Плазменная газификация (реактор) с мини-ТЭЦ

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. Специалисты группы ООО «УГК-Энергетика» разрабатывают, проектируют и производят плазменные реакторы марки «УПГ-Нейтрон», предназначенные для переработки различных видов органических отходов, включая ТБО. В результате этого процесса образуется синтез-газ и горячие дымовые газы, которые можно использовать для производства электроэнергии в электростанциях на базе турбин с органическим циклом Ренкина (ORC-turbines) отечественного производства. Мощность такой энергоустановки может варьироваться от 1 до 15 МВт.

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

Реактор «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.

Установка «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.

Реактор «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 «УПГ-Нейтрон»:

Технические характеристики реактора «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 2 МВт до 15 МВт/час, с использованием электростанций марки «Нейтрон-ORC» на базе турбин с циклом «Organic Rankine cycle» (ORC) или паротурбинных электростанций.
• 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.

Эти характеристики делают реактор «УПГ-Нейтрон» высокоэффективным решением для переработки различных видов отходов и производства энергии в широком диапазоне климатических условий.

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

Принципиальная схема «УПГ-Нейтрон» с комбинированными загрузочными устройствами

Принцип работы:

Реактор «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 разнозаряженных 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 дымовые газы, которые поступают в теплообменник электростанции марки «Нейтрон-ORC». Этот теплообменник разогревает и передает синтетическую жидкость «Элегаз» в «рабочее тело» конденсационной турбины электростанции, что приводит к выработке электрической энергии. 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 реактора «УПГ-Нейтрон» образуются экологически безопасные, химически инертные шлаки, не наносящие вреда окружающей среде. Производительность газификатора регулируется с помощью частотного регулятора электродвигателя, который контролирует скорость потока рециркуляции.                  

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

Общие технические характеристики энергоустановки «НЕЙТРОН-ORC»:

3D обзор Нейтрон-ORC:

Подробнее о электростанции Нейтрон-ORC

Этапы работ:

1. Разработка и согласование технического задания.
2. Разработка рабочей документации.
3. Изготовление и поставка энергоблока 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:

По всем вопросам обращайтесь к нашим специалистам: