Termisk konversion och behandling av plastrester från biogasanläggningar

Abstract

I detta arbete diskuteras behandling av plastavfall och i den experimentella delen undersöks termisk konversion av det plast avfall som uppstår vid biogasanläggningar där förpackat matavfall behandlas. I teoridelen diskuteras olika former av plast återvinning, både mekanisk och kemisk återvinning samt energiåtervinning genom förbränning. Processen bakom mekanisk återvinning beskrivs steg för steg och för kemisk återvinning beskrivs två olika metoder i detalj, nämligen pyrolys och förgasning. Energiåtervinning genom förbränning är den sista metoden för hantering av plastavfall som diskuteras. I arbetet beskrivs för bränningsprocessen, olika panntyper och skadliga föroreningar som bildas vid förbränning av plastavfall. I den experimentella delen undersöktes förbränningsegenskaperna för plastrester som erhållits från biogasanläggningen Biolinja Oy i Nystad i en reaktor för enskilda bränslepartiklar. Provet var heterogent och homogeniserades med hjälp av koldioxid-is och malning. Det homogeniserade provet pressades till pellets som sedan förbrändes i en reaktor för enstaka partiklar. Förutom det homogenisera de avfallet utfördes även förbränningsexperiment på bitar av rena plaster för att undersöka hur rena plaster beter sig vid förbränning. För att jämföra av hur förbränning av plastavfall skiljer sig från förbränning av vanliga bränsletyper utfördes även för bränningsexperiment med stenkol och biomassa. Under samtliga förbränningsexperiment utfördes rökgasanalyser för att undersöka utsläpp av kväveoxid och koldioxid. I den experimentella delen utfördes även ett inaskningsexperiment på plastavfallet för att undersöka askhalten och vilka grundämnen avfallet innehöll. Askornas sammansättning analyserades med hjälp av svepelektronmikroskopi. Förbränningsexperimenten visar att utsläppen av kväveoxid och koldioxid minskade när förbränningstemperaturen ökade. I ett experiment undersöktes syrehaltens inverkan på rökgaserna och resultat visade att halten av utsläpp ökar när syrehalten ökar. En jämförelse av utsläppen från förbränning av plastrejektet, stenkol och biomassa visade att den mängd kväveoxid och koldioxid som bildas var lägst för den rena plasten och plastrejektet. Resultaten från inaskningsexperimentet visar att askan innehöll kisel, kalcium, natrium och titan, men även mindre mängder av klor, kalium, fosfor, aluminium, magnesium, järn och svavel. Klor är problematiskt vid förbränning eftersom att halogenklorider bildas som orsakar korrosionsproblem i pannan.