نیروگاههای بخار در رنج های متوسط و نیز بخار مورد نیاز شرکت صنایع چوب کاغذ را تامین نماید.

با این عمل ضمن حل مشکل دفن زباله ها و عدم نیاز به land fill و زمین های مربوطه و نیز حل مشکلات آلودگی محیطی از این معضل پدیده ای بسازیم که بتوان انرژی الکتریکی و گرمایشی پاک و بدون آلایندگی تولید نمائیم. دراین طرح با بررسی این فرآیند ارائه راه حلی برای احداث نیروگاه های زباله سوز ارائه می شود.

مسئله مهم اینست که یک سوم انرژی های مصرفی جهان تا سال 2050 از انرژی های تجدید پذیر خواهد بود و در ایران نیز در برنامه چهارم دولت، نصب MW 500 نیروگاه های انرژی نو پیش بینی شده که این مقدار 500 میلیارد تومان اعتبار می خواهد. این در حالیست که دولت و بطور کل (متقاضیان برق) از انرژی های نو تضمین های بلندمدت می خواهند.

فرآيند توليد الکتريسيته و ماشين آلات مورد نياز
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 از نیروگاه زباله سوز ، بخار را در فشار 40 بار گرما داده و بعد از عبور این بخار از یک سوپر هیتر دمای آن Co 400 خواهد بود فشار و دمای بالا کارآیی بالایی به توربین می دهد.

گازهای خروجی بعد از عمل گرمادهی وارد اولین مرحله پاک سازی یعنی حداکثر جداساز الکتروستاتیک می شوند بخار حاصل شده در مراحل پیشین ازیک (محفظه بخار) steam chest عبور نموده و بعد به سمت توربین پیش می رود مقداری از جریان بخار گذرنده از روی steam chest به 7bar کاهش فشار می یابد که این کاهش فشار در 7 و 3/5 بار را می توان مستقیما 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 بخار محرک (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 مستقیما برای تولید گرما به کندانسور فرستاده می شود. در این نیروگاه زباله سوز 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 26MW می باشد که 6MW 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 180,000MWH در سال پاسخ می دهد.

پاک سازی آلودگی و تبديل انرژی در نیروگاه زباله سوز

در حدود 99 درصد ذرات موجود در گاز خروجی در جداسازی الکترو استاتیک، 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 می دهد. اعمال گرمایش مجدد در مورد گاز خروجی ما در مورد عدم تشکیل قطرات آب از طریق میعان در موقع خروج این گاز از دودکش مطمئن می سازد.

جدا ساز Precipitator

جدا ساز الکترو استاتیک 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 ماده filler می باشد در بالای راکتور یک جداساز قطره می باشد که بصورت یک توری fine meshed بوده که قطرات آب را می گیرد. ذرات ریز غبار، اسید هیدرو فلوریک جیوه و دیگر فلزات سنگین در آب حل نمی شوند که به شدت اسیدی می شوند.

راکتور چگالش در نیروگاه زباله سوز

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 0/5 – 0/1 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 7 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.

فيلتر فابريک نیروگاه زباله سوز

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 الکترو استاتیک 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 گیرند را 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 0.5 تا 1/5 به کار می رود. هنگامی که limestone (سنگ اهک) با آب اسیدی واکنش می دهد CO2 تولید می شود. که جذب شده و خارج می گردد در مرحله دوم، محلولی از Slaked lime یا محلول %5  (سود سوز آور) caustic soda به منظور افزایش PH به حدود 0/5 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 یا اضافه 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 bind (مهار) کرده و ترکیبات سولفید که تقریبا غیر قابل حل شدن می باشند ایجاد نموده در صورت قطع Ammonia stripper می توان اضافه سازی واحد Precipitating (شیمیایی) را در مرحله خنثا سازی و در 8/5PH انجام داد.

Flocculation

در یک واحد Flocculation نوعی پلیمر برای bind آلودگی های جداسازی شده و تشکیل cluster (دسته های) بزرگ اضافه می گردد. مواد حاصله از این قسمت به کف تانک sedimentation (ته نشین) نشست نموده و بعد به یک سیلوی (لجن) sludge پمپ می گردند.

از این مرحله خاکستر پراکنده حاصله از جداساز الکترو استاتیک و نیز sludge با هم مخلوط می شوند تا محصول رسوبی پایداری تشکیل دهند و بعد به محل نگهداری زباله (Fill land) فرستاده شوند.

در این قسمت حجم محصول رسوبی حاصله از پروسه پاک سازی گاز خروجی 2 درصد حجمی (4 درصد وزنی) مقدار زباله سوزانده شده می باشد. قسمت عمده ای از این مقدار ballast (شن و ماسه) و محصولات واکنشی حاصل از وجود limestone می باشند که برای پروسه خنثی سازی اضافه شده بود.

فليتر شنی در نیروگاه زباله سوز

آب مورد بحث موجود در پروسه در آخرین مرحله از پاک سازی خود وارد فلیتر شنی می شود که در این قسمت بعضی از (دسته های) cluster های ذرات موجود باقی مانده از مراحل قبل باید جداسازی گردند بعد از این مرحله فلیتر Back wash می گردد (یعنی آب در جهت خلاف هوایی که به داخل دمیده می شود پمپ می گردد).

که این عمل در مقاطع زمانی مشخصی انجام می گردد که ازاین طریق آلودگی های موجود در بستر شنی از طریق تانک buffer (تنظیم مقدار معیین) به مرحله دوم خنثی سازی برگردانده می شوند در طی عملیات back washing فیلترهای کلیه بخش ها بسته می باشد که به این صورت پروسه پاک سازی آب به صورتی متوالی انجام می شود.

بعد از بخش فیلتر شنی، آب خروجی به مانند آب آشامیدنی عاری از فلزات سنگین می باشد ولی در عوض دارای غلظت نمکی برابر 0/8 درصد می باشد. این آب از طریق لوله ای به طول 5 کیلومتر به رودخانه ریخته می شود کیفیت این آب به طور مداوم چک می گردد.

شبکه مجزای گرمايشی

شبکه آبی گرمایشی به بخش های مختلف واحد پمپ شده و گرمای مورد نیاز خود را از این واحدها دریافت می کند که گرمای دریافت شده 25 درصد نیاز گرمایشی یعنی 120،000 آپارتمان را تامین می کند. لازم به ذکر است که این شبکه یک شبکه بسته می باشد که با دمایی برابر 85 تا 120 Co به نیروگاه باز می گردد.

در کل این نیروگاه در کنار تولید 26MW انرژی الکتریکی 146MW گرما تولید می کند انرژی مذکور در 5 پمپ گرمایشی موازی و از طریق سیستم های میانی از راکتورهای چگالشی و منابع دیگر گرما نظیر Ammonia stripper و سردکن روغن توربین به آب پروسه منتقل می شود در قسمت صرفه جو Economizer واحد آب سردکن انرژی گرمایی گاز خروجی را از طریق یک مبدل حرارتی می گیرد.

در این قسمت می توان 9MW انرژی به دست آورد. بخار خارج شده از توربین در کندانسور توربین و توسط آب پروسه گرمایش سرد شده و به دمای 80 تا Co 120 تنزل دما می یابد. توربین موجود در واحد یک توربین 20bar بوده و علاوه بر کندانسور توربین دارای کندانسور dump می باشد. مجموعا 74MW انرژی حرارتی در طی پروسه تولید الکتریسیته به شبکه مجزای گرمایشی داده می شود.

در زمان عملکرد تنهای کندانسور می توان بخار را مستقیما در کندانسور توربین یا کندانسور dump برای تولید 170MW انرژی حرارتی به کار برد و در صورتی که گرمای تولیدی بیشتر از حد باشد که شبکه توان هندل آن را داشته باشد. از طریق برج خنک کن یا استفاده از سرمایش میانی می توان گرما را کاهش داد.

پمپ های گرمايشی نیروگاه زباله سوز

یک پمپ گرمایشی شامل دو جریان ورودی سیال می باشد. یکی از این دو جریان ورودی، آب/بخار می باشد که از یک اواپراتور، یک جاذب، یک ژنراتور، یک کندانسور عبور می کند. جریان ورودی دیگر محلول نمک لیتیوم بروماید می باشد که بین یک جاذب و یک ژنراتور پمپ می شود،

آب سردکن که به طور مثال گرما را از کندانسور های راکتور می گیرد، از اواپراتور عبور می کند از آنجا که اواپراتور خلاء کامل موجود می باشد، آب موجود در آن با انرژی گرمایی که از آب سردکن می گیرد شروع به جوشیدن می نماید. در قسمت جاذب، بخار توسط محلول غلیظ شده نمکی که دارای نقطه جوش بالاتری می باشد جذب می گردد و گرما را به آب گرمایشی می فرستد.

محلول diluted کنونی بعد از این قسمت به ژنراتور پمپ می گردد محلول نمکی (diluted) حاصله توسط بخار فشار ایین گرما داده می شود که باعث می گردد آب درون محلول جوشیده و به بخار تبدیل گردد و این بخار به کندانسور فرستاده می شود.

محلول لیتیوم بروماید حاصله که مجددا غلیظ شده به جاذب باز گردانده می شود بخار حاصله در کندانسور تبدیل به آب می گردد و گرمای حاصله به شبکه گرمایشی فرستاده می شود. مجموعاً این کار باعث می گردد دما در شبکه گرمایشی از 50 تا Co 70 افزایش یابد.

در انتها، آب به اواپراتور فرستاده می شود و پروسه مجدداً تکرار می گردد. برای افزایش کارآیی پروسه، انرژی حاصله از محلول نمکی غلیظ و داغ از طریق یک مبدل حرارتی به محلول نمکی (diluted) خنک انتقال می یابد.