TVIP 2015, 18. 20. 3. 2015, HUSTOPEČE - HOTEL CENTRO Výsledky z testovacích měření na technologiích Ostravské LTS Ing. Libor Baraňák, Ostravská LTS a.s. libor.baranak@ovalts.cz Abstrakt The paper describes the testing of various materials and fuels at facilities that have been developed and implemented by Ostrava LTS. The paper is focused on a select group of materials that could in the future could be used for energy. Klíčová slova: materials, thermal separation, energy Historie společnosti Ostravská LTS a.s. Společnost Ostravská LTS a.s. vznikla v roce 2013 po zániku společnosti Arrowline a.s. která se zabývala energetickým využitím odpadů a výstavbou kolejových vozidel a lanovek. Pracovníci z oblasti zpracování odpadů přešli do nové společnosti. Ostravská LTS odkoupila licenční práva na výstavbu termických jednotek této společnosti. Společnost Ostravská LTS a.s. sídlí v Ostravě Vítkovice a v současné době nabízí 2 základní linky na zpracování odpadů. Společnost dokončila za firmu Arrowline 2 projekty a to technologickou linku Pyromatik 500 pro VŠB - TU Ostrava a pro společnost Wastech a.s. Praha. Na těchto zařízeních probíhalo testovací měření, které je náplní tohoto článku. Zařízení Pyromatik 100 V roce 2012 2013 bylo realizováno zařízení pro termickou depolymerizaci pro společnost Wastech a.s. Praha. Na tomto zařízení naše společnost provádí po dohodě z provozovatelem vlastní palivové testy pro komerční zákazníky. Na zařízení byly odzkoušeny vzorky různých materiálů a směsí, a to jak biomasa, tak směsné plasty, PET a jiné. Obrázek 1 Zařízení Pyromatik 100
Výsledky testů na zařízení Pyromatik 100 Teploty procesu depolymerizace byly určeny 500, 550 a 600 C a doba zdržení v retortě 60. Obrázek 2 Procesní teploty Materiál, který byl předmětem zkoušení byl před začátkem testu podroben analýze v laboratoři. Na základě výsledků elementárního rozboru byly určeny teploty a doby zdržení materiálu v retortě zařízení. Z materiálu jsou získávány tři frakce a to pevná, kapalná a plynná. Všechny frakce jsou odebírány do vzorkovnic a odesílány do laboratoře k analýze. Plynná frakce je zároveň měřena pomocí měřící trasy a plynného chromatografu na místě. Kapalná fáze je odebírána ze 4 míst na technologii do nádob. Ty jsou po skončení testu odebrány, převáženy a je odebrán vzorek pro laboratoř. Pevný zbytek je odebírán na konci retorty po skončení testu. Proces je na začátku inertizován pomocí CO 2. Směsné plasty C 71,00% H 6,15% N 0,15% S s.m. O 0,12% Voda a inert.složky 22,58% Měrná váha 1015kg/m3 Tabulka 1 Elementární rozbor vzorku směsných plastů
Graf 1 Zastoupení jednotlivých frakcí při teplotě T-600 C Benzen Toluen 36,2 Plyn složení MJ/m3 Směsné plasty 600 C Látka/Čas 14:13 14:34 15:00 15:25 15:50 CO % 14,3 10,2 8,91 8,93 10,28 CO2 % 18,5 17,8 16,01 15,1 14,56 CH4 % 23,22 33,3 34,24 31,01 30,5 C2Hy % 4,76 13,69 15,56 14,73 13,09 C3Hy % 0,16 0,9 1,353 1,84 1,31 C4Hy % 0,02 0,16 0,29 0,46 0,26 H2 % 20,16 13,46 13,46 17,03 16,61 Tabulka 2 Složení plynné frakce Et. Benzen Al.uhlov Fenol Viskozita Hustota Obsah vody Výhřevnost Plasty 4,12% 5,95% 1,25% 2,58% 0,12% 2,63mm/s 900 kg.m3 4% 30 MJ/kg Tabulka 3 Složení kapalné frakce V pevné frakci byl analyzován podíl uhlíku, který byl 85%. U ostatních parametrů se analýza neprováděla. U plynné frakce bylo prováděno měření emisí certifikovanou firmou. Pro potřebu měření byl stávající polní hořák upraven pro měření emisí a imisí.
Obrázek 3 Úprava polního hořáku Koncentrace mg/m3 SO 2 Nox CO TZL Org.C CL F 2,81 27,64 51,60 13,43 89,21 1,48 <0,18 Tabulka 4 Výsledky měření emisí materiál směsné plasty Výsledky testů na zařízení Pyromatik 500 Dalším zařízením na kterém se prováděly testy, je zařízení Pyromatik 500, který je v majetku VŠB-TU Ostrava. I toto zařízení bylo dokončeno pracovníky Ostravské LTS a.s. a i nadále spolupracujeme z VŠB-TU Ostrava a skupinou ENET. Na zařízení byly zkoušeny různé druhy materiálů od biomasy, vulkanizovaná pryž, drcené pneumatiky, drcený tetrapak. Technologie se nachází v Ostravě Vítkovicích, v Technologickém centru prof. Roubíčka. Na technologii Pyromatik 500 navazují další technologie, které byly dodávány jinými subjekty. Jedná se hlavně o zásobníky, čištění plynu, sterling motor, kogenerační jednotka 100 kw, směšovací stanice plynu a jiné. Vzniklé tři frakce jsou odebírány k analýze. U pevné části je to po výstupu z koksového hospodářství v inertizovaném kontejneru. Kapalina je odebírána do třech inertizovaných zásobníků a plyn je jímán do podzemních zásobníků. Na plynové trase je umístěno několik odběrných míst pro analýzu plynné frakce. Kapalina a pevný zbytek je analyzován v laboratoři. Zásobník materiálu je před začátkem testu inertizován CO 2.
Obrázek 4 Technologie Pyromatik 500 I zde je nutno nejdříve provést elementární analýzu materiálu. C H N AL O Voda + inertní složky Měrná váha Tetrapak 36,00% 3,10% 1,15% 57,00% 0,90% 2,95% 720kg/m3 Tabulka 5 Elementární rozbor Tetrapak T 550-600 C D-60 Pevný 23% Plyn 36% Kapalina 41% Graf 2 Zastoupení jednotlivých frakcí z materiálu Tetrapak
látka H2 CH4 CO2 CO TOC jednotka % % % % % průměr 3,1 20,3 5,9 5,1 39,4 maximum 9,6 47,2 28,4 9,6 54,4 Tabulka 6 Kontinuální analyzátory Výsledky složení TOC z chromatografů 13:07 13:47 14:30 15:11 15:51 16:33 17:12 CH 4 16,906 24,362 18,999 11,641 9,189 8,600 10,301 C 2 H 4 17,887 20,372 15,925 12,491 11,085 10,137 13,113 C 2 H 6 8,502 7,390 7,881 4,938 4,938 4,643 4,807 C 3 H 6 11,772 11,347 12,720 7,390 8,012 7,259 8,469 C 3 H 8 1,308 0,981 1,406 1,014 1,341 1,602 1,668 C 4 H y 5,657 3,532 4,807 4,742 4,938 4,970 5,853 C 5 H y 2,256 1,668 2,387 3,008 2,224 3,205 0,386 C 6 H y 1,831 1,799 1,766 2,387 2,191 2,616 2,714 Tabulka 7 Výstupy z chromatografu Kapalina byla analyzována v laboratoři. Výsledky měřených výstupů viz tab. 8 a 9. Tetrapak Benzen 4,08% Toluen 5,09% Etylbenzen 1,44% o-xylen 1,11% Alifat.uhlovodíky 4,36% Alicykl.uhlovodiky 2,02% Formaldehyd s.p. Fenol 0,16% Naftalen 1,99% Výhřevnost 31MJ/ kg Tabulka 8 Analýza kapaliny Tetrapak C 68,50% H 4,98% N 0,21% S 0,01% O 0,09% Voda +ostatní 26,21% Hustota 911kg/m3 Viskozita 2,09mm2/s Tabulka 9 Doplnění analýzy kapaliny
V pevném zbytku byl analyzován jen procentuální zastoupení uhlíku a hliníku. Uhlíku bylo 43% a hliníku 57% ze vzorku pevné frakce. Kapalná část získaná při tomto testu byla použita při testovacím režimu kapalinového hořáku ve zkušebně VUCHZ Brno. Dosažené výsledky při spalování této kapaliny jsou předmětem obchodního tajemství obou firem. Obrázek 5 Pohled na hořící kapalinu z produktu Tetrapak Závěr V současné době probíhají na obou zařízeních testy pro komerční zákazníky, kteří do budoucnosti počítají s využitím odpadů pomocí termické depolymerizace. Poděkování Na závěr bych chtěl poděkovat pracovníkům VŠB-TU Ostrava a Družstvu Envicrack za poskytnutou podporu. Příspěvek vznikl na základě podpory MPO v rámci projektu Program OPPI - SPOLUPRÁCE - Klastry Číslo projektu 5.1 SPK01/019 Název projektu Rozvoj inovací a posilování konkurenceschopnosti v Klastru ENVICRACK.