Zrealizowane projekty

O nas

Nasze technologie

Usługi

Kontakt

To jest element tekstowy. Kliknij ten element dwukrotnie, aby edytować tekst. Możesz też dowolnie zmieniać rozmiar i położenie tego elementu oraz wszelkie parametry wliczając w to tło, obramowanie i wiele innych. Elementom tekstowych możesz też ustawić animację, dzięki czemu, gdy użytkownik strony wyświetli je na ekranie, pokażą się one z wybranym efektem.

Podobnie czyni to RCM – Ciekłometaliczny Reaktor Molekularny – Reaktor Molekularny I-szej generacji instalacji Recyklingu Molekularnego Odpadów (RMO).

W temperaturze 1300 0C cała materia organiczna występuje już w postaci jednoatomowych lub/i dwuatomowych prostych związków chemicznych, zawierających głównie cząsteczki dwutlenku węgla i wodoru, zaś elementy ceramiczne występują w stanie stopionym. W tych warunkach proces recyklingu odpadów przebiega w sposób ekologiczny. Poniżej podano konstrukcję reaktora ciekłometalicznego zapewniającego taką temperaturę pracy oraz opisano jego działanie w warunkach zgazowania odpadów z udziałem tlenu z wody („spalanie w wodzie”). W pracy wykazano także, że reaktor ciekłometaliczny jest dostępnym i najtańszym urządzeniem likwidacji wszelkich odpadów. Po absorpcji CO2 z gazów poreakcyjnych i związania go do węglanów typu X2CO3 gazowym produktem reakcji jest tylko wodór, który spalany w ogniwie paliwowym jest źródłem energii elektrycznej i wody. Wodę zawraca się do procesu. W instalacji nie występuje komin. Reaktor wysokotemperaturowy jest podstawowym urządzeniem Zakładu Utylizacji Końcowej Odpadów i podstawowym urządzeniem Zintegrowanych Systemów Ekologicznych.

Podobnie czyni to RCM – Ciekłometaliczny Reaktor Molekularny – Reaktor Molekularny I-szej generacji instalacji Recyklingu Molekularnego Odpadów (RMO).

Poszukując efektywnych i ekologicznych technologii termicznej transformacji odpadów organicznych do postaci paliw przyjęto założenie, że powinna być to technologia uniwersalna, w której:

  • temperatura procesu jest wyższa niż 850 0C po to, aby dogłębnie przeprowadzić proces odgazowania i zgazowania materii organicznej odpadowej (duża grupa odpadów przemysłowych i prawie w całości odpady komunalne - poza gruzem, szkłem i metalami),
  • temperatura procesu jest wyższa niż 850 0C po to, aby móc przeprowadzić proces zgazowania węgla organicznego przy użyciu pary wodnej, czyli wytwarzać gaz wodny CO + H2 wzbogacający energetycznie gaz syntezowy,
  • temperatura procesu jest wyższa niż 1200 0C po to, aby rozłożyć dioksyny i furany powstające w procesie termicznej obróbki odpadów,
  • temperatura procesu jest wyższa niż 1270 0C po to, aby ostatecznie rozłożyć najtrudniej rozkładalne węglowodorowe związki o strukturze cyklicznej,
  • temperatura procesu jest niższa niż 1600 0C po to, aby uniemożliwić powstawanie węglika krzemu SiC niszczącego ceramiczną wymurówkę reaktora termicznego.

Warunki te spełnia reaktor ze złożem ciekłometalicznym w postaci ciekłego żelaza utrzymującego w przestrzeni reakcyjnej temperaturę      15000C, przy temperaturze topnienia żelaza 1400 0C. Reaktor Ciekło - Metaliczny (reaktor RCM) to typowy piec indukcyjny przeznaczony do wytopu metali. W reaktorze tym przestrzeń pomiędzy powierzchnią stopionego metalu a kopułą pokrywy pieca tworzy przestrzeń reakcyjną, w której natężeniem lub częstotliwością prądów wirowych nastawia się pożądaną temperaturę procesu. Do przestrzeni reakcyjnej wprowadza się odpady.

Reaktor RCM wytwarza wodór – ekologiczne (odnawialne?) paliwo przyszłości.

W 1998 r. dnia 15 grudnia zostało dokonane (Marek Pilawski i inni) zgłoszenie patentowe pt. : „Sposób urządzenie do termicznego i termokatalitycznego przekształcania materii, zwłaszcza utylizacji odpadów”, na które Urząd Patentowy RP w dniu 30 listopada 2004 roku wydał patent o numerze 187669.

Pierwszą próbę działania Reaktora RCM przeprowadzono na piecu indukcyjnym w odlewni stali i żeliwa w mieście Bolesław koło Krakowa. Na rozgrzaną do temperatury 1570 0C powierzchnię żelaza stopowego wprowadzono odpady komunalne. Zaobserwowano unoszący się dym, który był sadzą utworzoną przez węgiel organiczny. Przy ponownej próbie odpady zmieszano z wodą, w przybliżeniu w stosunku 50 : 50. Dym i sadza zniknęły całkowicie, a na wysokości ok. 1 m ponad lustro stopionego metalu pojawił się płomień. Wnioskować z tego można, że w przestrzeni pomiędzy poziomem pojawienia się płomienia, a lustrem ciekłego metalu, występowała temperatura wyższa od temperatury rozkładu tlenków. Atomy w tym obszarze były jeszcze swobodne. Dopiero po schłodzeniu gazu, idąc w procesie od strony wysokich temperatur do niższych, zaczęły pojawiać się tlenki, gdyż to one przede wszystkim świecą. W tych temperaturach też występuje większe powinowactwo chemiczne tlenu do węgla, niż do wodoru. Tak więc w warunkach procesu wszystkie wartościowości węgla zostały wysycone tlenem z wody tworząc jeden z najtrwalszych związków chemicznych – CO2. W tym przypadku nie ma warunków do syntezowania dioksyn i furanów, węglowodorów o strukturze cyklicznej, itp., bowiem wszystkie wartościowości węgla zostały już zajęte w temperaturach, w których dioksyny i furany ulegają rozkładowi.

W tej sytuacji, obok gazu CO2, (lub gazu CO przy mniejszej domieszce wody) pojawia się jedynie wodór atomowy H2 pochodzący z odpadowej materii organicznej i z wody.

Uzasadnienie wyboru technologii

  • Możliwość uzyskania pożądanej temperatury procesu 1500 0C.
  • Możliwość uzupełniania energii z zewnątrz potrzebnej do przeprowadzenia procesu termicznej transformacji odpadów do postaci paliw.
  • Możliwość regulacji temperatury procesu w szerokim przedziale temperatur, niezależnie od wprowadzanych czynników utleniających (powietrze, tlen, para wodna, mieszanki powyższych).
  • Dostęp do sprawdzonych technologii hutniczych i elektrotermicznych.
  • Niska prężność par żelaza w temperaturze procesu niewiele wyższej od temperatury jego topnienia.
  • Prostota konstrukcji, brak części ruchomych.
  • Możliwość rozkładu odpadowej materii organicznej (węglowodorów) do strumienia pierwotnych substancji prostych: węgla/tlenku węgla C i wodoru H2 należących do pierwotnych paliw ekologicznych. W przyjętej temperaturze procesu nie istnieją złożone toksyczne związki chemiczne. Dla przykładu można podać, że skład pierwiastkowy organicznych odpadów komunalnych to: 55% C, 38% O, 6% H2 i tylko 1% to tzw. inne (S, N, Cl, …)
  • Możliwość dowolnego kształtowania środowiska reakcji w przestrzeni reakcyjnej, w której można wytwarzać próżnię, do której można wprowadzać powietrze, tlen, obojętny argon, azot (nitryikacja), a w szczególności parę wodną jako utleniacz pozbawiony azotu.
  • W temperaturze procesu występuje płynna szlaka zawierająca części ceramiczne, która poprzez szokowe schłodzenie może zostać zwitryfikowana, tworząc granulat bazaltopodobny, który nie jest już odpadem, tylko produktem (podsypaka pod drogi).

 

Cechy Reaktorów RCM

  1. Zaletą przedstawionych reaktorów RCM jest to, że do reakcji wprowadzony jest czynnik pośredni - ciecz, najkorzystniej stopiony metal - żelazo - o dużym ciężarze właściwym, o odpowiednio dobranej temperaturze topnienia i o wysokiej temperaturze parowania, dzięki czemu:
  • przestrzeń reakcyjna została oddzielona od bezpośredniego oddziaływania strumienia ciepła,
  • temperaturę reakcji w przestrzeni reakcyjnej można nastawić niezależnie od ilości, sposobu i rodzaju gazów lub cieczy wprowadzanych do przestrzeni reakcyjnej,
  • cproces przemiany materii, zwłaszcza utylizacji odpadów, można prowadzić w szerokim przedziale temperatur, np. w przypadku użycia cyny w przedziale od 232 0C do 2 270 0C,
  • proces przemiany (transformacji) materii, zwłaszcza odpadów, można prowadzić w dowolnie kształtowanych warunkach: tlenowych, beztlenowych, powietrznych, wodnych, itd. w jednym układzie, stosownie np. do rodzaju przekształcanego materiału,
  • łatwo jest utrzymać pożądaną temperaturę dzięki dużej pojemności cieplnej cieczy, dzięki łatwej do zautomatyzowania pracy cewki wzbudzającej prądy wirowe w cieczy oraz sterowanym dowolnie kształtowanych warunkach tlenowych, beztlenowych, powietrznych, wodnych procesów egzo- i endotermicznym w przestrzeni reakcyjnej,
  • urządzenie może pracować zarówno z katalizatorem, jak i bez katalizatora,
  • w urządzeniu, w przeciwieństwie do innych znanych rozwiązań, żużel, szlaka, części smoliste nie przedostają się do produktów przemiany i mogą zostać zutylizowane w urządzeniu i potem z niego usunięte.
  1. Urządzenie umożliwia termiczną obróbkę przedmiotów wielkogabarytowych, np. całych wraków samochodowych - bez rozbierania ich na części i osuszania.
  2. Poza okresowo przesuwanymi śluzami - w urządzeniu nie ma części ruchomych.
  3. W urządzeniu nie występuje konieczność uszczelniania elementów wzajemnie ruchomych przez cały czas trwania procesu, jak np. w piecach obrotowych.
  4. Elementy wymagające uszczelnienia, takie jak śluzy, pracują tylko sporadycznie, przez okres załadunku, a nie w sposób ciągły, przez co zwiększa się w sposób istotny trwałość całego urządzenia i uszczelnień.
  5. Dzięki użytym materiałom, dzięki sposobowi prowadzenia procesu termicznej przemiany materii, dzięki objętości przestrzeni reakcyjnej porównywalnej z objętością cieczy ciekłometalicznej - gradienty temperatury w tej przestrzeni reakcyjnej są bardzo małe, dzięki czemu z kolei proces termiczny zachodzi w stałej temperaturze, w całej objętości wprowadzonego materiału jednocześnie. Promieniująca w tych temperaturach wymurówka ceramiczna zwiększa sprawność przekazywania ciepła do wprowadzanych odpadów.
  6. Urządzenie jest uniwersalne i można w nim utylizować naprzemiennie elementy wraków samochodowych, odpady komunalne, odpady przemysłowe, odpady szpitalne, pestycydy, ropopochodne i osady porafinacyjne, odpady polakiernicze, które normalnie spalają się wybuchowo, osady ściekowe, popioły, stłuczkę szklaną oraz odpady chemiczne specjalne wymagające do rozkładu (utylizacji) wysokich temperatur.
  7. Dzięki wysokim temperaturom możliwym do osiągnięcia w przestrzeni reakcyjnej, nawet w przypadku termicznej utylizacji niskokalorycznych odpadów, nie występuje konieczność dodatkowego podgrzewania spalin w termokatalitycznych stacjach oczyszczania spalin, do temperatury wymaganej przez katalizatory, co znacznie potania koszty budowy takich stacji jak i ich późniejszej eksploatacji.
  8. Dzięki wysokim temperaturom możliwym do osiągnięcia w przestrzeni reakcyjnej, nawet w przypadku termicznej utylizacji odpadów niskokalorycznych, powstający gaz procesowy zawiera węglowodory zredukowane do tlenku węgla i wodoru, pozbawiony węglowodorów złożonych (organicznych) dzięki czemu, w większości przypadków nie jest konieczna budowa stacji oczyszczania spalin w ogóle.
  9. Urządzenie można wykorzystać do utylizacji odpadów wcześniej nagromadzonych, np. na komunalnych wysypiskach śmieci.
  10. Dzięki korzystnie dużemu ciężarowi właściwemu cieczy cieklometalicznej i jej wysokiej temperaturze pracy kumuluje ona korzystnie dużą ilość energii cieplnej, dzięki temu nawet niewielka przestrzeń reakcyjna może zapewnić korzystnie dużą wydajność urządzenia, wielokrotnie większą od wydajności innych urządzeń o zbliżonych wymiarach.
  11. W odróżnieniu od reaktora plazmowego urządzenie ma w przestrzeni reakcyjnej równomierne pole temperatur i nie wymaga użycia skomplikowanego zasilacza prądowo- napięciowego, co najwyżej zasilacza elektrycznego wzbudzającego prądy wirowe potrzebne do stopienia metalu.
  12. Ciekłometaliczne złoże żelazne rozpuszcza w sobie metale lżejsze od żelaza i niższej od niego temperatury topnienia, np. aluminium, miedź i ołów i zatrzymuje w sobie pierwiastki metali ciężkich, dzięki czemu nie przedostają się one do atmosfery.
  13. Płynna szlaka utrzymująca się na powierzchni złoża ciekłometalicznego ogranicza parowanie metali w ogóle.
  14. W reaktorze ciekłometalicznym w temperaturze 1570 0C wykonano proces rozpadu molekularnego i chemicznego utleniania odpadów (różne grupy tworzyw sztucznych) wymieszanych w równych częściach wagowych z wodą. W temperaturze procesu cząsteczki wody uległy dysocjacji na tlen i wodór (O + H2), przy czym tlen brał udział w chemicznym utlenieniu węgla organicznego.
  15. Proces „spalania w wodzie” odbywał się bez udziału tlenu atmosferycznego, a więc bez udziału azotu. W czasie wprowadzania odpadów do reaktora dostawała się również do niego pewna ilość powietrza i w związku z tym - azotu. W tym przypadku nadmiarowy, niespalony wodór, wykazując silne własności redukcyjne, redukuje tlenki azotu do postaci azotu i pary wodnej, zgodnie z reakcją:

       2H2 + NO2 = 2H2O + N

  1. Stosunkowo czysty i wysokotemperaturowy gaz procesowy - gazowe paliwo ekologiczne otrzymane z odpadów - może być w przyszłości wykorzystane do zasilania ogniw paliwowych wodorowych lub ogniw paliwowych pracujących na gaz syntezowy.
  2. Złoże ciekłometaliczne o masie 1t wymaga użycia energii elektrycznej o mocy 24 kW do utrzymania go w stanie ciekłym. Na takim złożu można prowadzić proces utylizacji odpadów z wydajnością minimalną 125 kg/h. Przyjmując skrajnie niską wartość opałową odpadów 2 kWh/1kg otrzymujemy energię na wyjściu układu równą 250 kWh/h. Jeśli ze strumienia energii wyjściowej wydzielimy strumień energii o mocy 100 kWh/h i będzie on służył do zasilania agregatów prądotwórczych wyposażonych w silniki gazowe o sprawności 24%, to otrzymamy z tych silników moc elektryczną 24 kW potrzebną do utrzymania układu w stanie pracy.

      W ten sposób może być realizowana idea „odpady pracują na odpady”.

  1. Z ogólnego strumienia energii 250 kWh/h do sprzedaży można przeznaczyć 150 kWh/h. Przy cenie sprzedaży jednostki energii 100 zł/1MWh otrzymuje się przychody z tej sprzedaży w wysokości 15 zł/h. Za przyjęcie odpadów niebezpiecznych i przemysłowych do utylizacji można przyjąć zapłatę 2 zł/1kg. W związku z tym spodziewane przychody z tego tytułu szacuje się na 250 zł/h. Przy pracy rocznej urządzenia przez 4000 h łączne przychody kształtują się na poziomie powyżej 1mln zł. Stanowisko RCM ze złożem 1Mg kosztuje 1,4 mln zł.
  2. Użycie wody do procesu rozcieńcza spaliny.
  3. W żelaznym złożu ciekłometalicznym rozpuszczają się takie metale jak : Cu, Al., Ni, As, Co, i inne, do żużla przechodzi wapń, krzem i metale : Mn, Cr i inne, natomiast odparowują z niego łatwo wychwytywane metale : Pb, Zn, Hg, Cd.

 

Sposoby zagospodarowania gazów reakcyjnych

Gazy reakcyjne powstające w procesie zgazowania odpadów przy udziale wody w temperaturze 1500 0C, zawierające CO lub CO2 i H2 można zagospodarować w różny sposób:

  1. Spalanie gazów reakcyjnych w powietrzu

W wyniku spalania gazów w powietrzu wydziela się ciepło. Należy jednak liczyć się w tym przypadku z:

- dużą ilością spalin,

- obecnością w spalinach tlenków azotu.

  1. Spalanie gazów reakcyjnych w obecności utleniaczy

Spalanie gazów reakcyjnych w obecności utleniaczy prowadzi do wydzielenia się ciepła. W tym przypadku powstaje jednak kilkakrotnie mniejsza ilość spalin, niż w przypadku pierwszym. W zależności od rodzaju użytego utleniacza w spalinach mogą się pojawić tlenki azotu, lub nie.

 

  1. Spalanie w powietrzu schłodzonych gazów reakcyjnych

Gaz reakcyjny można schłodzić do temperatur np. pokojowych w chłodnicy, a następnie spalać schłodzony gaz reakcyjny w powietrzu, w kontrolowanych warunkach fizycznych. W tym przypadku w układzie są dwa źródła ciepła : chłodnica i palnik gazowy.

 

  1. Spalanie gazów reakcyjnych w silnikach gazowych agregatów prądotwórczych

Schłodzony w chłodnicy gaz reakcyjny do temperatury 60 0C lub niższej może stanowić paliwo gazowe agregatów prądotwórczych wyposażonych w silniki gazowe. Jeśli ponadto agregat prądotwórczy wyposażony jest dodatkowo w wymiennik ciepła pracujący na spalinach, to jest on źródłem nie tylko energii elektrycznej, lecz również cieplnej.

  1. Użycie gazów reakcyjnych do zasilania ogniw paliwowych

Gaz procesowy, otrzymany z reaktora RCM, można użyć do zasilania ogniw paliwowych w celu produkcji energii elektrycznej.

Ogniwa paliwowe pracujące na gazie syntezowym ze sprawnością 40 % wejdą do eksploatacji za kilka lat.

  1. Separacja składników gazów reakcyjnych

Gorące składniki gazów reakcyjnych można na sicie molekularnym rozdzielić na tlenek węgla i wodór. Wodór można wykorzystać w wodorowym ogniwie paliwowym o sprawności 60 %, natomiast tlenek węgla spalić w kontrolowanych warunkach spalania celem odzyskania energii cieplej.

  1. Likwidacja spalin gazów reakcyjnych

Gorące spaliny gazów reakcyjnych zawierające CO2 i parę wodną można zredukować do krystalicznych związków typu X2CO3 i wody. Wodę można ponownie zawrócić do procesu. W tym przypadku technologia RCM zostaje pozbawiona komina, staje się technologią „bezkominową”, i choć fizycznie jest technologią termiczną, nie jest spalaniem odpadów w rozumieniu Ustawy „O Odpadach”.

(Tlen do spalania gazów reakcyjnych można czerpać nie tylko z wody, lecz również z kopalni, w których istnieją urządzenia do separacji tlenu atmosferycznego i azotu, przy czym tlen jest uwalniany do atmosfery, a azot służy do wentylowania zagrożonych wybuchem szybów kopalnianych).

  1. Zintegrowanie reaktora RCM i spalarni odpadów

Dowolne odpady, dzięki reaktorowi RCM, można spalać w dowolnych warunkach, nawet w warunkach prymitywnych, a następnie popiół skierować do Reaktora RCM celem jego witryfikacji. Również spaliny można skierować do tegoż Reaktora i zmienić ich skład chemiczny dzięki użytym dodatkom i katalizatorom.

W procesie szokowego schładzania spalin można odzyskać energię cieplną.

  1. Przystawka Satelitarna

Reaktor RCM można potraktować jako Przystawkę Satelitarną współpracującą z kotłem energetycznym. W systemie tym zwitryfikowany popiół wyprowadzany z Reaktora używa się jako kruszywo drogowe, a gaz reakcyjny wprowadza się do komory paleniskowej kotła energetycznego, gdzie w atmosferze powietrza wtórnego z zastosowaniem np. technologii energowiru, gaz ten zostaje spalony stając się dodatkowym źródłem ciepła w kotle. W ten sposób następuje współspalanie odpadów z paliwami kopalnymi.

 

Paliwa II-giej generacji

Paliwa alternatywne wytwarzane z odpadów można podzielić na paliwa I-szej generacji i paliwa II-giej generacji.

Paliwa I-szej generacji powstają poprzez fizykochemiczne przetworzenie odpadów organicznych, które są materiałami palnymi, ale nie są paliwami. Palnymi materiałami odpadowymi są np. : papier, guma, plastiki, tekstylia, itd., ale nie są one paliwami, ani w sensie energetycznym, ani w sensie ekologicznym.

Do paliw I-szego rodzaju należą przede wszystkim : oleje pirolityczne z gum odpadowych, oleje parafinowe z plastików, paliwo stałe wtórne RDF z odpadów komunalnych, itp.

Paliwa II-giej generacji są to paliwa stałe, ciekłe lub gazowe, które nie występują samoistnie w Przyrodzie. Są one świadomie i celowo syntezowane z atomów/ molekuł/cząsteczek materii pochodzącej z różnych substancji, najczęściej z substancji odpadowych. W ten sposób mogą powstawać paliwa o określonych z góry właściwościach, w szczególności zaś o pożądanych cechach ekologicznych.

Jedyną w tej chwili technologią prowadzącą do wytworzenia paliw ekologicznych II-go rodzaju jest technologia RMO – technologia Recyklingu Molekularnego Odpadów. Wedle tej technologii paliwa II-go rodzaju można wytwarzać z czegokolwiek, pod warunkiem jednakże, że surowcem wyjściowym będzie materiał organiczny (nie dotyczy nanopaliw).

W Reaktorze Molekularnym Plazmowym lub w Reaktorze Molekularnym Ciekłometalicznym można np. tak poprowadzić proces, ażeby produktami gazowymi procesów termicznych na poziomie molekularnym były gazy :

  • CO2 + H2
  • CO + H2
  • CxHy + CO + H2

Po wyeliminowaniu ze strumienia gazów reakcyjnych dwutlenku węgla w znany sposób, otrzymuje się najprostsze, a więc ekologiczne z zasady, paliwa gazowe.

Paliwa gazowe spalają się w sposób pełny i zupełny nie pozostawiając pozostałości procesów spalania w postaci popiołu.