|
Vurdering af forskellige former for energiudnyttelse af plastaffald 5 Forgasning af plastaffald5.1 IntroduktionForgasning af affald er en metode, hvorved kulstofholdigt materiale omsættes under tilstedeværelse af ilt, og der dannes forskellige gasser og energi. Ved beskrivelse af forgasning af plastaffald tages der udgangspunkt i et tysk anlæg - SVZ Sekundärrohstoff VerwertungsZentrum Schwarze Pumpe, der blandt en lang række affaldstyper modtager plastaffald. SVZ er ét anlæg blandt mange. Beskrivelsen af anlægget er baseret på informationsmateriale fra SVZ (SVZ, 2000; 2002), miljøvurdering af forskellige behandlingsteknologier for plastaffald herunder forgasning på SVZ (Heyde & Kremer, 1999) samt besøg på anlægget. Forgasning af dansk plastaffald kan i princippet ske på følgende måde:
Endvidere er det muligt af forgasse blandet affald. 5.2 Beskrivelse af krav til brændselSVZ modtager en lang række affaldstyper - farligt affald såvel som "almindeligt" industriaffald - i fast og flydende form. Betingelsen for at modtage affaldet er i princippet, at det er brændbart. SVZ har godkendelse til at modtage og behandle mere end 100 affaldstyper fx:
Affaldet modtages enten ubehandlet eller forbehandlet. Det er primært spildevandsslam, blandet plast, kontamineret træ, blandet affald samt tjære og andet slam, der modtages ubehandlet. Det ubehandlede affald forbehandles på forskellig måde:
Metaldele sorteres fra under forbehandlingen af primært husholdningsaffaldet. En passende blanding af de forskellige affaldstyper tilføres anlægget. Blandingsforholdet er optimeret således at indholdet af brændbare stoffer og faste stoffer giver den mest effektive forgasning. Blandingen tilsættes kul som "støttebrændsel" jf. anlæggets driftstilladelse. Flydende affald blandes og indfyres direkte i forgasseren beregnet til flydende affald. Grænseværdier for indhold af tungmetaller og andre farlige stoffer i fast affald til forgasning (acceptkriterier) er vist i Tabel 5.1. Den miljømæssige vurdering af forgasning af plastaffald er gennemført med udgangspunkt i en tysk undersøgelse (Heyde & Kremer, 1999), som er tilpasset danske forhold. Det vil sige, at miljøbelastningerne ved forgasning er isolerede fra det samlede system (systemgrænser defineret i den tyske vurdering), således at det er muligt at sammenligne den tyske proces med de øvrige potentielle processer ud fra danske forudsætninger. Tabel 5.1
1. Dioxinekvivalenter. 5.3 Teknisk beskrivelse af teknologienSVZ-anlægget er består af to forgasser beregnet til flydende affald og en serie forgassere beregnet til fast affald. Forgasserne beregnet til fast affald er fordelt på 7 gamle "solid bed" forgassere og én ny BGL-forgasser [6]; se Figur 5.1. Anlæggets nøgletal er vist herunder: Forbehandling:
Forgasning:
Gasanvendelse:
I praksis er BGL-forgasseren i drift kontinuert, mens to af de 7 forgassere er i drift; de resterende kan sættes ind ved reparation osv. Input til forgasseren er en blanding af spildevandsslam i briketter, plast kompakteret, træ snittet til flis, findelt husholdningsaffald, tjære og slam i pilleform.
Figur 5.1 Reaktionstemperaturen i trykforgasseren er op til 1.600°C ved 25 bar (~ 25 atm.), og den opererer med en kapacitet på 30 ton/time (SVZ, 2002). Ilt (O2) produceres på stedet. Reaktionerne i forgasseren er vist herunder: 2C + O2 ⇔ 2CO H2O + C ⇔ CO + H2 H2O + CO ⇔ H2 + CO2 Gasserne reagerer videre til methanol i methanolanlægget i følgende processer: 2H2 + CO ⇔ CH3OH 3H2 + CO2 ⇔ CH3OH + H2O Den producerede methanol kan derefter anvendes som råvare ved produktion af en lang række produkter inden for den kemiske industri:
Formaldehyd produceres på stedet. Flowsheet for processen med fokus på plastaffald er vist i Figur 5.2, men det skal understreges, at forgasseren kræver et blandet input for at kunne fungere optimalt. Kun de væsentligste strømme er vist i figuren.
Figur 5.2 1. DSD: Duales System Deutchland. Heyde & Kremer (1999) har i deres sammenlignende vurdering udvidet systemgrænserne med henblik på at gøre forskellige behandlingsmetoder sammenlignelige. Systemgrænserne for analyse af forgasning medtager således behandling af "vakuum residue", som indgår i produktion af naphtha og damp; damp produceres ligeledes ud fra el og naturgas. I dette studie trækkes disse processer ud af den samlede opgørelse, ligesom deponering af sorteringsresterne bortskaffes ved affaldsforbrænding med energiudnyttelse. 5.4 Energi- og massebalanceEnergi- og massebalance for forgasning af plastaffald (MPF)/forbrænding af restaffald er vist i Tabel 5.2. Tabel 5.2
Tabellen viser, at forgasning af en plastfraktion svarende til MPF samt forbrænding af restaffaldet med energiudnyttelse giver anledning til produktion af 1,21 TWh el, 12.445 TJ varme samt 92.916 ton methanol. I energibalancerne er det antaget, at methanol kan anvendes som brændsel med en øvre brændværdi på 21,8 MJ/ton, således at det energimæssige udbytte af methanolproduktion samlet er 2.026 TJ. Dette er et forsigtigt estimat af udbyttet, idet værdien af methanol formodentlig er højere, når det anvendes som mellemprodukt eller opløsningsmiddel i den kemiske industri. 5.5 Miljøbelastninger ved teknologienSammensætningen af plastfraktionen, som indgår i undersøgelsen, er vist i Tabel 5.3. Plastfraktionen, der er udgangspunkt for vurderingen af forgasning, er indsamlet af "Duales System Deutschland AG". Brændværdien og sammensætningen adskiller sig ikke væsentligt fra den blandede plastfraktion (MPF), som fremstilles ved den hollandske sub-coal-metode; se Tabel 4.1. I dette projekt antages, at plastaffaldet til genanvendelse/ energiudnyttelse udsorteres fra blandet affald, hvorfor de "miljømæssige omkostninger" ved produktion af MPF antages at være repræsentativ for udsortering af plastaffald til forgasning. Tabel 5.3
Systemgrænserne anvendt i den foreliggende vurdering af SVZ-forgasningen er defineret med henblik på at kunne sammenligne forskellige andre processer til behandling af plastaffald, hvorfor de ikke direkte fokuserer på behandling af plastaffald ved forgasning. For at gøre processerne sammenlignelige med de øvrige behandlingsmetoder, som indgår i dette projekt, er opgørelsesdataene korrigeret for de supplerende processer, der er medtaget som følge af systemudvidelser. De foreliggende opgørelsesdata for forgasning er således korrigeret for følgende processer:
Herudover er energiforbrug ved oparbejdning af DSD plast og transportbehov erstattet med energiforbrug ved fremstilling af MPF og estimeret transportbehov. Fodnoter[6] "British Gas - Lurgi" forgasser.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
