Novel project on total plasma based treatment of waste
An experimental plasmachemical reactor has been started at IPP Prague for the innovative and environmerntally friendly total plasma treatment of waste streams, biomass and low grade fuels, with a view to their sustainable energetic and chemical valorisation and to a reduction of the emission of gree...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2005 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2005
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78950 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Novel project on total plasma based treatment of waste / G.Van Oost, M. Hrabovsky, J. Pieters, M. Tendler, J. Verstraeten // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 1. — С. 157-160. — Бібліогр.: 9 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859619229961027584 |
|---|---|
| author | Van Oost, G. Hrabovsky, M. Pieters, J. Tendler, M. Verstraeten, J. |
| author_facet | Van Oost, G. Hrabovsky, M. Pieters, J. Tendler, M. Verstraeten, J. |
| citation_txt | Novel project on total plasma based treatment of waste / G.Van Oost, M. Hrabovsky, J. Pieters, M. Tendler, J. Verstraeten // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 1. — С. 157-160. — Бібліогр.: 9 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | An experimental plasmachemical reactor has been started at IPP Prague for the innovative and environmerntally friendly total plasma treatment of waste streams, biomass and low grade fuels, with a view to their sustainable energetic and chemical valorisation and to a reduction of the emission of greenhouse gases. Existing incineration and biological waste elimination processes cannot always fulfil the objectives of sustainable development, i.e. maximum recovery of energy and materials from the waste streams in an environmentally friendly manner. Moreover, these processes often generate residues which are concentrates of hazardous material and need to be landfilled. Plasmas offer an alternative and superior solution for the treatment of waste streams. Plasma torches have the unique capability of increasing the energy of the process gas compared with conventional combustion equipment. They therefore offer several distinct advantages over traditional methods where the energy content of the waste is used as the heat source. Since the process energy is provided by direct heat transfer from an electric arc, gases of widely varying chemical composition may be used; use of electrical energy also reduces the gas flow needs and on-site off-gas production, and offers control over the chemistry. The very high heat conditions in a plasma reactor trigger a dual, simultaneous reaction process: organic materials are converted into synthesis gas (syngas) without formation of toxic products such as dioxins and furans, while inorganic materials are converted into a non-leaching, vitrified, inert slag which has industrial applications. The quality of the syngas can be controlled by non-thermal plasmas, using new generations of gas cleaning corona plasma technologies. A plasmachemical experimental reactor has been commissioned in Prague in August-September 2004, using the novel IPP-CAS hybrid gas-water stabilized torch (160 kW).
В ІФП в Празі був запущений експериментальний плазмохімічний реактор з використанням найновіших екологічно чистих технологій для повної плазмової обробки відходів, біомаси та низькосортного палива з урахуванням збереження їх енергетичної і хімічної цінності і зниження викидів парникових газів. Існуючі процеси знищення відходів засобом спалювання та біологічної обробки не завжди забезпечують максимальне відновлення енергії і матеріалів з відходів без завдання шкоди навколишньому середовищу. Крім того, ці процеси часто призводять до створення залишків, що містять небезпечні речовини і підлягають похованню. Плазмові технології пропонують альтернативне и краще рішення задачі переробки рідких відходів. Порівняно зі звичайним обладнанням для спалювання, плазмові факели мають унікальну здібність підвищувати енергію газу, що виділяється під час переробки. Тому вони дають деякі явні переваги над традиційними методами, де енергозміст відходів використовується як джерело тепла. Оскільки процес виділення енергії забезпечується прямим передаванням тепла від електричної дуги, можливе використання газів різноманітного хімічного складу. Використання електричної енергії дозволяє зменшити витрати газу та його супровідне виділення і здійснити хімічний контроль. Сильний нагрів в плазмовому реакторі ініціює два одночасних процеса - перетворення органічних речовин у синтетичний газ (сингаз) без створення токсичних продуктів, таких як діоксини та фурани, а неорганічних речовин – у невилужений склоподібний інертний шлак, що має промислове застосування. Якість сингазу можна контролювати за допомогою нетеплової плазмы за новими плазмовими технологіями очищення газів з вживанням плазмової корони. Плазмохімічний експериментальний реактор з використанням нового гібридного газоводяного стабілізованого факела IPP-CAS (160 квт) прийнятий в експлуатацію в Празі в серпні-вересні 2004 р.
В ИФП в Праге запущен экспериментальный плазмохимический реактор с использованием новейших экологически чистых технологий для полной плазменной обработки отходов, биомассы и низкосортного топлива с учётом сохранения их энергетической и химической ценности и снижения выбросов парниковых газов. Существующие процессы уничтожения отходов путём сжигания и биологической обработки не всегда обеспечивают максимальное восстановление энергии и материалов из отходов без ущерба для окружающей среды. Кроме того, эти процессы часто приводят к образованию остатков, содержащих опасные вещества и подлежащих захоронению. Плазменные технологии предлагают альтернативное и лучшее решение задачи переработки отходов. По сравнению с обычным оборудованием для сжигания плазменные факелы обладают уникальной способностью повышать энергию газа, выделяющегося при переработке. Поэтому они дают некоторые явные преимущества над традиционными методами, в которых энергия, содержащаяся в отходах, используется как источник тепла. Так как процесс выделения энергии обеспечивается прямой передачей тепла от электрической дуги, можно использовать газы разнообразного химического состава. Использование электрической энергии позволяет уменьшить потребление газа и его сопутствующее выделение и осуществить химический контроль. Сильный нагрев в плазменном реакторе запускает два одновременных процесса - превращение органических веществ в синтетический газ (сингаз) без образования токсических продуктов, таких как диоксины и фураны, а неорганических веществ – в невыщелоченный стекловидный инертный шлак, имеющий промышленное применение. Качество сингаза можно контролировать с помощью нетепловой плазмы по новым плазменным технологиям очистки газов с использованием плазменной короны. Плазмохимический экспериментальный реактор с использованием нового гибридного газоводяного стабилизированного факела IPP-CAS (160 кВт) принят в эксплуатацию в Праге в августе-сентябре 2004 г.
|
| first_indexed | 2025-11-29T01:11:43Z |
| format | Article |
| fulltext |
NOVEL PROJECT ON TOTAL PLASMA BASED TREATMENT OF WASTE
G. Van Oost1, M. Hrabovsky2, J. Pieters3, M. Tendler4, J. Verstraeten5
1Department of Applied Physics, Ghent University,Rozier 44, B-9000 Gent, Belgium;
2Institute of Plasma Physics AS CR, Za Slovankou 3, Prague 18211, Czech Republic;
3Biosystems Engineering, Ghent University, Coupure Links 653, B-9000 Gent, Belgium;
4Alfvйn Laboratory, Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden;
5Envitech S.A. Belgium
An experimental plasmachemical reactor has been started at IPP Prague for the innovative and environmerntally
friendly total plasma treatment of waste streams, biomass and low grade fuels, with a view to their sustainable energetic
and chemical valorisation and to a reduction of the emission of greenhouse gases. Existing incineration and biological
waste elimination processes cannot always fulfil the objectives of sustainable development, i.e. maximum recovery of
energy and materials from the waste streams in an environmentally friendly manner. Moreover, these processes often
generate residues which are concentrates of hazardous material and need to be landfilled.
Plasmas offer an alternative and superior solution for the treatment of waste streams. Plasma torches have the unique
capability of increasing the energy of the process gas compared with conventional combustion equipment. They
therefore offer several distinct advantages over traditional methods where the energy content of the waste is used as the
heat source. Since the process energy is provided by direct heat transfer from an electric arc, gases of widely varying
chemical composition may be used; use of electrical energy also reduces the gas flow needs and on-site off-gas
production, and offers control over the chemistry. The very high heat conditions in a plasma reactor trigger a dual,
simultaneous reaction process: organic materials are converted into synthesis gas (syngas) without formation of toxic
products such as dioxins and furans, while inorganic materials are converted into a non-leaching, vitrified, inert slag
which has industrial applications. The quality of the syngas can be controlled by non-thermal plasmas, using new
generations of gas cleaning corona plasma technologies.
A plasmachemical experimental reactor has been commissioned in Prague in August-September 2004, using the novel
IPP-CAS hybrid gas-water stabilized torch (160 kW).
PACS: 52.77.-j; 52.75.Hn; 81.20.Ka
1. INTRODUCTION
A new research and development project has been started
at IPP-AS Prague, together with the academic partner
Ghent University and the private partner Envitech S.A.
(both from Belgium). The increasingly stringent
legislation on treatment of waste streams and the
limitations of conventional technologies such as thermal
incineration, catalytic oxidation and adsorption render
plasma technologies more and more attractive. The
driving force behind the project is to give priority to
environmental quality at affordable cost, and to contribute
to sustainable development in general and to solving the
ever increasing world energy problem in particular [1].
Thus, the investigation of ways to increase the efficiency
of the plasma based treatment processes is very important.
The paper presents the concept of a fully plasma based
system for the investigation of the feasibility of the
treatment of a wide range of possible feedstocks: in the
first phase waste from mainly industrial and consumer
activities; in a second phase fossil fuels like high-sulfur
brown coal, bituminous coal and oil shale presently
considered to be of insufficient quality for conventional
combustion processes [1].
In most industrialised countries, integrated solid waste
management is mainly governed by the so-called Ladder
of Lansink. This ladder specifies a generally accepted
hierarchy of preferred methods for dealing with waste.
The highest rung is occupied by waste prevention,
followed (in that order) by re-use (of the object as it is),
recycling (material re-use without loss of quality) and
down-cycling (material re-use with loss of quality). A still
lower rung is the energy recuperation from waste (by
incineration, gasification or pyrolysis), followed by
incineration and / or destruction of waste without energy
recuperation, while the least preferred option is
landfilling. Although re-use and recycling are still
preferred, energy recuperation and landfilling are still key
aspects with respect to waste management, since health
aspects and the precautionary principle often overrule the
technical possibilities
Since plasma treatment of waste gives rise to some
vitrified product on the one hand and releases energy on
the other hand, this technology has potential in waste
recycling (incl. down-cycling), energy recuperation and
also as a pre-treatment to landfilling. Since the inert
fraction is vitrified and since harmful substances can
hardly leach from the lava, this product can be used for
road construction, or even better as a building material
(e.g., as bricks made from the ashes from a classic
incinerator). The leaching characteristics make this
technology especially suitable as a pre-treatment when
landfilling hazardous substances. In some national or
regional regulations (like for instance in Flanders -
Belgium) hazardous waste may only be landfilled after
solidification and provided leachability of e.g. heavy
metals is below strict thresholds.
The organic fraction on the other hand can be used as an
energy source. Using a gasification or a pyrolysis process,
Problems of Atomic Science and Technology. 2005. № 1. Series: Plasma Physics (10). P. 157-160 157
the organic fraction of waste can be converted into a fuel
gas, which can substitute fossil fuels.
The concept of the present project concerns thermal
plasma gasification and vitrification, i.e. a dual
simultaneous disintegration and fusion process. The
feedstock is treated by plasma torches in a reactor
chamber, whereby organic components are converted into
a synthetic gas of high caloric value, and inorganic
components are converted into a non-leachable vitrified
lava. The quality of the syngas will be controlled by non-
thermal plasmas using new generations of gas cleaning
plasma technologies, which can of course also be used in
other industrial processes generating large volumes of
polluted waste gases. Optimization of the treatment of
feedstocks, i.e. optimization of the quality of the synthetis
gas (or syngas) according to criteria determined by the
end use, will be investigated. These criteria can be: the
maximum energy content of the syngas for electricity or
heat production (thermal conversion), or the production
or recovery of a valuable by-product from the syngas such
as methanol, respectively hydrogen for fuel cells (
chemical conversion).
The major steps in the project are: the realization of an
efficient system for clean and efficient plasma based
waste treatment using thermal and non-thermal plasmas
and the testing of an integrated system for various
feedstocks.
2. GASIFICATION AND VITRIFICATION
BY PLASMA TORCHES
Since the 1980s applications of thermal plasmas
experienced an important increase. In the 1990s
fundamental research led to great progress in the
understanding of the basic phenomena involved, and to a
renewed interest in applying thermal plasmas to material
processing and waste treatment [2]. The application of
plasma torches for environmental purposes is a relatively
new process.
Plasma torches operate simultaneously as a
plasmachemical and a thermal apparatus. The electrical
energy of the torches goes into the plasma which transfers
its energy to the substances to be treated, thereby
triggering a dual simultaneous reaction process in the
plasmachemical reactor: the organic compounds are
thermally decomposed into their constituent elements
(syngas with more complete conversion of C into gas than
in incinerators), and the inorganic materials are melted
and converted into a dense, inert, non-leachable vitrified
slag, that does not require controlled disposal. Therefore,
it can be viewed as a totally closed treatment system.
The use of thermal plasmas for gasification allows:
• Far higher temperatures than can be reached by
conventional heat generators.
• Highly reactive and reducing environment.
• High energy density and high heat transfer
efficiency, allowing shorter residence times and
large throughputs.
• Low thermal inertia and easy feedback control .
• Lower plasma gas input per unit heating power
than the gas flow of a classical burner and thus
lower energy loss corresponding to the energy
necessary for heating of gas to reaction
temperature; also lower amount of off-gases to
be treated.
• Absence of combustion gases generated by
conventional incinerators.
• Smaller plants than for incinerators due to high
energy densities, lower gas flows, volume
reduction.
• Heat source is electricity and thus independent of
the treated substances, providing flexibility and
fast process control.
• Optimal control of the composition of reaction
gases.
The heat source is electrical energy rather than energy
liberated from combustion, and is therefore independent
of the treated material, providing more options in process
chemistry, including the possibility of generating valuable
co-products. The process temperature can be readily
maintained or instantly varied to select optimal
conditions.
A special novel type of plasma torch with electric arc
stabilized by water vortex in combination with gas flow
has been developed at the IPP Prague [3,4, 5 ]. This torch
generates an oxygen-hydrogen-argon plasma jet with
extremely high plasma enthalpy and temperature. The
hybrid gas/water stabilization provides the possibility of
controlling the parameters of the plasma jet and the
plasma composition in a wide range from high enthalpy,
low density plasmas typical for water stabilized torches to
lower enthalpy, higher density plasmas generated in gas
stabilized torches. Both the high temperature and the
composition of the plasma generated in argon/water
torches are highly advantageous for waste treatment
process. The other characteristic feature of this hybrid
torch is very low mass flow rate of plasma. As a low
amount of plasma carries high energy, the power needed
for heating of plasma to reaction temperature is very low
and the efficiency of utilizing plasma power for waste
destruction is extremely high. The torches with water
stabilization have been utilized at industrial scale for
plasma spraying. Due to the physical characteristics of the
generated plasma the spraying rates and powder
throughputs achieved with these torches are several times
higher than with classical gas stabilized torches.
The experimental plasmachemical reactor with closed
water cooling system is designed to operate at 1700 C and
to treat about 50 kg/h. The waste container with a content
of 30 kg ( first phase) is hermetically closed and equipped
with a continous waste supply system. Measuring
equipment for the reactor vessel and gas analysis are
provided.
158
3. SYNGAS CLEANING
An important drawback of conventional gas cleaning
techniques is that separate processes are needed for each
type of contaminant. Most difficult to control are mercury
vapor and dioxins. Non-thermal(cold) plasma techniques
represent a new generation of gas cleaning technology
that will treat a number of different pollutants
simultaneously [6]. During the last decade or so,
worldwide investigations and industrial trials have
demonstrated the effectiveness against a wide range of
compounds, such as: dioxins, mercury vapor, HCl, H2S,
NOx, SOx, VOC’s, tars, heavy hydrocarbons, CFC’s and
odours. Plasma systems combine removal mechanisms
that vary from oxidation, reduction/decomposition,
scrubbing/adsorption (wet systems), to aerosol formation
followed by particle removal [7].
Since most of the electrical energy input in a non-thermal
plasma goes into the production of energetic electrons
rather than into gas heating, the energy cost for cleaning
diluted VOC (Volatile Organic Components) laden gas
streams is drastically lower than in thermal incineration.
The decomposition mechanism in non-thermal plasmas is
based on radical production through electron-molecule
collisions and is therefore non-selective, allowing for
treatment of mixed gas streams.
In spite of the apparent advantages, non-thermal plasma
technology has not yet been deployed on an industrial
scale. The generation and stable operation of non-thermal
plasmas at atmospheric pressure on an industrial scale
indeed remains a challenging problem. Furthermore, our
knowledge of the plasmachemical kinetics that govern
VOC decomposition and by-product formation has to be
improved. With the present status of technology, another
problem for industrial implementation is the difficulty to
avoid the formation of by-products. The combination of a
cold plasma with catalysts is considered to be a promising
approach to achieve complete oxidation at reduced energy
cost [8].
The syngas generated from a torch operated gasifier
leaves the plasmachemical reactor at a temperature of 800
to 1000° C. It has been demonstrated that pulsed corona is
well fitted for gas conditioning at these temperatures in
biogas-like mixtures[10]. Depending on the further
development and upgrading of pulse power sources for
industrial applications, a corona operated cylcone is
planned to be installed directly behind the reactor to
charge/cluster and remove aerosols and to perform
temperature enhanced cracking of heavy hydrocarbons.
As a second process, behind the heat exchanger/quench, a
non-thermal plasma (scrubber) cleaning system will be
used.
The proposed high-temperature pulsed corona plasma
cyclone offers a unique solution to combine removal of
gaseous and particulate pollutants:
• The high gas velocity and turbulent conditions in
a cyclone greatly improve the mixing of the
plasma-induced radicals. Modeling shows that
by good mixing, the energy efficiency of plasma
processing can be improved substantially.
• Combined centrifugal and electrostatic forces
can drastically enhance particle collection. Pulse
energization of the plasma leads to a very high
ion density. We therefore expect that up to 10
nm particles can be collected. Moreover, the
energy consumption for pulsed energization is
low, typically less than 1 J/L.
• High temperature plasma processing leads to a
large reduction of the energy consumption. For
example: a reduction with a factor 8 is possible
for the removal of heavy hydrocarbons in
producer gas (typically 400 J/L at low
temperature of 200 oC).
• Collected products are recycled back into the
vitrification/gasification process.
4. DISCUSSION
In evaluating the opportunities of plasma treatment in
waste management, comparison should be made with
classical chemical-thermal conversion technologies, such
as (grate) incinerators, gasification and pyrolysis units.
Whereas the latter two are still relatively new and mainly
suitable for small-scale applications, the incinerator can
presently be considered to be a BAT (best available
technology) for common waste streams, such as
municipal solid waste. Incinerator ashes can be easily
upgraded to a road construction material, while energy
recuperation via steam and power production is
commonly applied. Consequently, it is clear that for these
waste streams, plasma treatment will not be a viable
option in the near future. However, the increasingly
stringent legislation on treatment of waste streams and the
limitations of conventional technologies render plasma
technologies more and more attractive. Hence,
opportunities are presently to be found for those waste
streams where the performance of grate incinerators is
insufficient, while the superior performance of plasma
reactors compensates for the higher costs (capital and
operational expenses). Apart from relatively easy process
control and the small footprint required, the major
advantage of plasma treatment is certainly the good
hygienisation of the end products, as a result of the very
high temperatures in the process and the vitrification. As a
result, opportunities for plasma treatment of waste are
most likely situated in the destruction or size reduction of
difficult, hazardous waste streams (medical and toxic
waste, etc.), combined not only with energy recuperation
but also with recycling of materials, that are otherwise to
be landfilled after solidification. Because of the volume
reduction of the inert fraction, other applications could be
situated in handling radio-active waste, which needs to be
stored for hundreds of years or more.
A procedure of CO2 dissociation in a plasmachemical
reactor has been patented and will be tested soon in
Prague in view of the Kyoto protocol.
It can therefore be concluded that further research into
waste treatment using plasmas is justified and required.
159
Apart from the energy and mass balances, the
characterisation of side streams needs to be addressed. In
particular, the required (flue) gas cleaning needs to be
investigated, since this is by far the highest cost factor for
actual incinerators.
REFERENCES
1.J.Ongena and G.Van Oost.// Trans. of Fusion
Technology (45). 2004, pp. 3-14P.
2.Fauchais and A. Vardelle.// Plasma Phys. Control.
Fusion (42). 2000 , p.3
3.V.Brezina, M.Hrabovsky, M.Konrad, V.Kopecky,
V.Sember.// Proc. 15th Int.Symp.on Plasma Chemistry,
Orleans, 9-13 July 2001 Vol.III, p. 1021-1026
4.M. Hrabovsky.// Int.Conf. on Low temperature
plasmas /Ed. Zhovtyuansky V.A., Kiev, NASU 2003,
pp. 20-23
5.M. Hrabovsky, V.Kopecky, V. Sember, T.Kavka,
O.Chumak// IEEE Trans. on Plasma Science, TPS0333
(to be published)
6.E.M. van Veldhuizen, « Electrical Discharges for
Environmental purposes ». Nova Sci. Publishers Inc.,
N.Y., USA, 2000
7.H.W.M. Smulders, E.J.M. van Heesch, S.V.B. van
Paasen// Trans. on Plasma Science (26). 1998, pp. 1476-
1484
8.R. Morent, J.Dewulf, N. Steenhaut, C. Leys, H. Van
Langenhove// Proc. XV Int. Conf. On Gas Discharges
and their Applications, Toulouse, 5-10 September 2004
(to be published)
9.E.J.M. van Heesch, A.J.M. Pemen, K. Yan, S.V.B. van
Paasen, K.J.Ptasinski, P.A.H.J. Huijbrechts// IEEE
Trans. on Plasma Science (28). 2000, pp. 1571-1575
НОВЫЙ ПРОЕКТ ПОЛНОЙ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ОТХОДОВ
Г. Ван Оост, М. Храбовский, Дж. Питерс, М. Тэндлер, Дж. Верстретен
В ИФП в Праге запущен экспериментальный плазмохимический реактор с использованием новейших
экологически чистых технологий для полной плазменной обработки отходов, биомассы и низкосортного
топлива с учётом сохранения их энергетической и химической ценности и снижения выбросов парниковых
газов. Существующие процессы уничтожения отходов путём сжигания и биологической обработки не всегда
обеспечивают максимальное восстановление энергии и материалов из отходов без ущерба для окружающей
среды. Кроме того, эти процессы часто приводят к образованию остатков, содержащих опасные вещества и
подлежащих захоронению.
Плазменные технологии предлагают альтернативное и лучшее решение задачи переработки отходов. По
сравнению с обычным оборудованием для сжигания плазменные факелы обладают уникальной способностью
повышать энергию газа, выделяющегося при переработке. Поэтому они дают некоторые явные преимущества
над традиционными методами, в которых энергия, содержащаяся в отходах, используется как источник тепла.
Так как процесс выделения энергии обеспечивается прямой передачей тепла от электрической дуги, можно
использовать газы разнообразного химического состава. Использование электрической энергии позволяет
уменьшить потребление газа и его сопутствующее выделение и осуществить химический контроль. Сильный
нагрев в плазменном реакторе запускает два одновременных процесса - превращение органических веществ в
синтетический газ (сингаз) без образования токсических продуктов, таких как диоксины и фураны, а
неорганических веществ – в невыщелоченный стекловидный инертный шлак, имеющий промышленное
применение. Качество сингаза можно контролировать с помощью нетепловой плазмы по новым плазменным
технологиям очистки газов с использованием плазменной короны.
Плазмохимический экспериментальный реактор с использованием нового гибридного газоводяного
стабилизированного факела IPP-CAS (160 кВт) принят в эксплуатацию в Праге в августе-сентябре 2004 г.
НОВИЙ ПРОЕКТ ПОВНОЇ ПЛАЗМОВОЇ ОБРОБКИ ВІДХОДІВ
М. Ван Оост, М. Храбовський, Дж. Пітерс, М. Тендлер, Дж. Верстретен
В ІФП в Празі був запущений експериментальний плазмохімічний реактор з використанням найновіших
екологічно чистих технологій для повної плазмової обробки відходів, біомаси та низькосортного палива з
урахуванням збереження їх енергетичної і хімічної цінності і зниження викидів парникових газів. Існуючі
процеси знищення відходів засобом спалювання та біологічної обробки не завжди забезпечують максимальне
відновлення енергії і матеріалів з відходів без завдання шкоди навколишньому середовищу. Крім того, ці
процеси часто призводять до створення залишків, що містять небезпечні речовини і підлягають похованню.
Плазмові технології пропонують альтернативне и краще рішення задачі переробки рідких відходів.
Порівняно зі звичайним обладнанням для спалювання, плазмові факели мають унікальну здібність підвищувати
енергію газу, що виділяється під час переробки. Тому вони дають деякі явні переваги над традиційними
методами, де енергозміст відходів використовується як джерело тепла. Оскільки процес виділення енергії
забезпечується прямим передаванням тепла від електричної дуги, можливе використання газів різноманітного
хімічного складу. Використання електричної енергії дозволяє зменшити витрати газу та його супровідне
виділення і здійснити хімічний контроль. Сильний нагрів в плазмовому реакторі ініціює два одночасних
процеса - перетворення органічних речовин у синтетичний газ (сингаз) без створення токсичних продуктів,
160
таких як діоксини та фурани, а неорганічних речовин – у невилужений склоподібний інертний шлак, що має
промислове застосування. Якість сингазу можна контролювати за допомогою нетеплової плазмы за новими
плазмовими технологіями очищення газів з вживанням плазмової корони.
Плазмохімічний експериментальний реактор з використанням нового гібридного газоводяного стабілізованого
факела IPP-CAS (160 квт) прийнятий в експлуатацію в Празі в серпні-вересні 2004 р.
161
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-78950 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-11-29T01:11:43Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Van Oost, G. Hrabovsky, M. Pieters, J. Tendler, M. Verstraeten, J. 2015-03-24T08:43:39Z 2015-03-24T08:43:39Z 2005 Novel project on total plasma based treatment of waste / G.Van Oost, M. Hrabovsky, J. Pieters, M. Tendler, J. Verstraeten // Вопросы атомной науки и техники. — 2005. — № 1. — С. 157-160. — Бібліогр.: 9 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 52.77.-j; 52.75.Hn; 81.20.Ka https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78950 An experimental plasmachemical reactor has been started at IPP Prague for the innovative and environmerntally friendly total plasma treatment of waste streams, biomass and low grade fuels, with a view to their sustainable energetic and chemical valorisation and to a reduction of the emission of greenhouse gases. Existing incineration and biological waste elimination processes cannot always fulfil the objectives of sustainable development, i.e. maximum recovery of energy and materials from the waste streams in an environmentally friendly manner. Moreover, these processes often generate residues which are concentrates of hazardous material and need to be landfilled. Plasmas offer an alternative and superior solution for the treatment of waste streams. Plasma torches have the unique capability of increasing the energy of the process gas compared with conventional combustion equipment. They therefore offer several distinct advantages over traditional methods where the energy content of the waste is used as the heat source. Since the process energy is provided by direct heat transfer from an electric arc, gases of widely varying chemical composition may be used; use of electrical energy also reduces the gas flow needs and on-site off-gas production, and offers control over the chemistry. The very high heat conditions in a plasma reactor trigger a dual, simultaneous reaction process: organic materials are converted into synthesis gas (syngas) without formation of toxic products such as dioxins and furans, while inorganic materials are converted into a non-leaching, vitrified, inert slag which has industrial applications. The quality of the syngas can be controlled by non-thermal plasmas, using new generations of gas cleaning corona plasma technologies. A plasmachemical experimental reactor has been commissioned in Prague in August-September 2004, using the novel IPP-CAS hybrid gas-water stabilized torch (160 kW). В ІФП в Празі був запущений експериментальний плазмохімічний реактор з використанням найновіших екологічно чистих технологій для повної плазмової обробки відходів, біомаси та низькосортного палива з урахуванням збереження їх енергетичної і хімічної цінності і зниження викидів парникових газів. Існуючі процеси знищення відходів засобом спалювання та біологічної обробки не завжди забезпечують максимальне відновлення енергії і матеріалів з відходів без завдання шкоди навколишньому середовищу. Крім того, ці процеси часто призводять до створення залишків, що містять небезпечні речовини і підлягають похованню. Плазмові технології пропонують альтернативне и краще рішення задачі переробки рідких відходів. Порівняно зі звичайним обладнанням для спалювання, плазмові факели мають унікальну здібність підвищувати енергію газу, що виділяється під час переробки. Тому вони дають деякі явні переваги над традиційними методами, де енергозміст відходів використовується як джерело тепла. Оскільки процес виділення енергії забезпечується прямим передаванням тепла від електричної дуги, можливе використання газів різноманітного хімічного складу. Використання електричної енергії дозволяє зменшити витрати газу та його супровідне виділення і здійснити хімічний контроль. Сильний нагрів в плазмовому реакторі ініціює два одночасних процеса - перетворення органічних речовин у синтетичний газ (сингаз) без створення токсичних продуктів, таких як діоксини та фурани, а неорганічних речовин – у невилужений склоподібний інертний шлак, що має промислове застосування. Якість сингазу можна контролювати за допомогою нетеплової плазмы за новими плазмовими технологіями очищення газів з вживанням плазмової корони. Плазмохімічний експериментальний реактор з використанням нового гібридного газоводяного стабілізованого факела IPP-CAS (160 квт) прийнятий в експлуатацію в Празі в серпні-вересні 2004 р. В ИФП в Праге запущен экспериментальный плазмохимический реактор с использованием новейших экологически чистых технологий для полной плазменной обработки отходов, биомассы и низкосортного топлива с учётом сохранения их энергетической и химической ценности и снижения выбросов парниковых газов. Существующие процессы уничтожения отходов путём сжигания и биологической обработки не всегда обеспечивают максимальное восстановление энергии и материалов из отходов без ущерба для окружающей среды. Кроме того, эти процессы часто приводят к образованию остатков, содержащих опасные вещества и подлежащих захоронению. Плазменные технологии предлагают альтернативное и лучшее решение задачи переработки отходов. По сравнению с обычным оборудованием для сжигания плазменные факелы обладают уникальной способностью повышать энергию газа, выделяющегося при переработке. Поэтому они дают некоторые явные преимущества над традиционными методами, в которых энергия, содержащаяся в отходах, используется как источник тепла. Так как процесс выделения энергии обеспечивается прямой передачей тепла от электрической дуги, можно использовать газы разнообразного химического состава. Использование электрической энергии позволяет уменьшить потребление газа и его сопутствующее выделение и осуществить химический контроль. Сильный нагрев в плазменном реакторе запускает два одновременных процесса - превращение органических веществ в синтетический газ (сингаз) без образования токсических продуктов, таких как диоксины и фураны, а неорганических веществ – в невыщелоченный стекловидный инертный шлак, имеющий промышленное применение. Качество сингаза можно контролировать с помощью нетепловой плазмы по новым плазменным технологиям очистки газов с использованием плазменной короны. Плазмохимический экспериментальный реактор с использованием нового гибридного газоводяного стабилизированного факела IPP-CAS (160 кВт) принят в эксплуатацию в Праге в августе-сентябре 2004 г. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Low temperature plasma and plasma technologies Novel project on total plasma based treatment of waste Новий проект повної плазмової обробки відходів Новый проект полной плазменной обработки отходов Article published earlier |
| spellingShingle | Novel project on total plasma based treatment of waste Van Oost, G. Hrabovsky, M. Pieters, J. Tendler, M. Verstraeten, J. Low temperature plasma and plasma technologies |
| title | Novel project on total plasma based treatment of waste |
| title_alt | Новий проект повної плазмової обробки відходів Новый проект полной плазменной обработки отходов |
| title_full | Novel project on total plasma based treatment of waste |
| title_fullStr | Novel project on total plasma based treatment of waste |
| title_full_unstemmed | Novel project on total plasma based treatment of waste |
| title_short | Novel project on total plasma based treatment of waste |
| title_sort | novel project on total plasma based treatment of waste |
| topic | Low temperature plasma and plasma technologies |
| topic_facet | Low temperature plasma and plasma technologies |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/78950 |
| work_keys_str_mv | AT vanoostg novelprojectontotalplasmabasedtreatmentofwaste AT hrabovskym novelprojectontotalplasmabasedtreatmentofwaste AT pietersj novelprojectontotalplasmabasedtreatmentofwaste AT tendlerm novelprojectontotalplasmabasedtreatmentofwaste AT verstraetenj novelprojectontotalplasmabasedtreatmentofwaste AT vanoostg noviiproektpovnoíplazmovoíobrobkivídhodív AT hrabovskym noviiproektpovnoíplazmovoíobrobkivídhodív AT pietersj noviiproektpovnoíplazmovoíobrobkivídhodív AT tendlerm noviiproektpovnoíplazmovoíobrobkivídhodív AT verstraetenj noviiproektpovnoíplazmovoíobrobkivídhodív AT vanoostg novyiproektpolnoiplazmennoiobrabotkiothodov AT hrabovskym novyiproektpolnoiplazmennoiobrabotkiothodov AT pietersj novyiproektpolnoiplazmennoiobrabotkiothodov AT tendlerm novyiproektpolnoiplazmennoiobrabotkiothodov AT verstraetenj novyiproektpolnoiplazmennoiobrabotkiothodov |