Общие принципы переработки отходов с извлечением их энергетического потенциала на основе плазменных технологий. 1. Экологические требования, термодинамика процесса и его энергетическая эффективность

Abstract

Цикл публикаций посвящен развитию технологий по переработке твердых бытовых, медицинских и других опасных отходов на основе применения плазменных технологий с целью расширения перспектив их использования, а также коммерциализации. Проанализирована ситуация в сфере обращения с опасными отходами в Украине. Представлены основные технологии конверсии топлив. Приведены наиболее общие оценки экологических преимуществ и энергетической эффек­тивности процессов газификации с применением плазменно-паровых технологий. В мировой научной литературе плазменные технологии переработки отходов представлены многочисленными публикациями, объединенными общей идеей извлечения энергетического потенциала углерод­содержащих отходов в процессе их переработки («plasma-assisted Waste to Energy»). Выполнен общий термодинамический анализ процессов газификации углеродсодержащего сырья с приме­нением плазменных технологий. Приведены основные соотношения и справочные данные для типичных реагентов технологических процессов газификации и получаемых продуктов. Приведен конкретный пример термодинамических расчетов применительно к переработке отходов кукурузы. На его основе анализируется вопрос энергетической эффективности технологий. Во второй части будут представлены результаты исследований газификации иловых осадков станций водоочистки как пример возможной коммерциализации обсуждаемых технологий.

Цикл публікацій присвячено розвитку технологій переробки відходів, що містять вуглець, у тому числі небезпечних, із застосуванням плазмових джерел енергії з метою розширення перспектив їхнього використання, а також комерціалізації. Проаналізовано ситуацію в сфері поводження з небезпечними відходами в Україні. Представлено основн і технології конверсії палив. Наведено найбільш загальні оцінки екологічних переваг та енергетичної ефективності процесів газифікації з застосуванням плазмово-парових технологій. У світовій науковій літературі плазмові технології переробки відходів представлені численними публікаціями, об’єднаними спільною ідеєю вилучення енергетичного потенціалу вуглецевмісних відходів у процесі їхньої переробки («plasmaassisted Waste to Energy»). Виконано загальний термодинамічний аналіз процесів газиф ікації вуглецевмісної сировини із застосуванням плазмових технологій. Наведено основні співвідношення та довідкові дані для типових реагентів технологічних процесів газифікації й одержуваних продуктів. Наведено конкретний приклад термодинамічних розрахунків стосовно переробки відходів кукурудзи. На його основі аналізується питання енергетичної ефективності технологій. У другій частині буде представлено результати досліджень газифікації мулових осадів станцій водоочищення як приклад можливої комерціалізації технологій, що обговорюються.

The cycle of publications is devoted to the development of technologies for processing carbon-containing waste, including – dangerous one, using plasma energy in order to enhance prospects for their use and commercialization. The situation in the field of hazardous waste management in Ukraine is analyzed in the first part of this cycle. The main technologies of the fuel conversion are presented. The most general assessments of ecological benefits and energy efficiency of plasma-steam gasification technologies are given. The plasma technology for the waste processing are presented by numerous publications in the world scientific literature, united by a common idea extract the energy potential of the carbonaceous waste in the course of their processing («plasma-assisted Waste to Energy»). A general thermodynamic analysis of the gasification processes of carbonaceous raw materials by using plasma technologies was done; basic ratio and reference data for typical reagents of gasification processes and obtained products are presented. A concrete example of thermodynamic calculations of waste corn processing were produced; the problem of technology energy efficiency is analyzed on this base. The second part will present the results of studies the of plasma-steam gasification of the sewage sludge of water treatment plants as an example of a possible commercialization of technologies discussed.