เทคโนโลยีการผล ิตพลังงานจาก...

เทคโนโลยการผลตพลงงานจากของเสย

ดร. พรรษา ลบลบ

มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

แผนพฒนาพลงงานทดแทนและพลงงานทางเลอก พ.ศ. 2558 – 2579 (AEDP) และ

แผนกลยทธการขบเคลอนการใชพลงงานทดแทนและพลงงานทางเลอก

ตามแผน AEDP (พ.ศ. 2558-2579)

3

เปาหมาย AEDP 30% ใน 21 ป (พ.ศ. 2558-2579)

ประเภทพลงงาน ก.ย. 2558 (MW) เปาหมาย (MW)

1. ขยะชมชน 134.72 500.00

2. ขยะอตสาหกรรม - 50.00

3. ชวมวล 2,676.50 5,570.00

4. กาซชวภาพ (นาเสย/ของเสย) 365.10 600.00

5. พลงนาขนาดเลก 172.06 376.00

6. กาซชวภาพ (พชพลงงาน) - 680.00

7. พลงงานลม 225.37 3,002.00

8. พลงงานแสงอาทตย 1,313.65 6,000.00

9. พลงนาขนาดใหญ 2,906.40 2,906.40

รวม 7,793.80 19,684.40

ประเภทพลงงาน ก.ย. 2558 (ktoe) เปาหมาย (ktoe)

1. พลงงานขยะ 63.60 495.00

2. ชวมวล 4,369.00 22,100.00

3. กาซชวภาพ 390.90 1,283.00

4. พลงงานแสงอาทตย 5.60 1,200.00

5. พลงงานความรอนทางเลอกอน* - 10.00

รวม 4,829.10 25,088.00

* พลงงานความรอนทางเลอกอน เชน พลงงานจากใตพภพ นามนจากยางรถยนตทใชแลว

ประเภทพลงงาน ก.ย. 2558 เปาหมาย

เชอเพลงชวภาพ ลานลตร/วน ลานลตร/วน ktoe

1. เอทานอล 3.52 11.30 2,103.50

2. ไบโอดเซล 3.17 14.00 4,404.82

3. นามนไพโรไลซส - 0.53 170.87

4. กาซไบโอมเทนอด (ตน/วน) - 4,800.00 2,023.24

5. เชอเพลงทางเลอกอน * - 10.00

รวม 6.69 8,712.43

ไฟฟา

* พลงงานเชอเพลงทางเลอกอน เชน Bio-oil , Hydrogen เปนตน

ความรอน

เชอเพลงชวภาพ

5,588.24 ktoe

(4.27%)

25,088.00 ktoe

(19.15%)

8,712.43 ktoe

(6.65%)

เปา RE = 30% ตอการใชพลงงานรวม

* ขอมลป 2557 ไมรวมพลงงานนาขนาดใหญ

4

ขาว

ออย

มนสาปะหลง

พลงงานชวมวล คอ วสดหรอสารอนทรยทสามารถเปลยนเปนพลงงานได

หลกการทางาน

วสดเหลอทงทางการเกษตร - ฟางขาว - แกลบ - กากออย - เศษไม / เศษวสดเหลอใชทางการเกษตร - ของเกบจากโรงงานแปรรปทางการเกษตร / ชมชน

พลงงานกาซชวมวล

หลกการทางาน

- นาเสยจากโรงงานอตสาหกรรม (แปงมน , เบยร , สรา , ผลไมกระปอง , ฟารมเลยงสตว)

- นาเสยจากฟารมเลยงสตว

ความรอน

แกสชวมวล

นาไปผลต ไอนา

ผลตไฟฟา

หงตมอาหารในครวเรอน

ผลตกาซเปนเชอเพลง

-กาซชวภาพ (กาซมเทน) ผลตไอนาได

-ใหพลงงานความรอนใน โรงงาน

- ผลตกระแสไฟฟา

ระบบการผลตกาซ ชวภาพ (ขยายการยอยสลายสารอนทรย) หรอระบบบาบด นาเสยแบบไมใชออกซเจน

พลงงานจากขยะ

9

เมอเวลา 10.00 น. วนท 5 ม.ค.56 รถดบเพลงเทศบาลนครพระนครศรอยธยา จานวน 3 คน สกดเพลง

ภเขาขยะ ‐ ปญหาทเคยเกดขนมาแลว (ต.บานปอม จ. พระนครศรอยธยา)

ไฟไหมบอขยะ (ต.แพรกษา จ. สมทรปราการ)

การจดการขยะมลฝอยของประเทศไทย (เนนการจดการแบบรวมศนย)

12

คดแยกขนตน

ขยะอนทรย

หมกแบบไรอากาศ

หมกแบบใชอากาศ

แกสชวภาพ (ผลตกระแสไฟฟา)

ปยอนทรย

ขยะเกดขน 26.85 ลานตน/ป

ทงลงถง เกบขน

เกบรวบรวมไมหมดบานเรอนกาจดเอง 13.37 ลานตน

เทกอง

เผากลางแจง

กาจดไมถกวธ

กาจดถกวธ

ระบบเตาเผา

8.34 ลานตน/ป

ขยะตกคาง

สถานขนถาย

คดแยกขนตน ศนยคดแยกขนตน

นากลบไปใชประโยชนใหม 4.94 ลานตน/ป

ขยะรไซเคล เชอเพลงขยะ (RDF)

โรงปนซเมนต (เชอเพลงทดแทน)

โรงไฟฟาขยะ (ผลตกระแสไฟฟา)

รอน/คดแยกขนหลง

กาจด

1

2

3

1. ตนทนการขนสงขยะมลฝอยสง / มลพษจากการขนสง

2. ใชพนทฝงกลบมาก/ขยะความชนสงเปนขอจากดของระบบเตาเผา

3. เกดขยะตกคางปรมาณมาก

ระบบฝงกลบ 2

สถานทกาจดขยะมลฝอยทวประเทศ

โรงผลต RDF พรอมกอสราง

โรงผลต RDF ยงไมพรอมกอสราง

สถานทกาจดขยะทไดรบงบประมาณแตไมสามารถดาเนนการได

สถานทกาจดขยะมลฝอยขนาด 0 – 5 ตน/วน

สถานทกาจดขยะมลฝอยขนาด 5 – 10 ตน/วน

สถานทกาจดขยะมลฝอยขนาด 10 – 25 ตน/วน

สถานทกาจดขยะมลฝอยขนาด > 25 ตน/วน

สถานทกาจดขยะถกหลกวชาการ 20%

สถานทกาจดขยะไมถกหลกวชาการ 80%

14

เทศบาลขนาดเลก

เทศบาลขนาดเลก เทศบาลขนาดเลก

ระบบกาจดขยะแบบแยกศนย เนนทองถนบรหารจดการในพนทตนเอง

MBTRDF

ปยอนทรย

เทศบาลขนาดเลก

MBTRDF

ปยอนทรย

เทศบาลขนาดเลก

MBTRDF

ปยอนทรย

เทศบาลขนาดเลก

MBTRDF

ปยอนทรย

ตลาดซอขาย RDF

Plasma Gasification power plant1-MW

โรงไฟฟาขนาดเลกสาหรบชมชน

โรงกลนนามน

ขนสง RDF

โรงแปรรปนามนจากขยะพลาสตก

5000 LPD

20000 LPD

มการจดการทรพยากรธรรมชาตอยางเหมาะสม

วสาหกจชมชน

องคประกอบของขยะมลฝอยในประเทศไทย

พนท(คาเฉลยของภาค)

องคประกอบ (รอยละโดยนาหนก)

เศษอาหาร กระดาษ พลาสตก ยาง/หนง เศษผา ใบ/กงไม แกว/หน โลหะ อนๆ

ภาคเหนอตอนลาง/บน 55.88 7.78 13.20 1.49/2.57 3.43 5.462.2/2.05 4.07 2.00

ภาคตะวนออกเฉยงเหนอ 52.96 10.37 11.09 1.98 2.81 1.62 7.35 2.51 8.82

ภาคกลาง และภาคตะวนออก 50.06 4.06 15.46 2.26/2.47 3.32 8.862.00/1.88 4.09 2.55

ภาคใต 48.78 11.99 14.62 1.67/1.36 1.73 6.565.67/1.33 3.42 2.94

ขยะ มทส. 1) 49.6 15.9 18.7 0.7 1.1 6.9 3.2/1.2 0.5 6.6

คณสมบต / ความหนาแนน ความชน ความรอนของขยะแหง ปรมาณเถา ปรมาณสารทเผาไหมได

พนท (คาเฉลย) (kg/m3) (รอยละ) HHV (kJ/kg) (รอยละ) (รอยละ)

ภาคเหนอตอนลาง/บน 256.25 58.5 18,774.34 27.97 89.79

ภาคตะวนออกเฉยงเหนอ 191.7-204.2 50.5 16,104.55 - 80.83

ภาคกลาง และภาคตะวนออก 260.25 57.83 17,003.19 26.775 89.49

ภาคใต 214.5 53.25 16,895.137 21.61 86.6925

ขยะ มทส. 1) 204 62.7 18,557 23.10 93.9

ทมา : กระทรวงพลงงาน, 2551, 1) วรชย อาจหาญ และคณะ, 2553 15

องคประกอบแบบประมาณ

คณลกษณะของขยะชมชน เปรยบเทยบกบชวมวลท วๆ ไป

องคประกอบ คาควมรอน (kJ/kg)

เศษอาหาร 16,747

กระดาษ 16,282

กลองกระดาษ 17,445

พลาสตก 32,564

สงทอ 17,445

ยาง 17,445

หนง 16,513

เศษหญา,ใบไม 18,608

องคประกอบ C H O N S

สารอนทรย เศษอาหาร 48.0 6.4 37.6 2.6 0.4 กระดาษ 43.5 6.0 44.0 0.3 0.2 พลาสตก 60.0 7.2 22.8 - - สงทอ 55.0 6.6 31.2 4.6 0.15 ยาง 78.0 10.0 - 2.0 - หนง 60.0 8.0 11.6 10.0 0.4

ชนดชวมวลสดสวนของธาต (รอยละ)

C H N S O

ไมกระถนยกษ 46.12 7.55 1.13 0.03 54.83

ไมยคาลปตส 46.91 6.50 1.70 0.007 44.88

องคประกอบของธาต ในขยะ / ของเสยท วไป

ชนดProximate Value

%MC %VM %Ash %FC

ไมกระถนยกษ 0.63 81.00 1.78 16.59

ไมยคาลปตส 1.14 79.00 2.64 17.22

คณลกษณะของชวมวล

16

องคประกอบแบบประมาณคณลกษณะของขยะชมชน

เทคโนโลยการผลตพลงงานจากขยะ

ขยะทเผาไหมได

เทคโนโลยการจดการขยะมลฝอย

เทคโนโลยทางความรอน(Thermal Technology)

เทคโนโลยการผลตเชอเพลงขยะ (Refuse-derived Fuel : RDF)

เทคโนโลยทางชวภาพ(Biological Technology)

เทคโนโลยเตาเผาขยะมลฝอย(Incineration, Combustion)

เทคโนโลยไพโรไรซส (Pyrolysis Oil)

เทคโนโลยพลาสมา- Plasma combustion- Plasma pyrolysis/gasification

พลงงานความรอน (ผลตไฟฟา, ผลตไอนา)

นามนไบโอพลาสตก(ทดแทนนามนเชอเพลง)

เทคโนโลยแกสซฟเคชน(Gasification)

แกสเชอเพลง(ผลตไฟฟา,ผลตความรอน)

พลงงานความรอน

แกสเชอเพลงเทคโนโลยไอนาอณหภมสง

(Autoclaving)

เทคโนโลยยอยสลายแบบไมใชออกซเจน

(Anaerobic Digestion)

เทคโนโลยฝงกลบขยะ/ ผลตแกสชวภาพจากบอฝงกลบ(Land fill / Land fill gas to energy)

ขยะทยอยสลายได

แกสมเทน(ผลตไฟฟา ความรอน)

โ โ เทคโนโลยทางกลและชวภาพ(Mechanical Biological

Treatment)

18

ตนแบบการจดการขยะชมชนแบบครบวงจร : มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

ตนแบบการจดการขยะชมชนแบบครบวงจร : มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

19

สานกงานพฒนาการวจยการเกษตร(สวก.) ป 2549

สานกงานคณะกรรมการวจยแหงชาต (วช.) ป 2552

เพอสนบสนนการศกษาการบรหารจดการขยะเพอนามาผลตเปนพลงงานทดแทนอยางครบวงจร

เพอสนบสนนการ พฒนาตนแบบโรงงานผลตปยอนทรยและปยอนทรยชวภาพเชงพาณชย

สานกงานนโยบายและแผนพลงงาน (สนพ.) ป 2552-2557

2552 สนบสนนการศกษาตนแบบโรงงานกาจดขยะเพอนาไปผลตเชอเพลงและปยอนทรยโดยใชเทคโนโลย MBT และการผลตพลงงานทดแทนจาก RDF

2557 - การศกษาตนแบบการบรหารจดการเชอเพลงขยะพลาสตกสาหรบใช

ในการผลตนามนจากขยะพลาสตกแบบครบวงจร

2556 - โครงการการศกษาการผลตพลงงานจากขยะชมชนโดยใชเทคโนโลย

พลาสมาอารค

ทมาและความสาคญ

2554 - โครงการศกษาความเปนไปไดเชงเทคนคในการผลตเชอเพลงขยะ (RDF) ใหไดมาตรฐานสาหรบใชเปนพลงงานทดแทนใน

โรงงานอตสาหกรรม

การจดการขยะมลฝอยของ มทส. ในอดต

รวมทงบอฝงกลบเอกชน

85%

จดการ ณ ศนยคดแยก มทส.

15%

รถขนขยะ 2 คน (17 เทยว/วน/คน) ศนยคดแยก มทส.

ปญหาการจดการขยะมลฝอยของ มทส.

ขยะมลฝอยทตกคางในศนยคดแยกขยะมลฝอย

ขยะทคดแยกทศนยฯ กาจดโดยการเผา ในเตาเผาขยะ (จานวน 2 เตา)

สามารถเผาและกาจดขยะไดประมาณ 0.5 ตนตอวน (พลาสตก โฟม และกระดาษ ความชนเฉลย 17%)

อณหภมการเผาอยในชวง 118-392 oCท งนอณหภมเตาเผาดงกลาว มคาตากวาชวงอณหภมของการเผาไหมทสมบรณ (680 - 1,110 oC)

22

ตนแบบการจดการขยะชมชนแบบครบวงจร : มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

สวนหลงสวนหนา สวนหลก

โรงงานบาบดขยะทางกลและชวภาพ (Mechanical and Biological Treatment ; MBT)

MSW Belt conveyor Recyclables

Shredder

Hazardous waste

Composting plant (MBT)

Fertilizer

TrommelMagnetic separator / Air classifierPelletizing Machine

Agglomerator

Reject WasteRDF-3RDF-5 RDF-4

MSW and RDF system at Suranaree University of Technology

25

26

แนวทางการผลตพลงงานจาก RDF

ไฟฟา ความรอน นามน

ระบบเตาเผาขยะแบบตะกรบ ระบบเตาเผาขยะแบบ Fluidized Bed ระบบเตาเผาขยะแบบ Rotary

GasesCO2 H2O NOx SOx HCl, Dioxins, โลหะหนก, ฝน

ละออง

(Ash)

ใช Air หรอ O2 เกนพอ

กระบวนการ Incineration มลฝอยจะเผาไหมหมดโดยอากาศทมากเกนพอและใชความรอนทเกดจากการเผาไหมเผาไหมตวเอง

ระบบบาบดมลพษอากาศ

เทคโนโลยเตาเผาขยะมลฝอย (Incineration, Combustion)

28

กระบวนการเผาขยะกระบวนการเผาขยะ

1

1

2

3

4

5

6

7 8

9

1. ระบบรบมลฝอย2. ระบบเตาเผามลฝอย3. ระบบผลตไอนา4. ระบบผลตไฟฟาโดยเครองกาเนดไฟฟาแบบกงหนไอนา5. ระบบผลตนา6. ระบบกาจดมลพษทางอากาศ7. ระบบจดการเถาหนก8. ระบบจดการเถาเบา9. ระบบระบายอากาศสบรรยากาศ

เตาเผาแบบ พนเตาเคลอนท (moving grate) ขนาด 250 ตน/วน

(โรงงานเผาขยะมลฝอย เทศบาลนครภเกต เตาท 1 )

ผลตกระแสไฟฟาได 2.5 MW เปดดาเนนการมาตอเนองตงแตเดอน พ.ค. 2542 ถงป 2554 ปดดาเนนการมา

ประมาณ 2 ป เพอรองบประมาณซอมบารง

เตาเผาแบบ พนเตาเคลอนท (moving grate) ขนาด 350 ตน/วน จานวน 2 เตา

(โรงงานเผาขยะมลฝอย เทศบาลนครภเกต เตาเผาท 2)

เปดดาเนนการเผาเมอเดอนมนาคม 2555กาลงการผลตกระแสไฟฟารวม 2 เตาได 10 MW

เทคโนโลยไพโรไรซส (Pyrolysis Oil)

กระบวนการไพโรไลซส (pyrolysis Process)กระบวนการ pyrolysis คอกระบวนการแตกตวของโพลเมอรในขยะพลาสตกดวยกระบวนการทางความรอนภายใตสภาวะปราศจากอากาศ ทอณหภม 400 ºC โดยไดผลตภณฑ 3 ชนดตามสถานะคอ แกส ของเหลว และของแขง (แกสมเทน (CH4) จนถงแกสโพรเพน (C4H10) ของเหลวมคณลกษณะทวไปคลายนามน เทยบไดกบนามนดบ

เทคโนโลยไพโรไรซส (Pyrolysis Oil)

32

MBT plant

Pyrolysis oil plant

ตนแบบโรงงานแปรรปขยะเปนนามนของ มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร โดยระบบจะใชขยะพลาสตกวนละ 5 ตน สามารถผลตนามนไดวนละประมาณ 4,000-5,000 ลตร โดยการนาขยะพลาสตกจากระบบ MBT และ โรงงานผลตเชอเพลงขยะ (RDF-3) ของมหาวทยาลยฯ มาเปนเชอเพลง

SUT – Pyrolysis Oil Plants โรงงานแปรรปขยะพลาสตกเปนนามนขนาด 5,000 ลตรตอวน : มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร

SUT – Pyrolysis Oil Plantsการผลตนามนจากขยะพลาสตก

รองรบขยะพลาสตก 5 ตน/วน (ขยะสด 25 ตน/วน)

SUT – Pyrolysis Plants

Drying Zone (100-200 0C)

Pyrolysis or Distillation Zone (200-500 0C)Dry Biomass+Heat Charcoal+CO+CO2+

H2O +CH4 + C2H6+ Pyroligneous Acid+Tar

Combustion or Oxidation Zone (1000-1500 0C)C+O2 CO2

2H2+O2 2H2OHeat source

Reduction Zone C+CO2 2CO C+H20 CO+H2 (Boundouard Reduction) 900 0CC+2H2O CO2+H2 (Water gas Reduction) 500-600 0CCO+H2O CO2+H2

C+2H CH4 (Methane Production)

ReductionCO・H２・CH４

900～400

PyrolisisCH,4 Tar , H2O

900～300

DRYINGMoisture to Vapor

300～100

Partial OxidationCO２・H２O ・ CO ・H２

CH4, 1200 over

BIOMASS

Down Draft Gasifier

Ash

airair

AIR

Tar free

Gas（450 ）

BIOMASS

เทคโนโลยแกสซฟเคชน (Gasification)

GasificationReactor

Ash

Scrubber-1

Scrubber-2

Engine Generator

WaterTreatmentUnit HEAT

BiomassFeed

Blower Filter

POWER

Cyclone

Flare

Moisture < 15%

Heat Utilization

Electricity

Ash

Dryer for Food Process

Fertilizer, AC for Water Treatment

Air

5% of Raw Material

CPP , SCPP , VSPP

ChillerUnit

Mixer

Air

H2 18～20% CO 18～20%CH4 1～2% CO2 12～14%N 45～48% ０2 1～2% HHV 4.5～4.8MJ/m3

Biomass Gas

Heat Exchanger

Process

Radiator

Air

Air

DRYING AIR

การประเมนประสทธภาพการผลตพลงงานจากขยะโดยใช

เทคโนโลยแกสซฟเคช น : สมบตของแกสเชอเพลง

0.0000

10.0000

20.0000

30.0000

40.0000

50.0000

60.0000

70.00000:00:00

0:30:00

1:00:00

1:30:00

2:00:00

2:30:00

3:00:00

3:30:00

4:00:00

4:30:00

5:00:00

5:30:00

6:00:00

6:30:00

7:00:00

7:30:00

8:00:00

8:30:00

9:00:00

Gas

Com

posi

tion

(% V

ol)

Time

H2 Air CO CH4 CO2

สมบตของแกสเชอเพลง (Properties of Producer Gas) คาความรอนของแกสเชอเพลง (ช วโมงท 0 – ช วโมงท 9)

คณภาพของแกสเชอเพลงทผลตอยในชวง 4.38 – 5.24 MJ/Nm3

ระบบการผลตพลงงานจากขยะชมชนโดยใชเทคโนโลยพลาสมาอารค

38

เศษมลฝอยเหลอทง (เชอเพลงขยะเกรด B)

เทคโนโลยพลาสมา

ความรอนนไปใชในการเผาทาลายขยะมลฝอยทมความแปรปรวน ทมองคประกอบหลากหลายทงสารอนทรยและอนนทรยได เนองจากสามารถควบคมอณหภมในเตาปฏกรณใหสงอยตลอดเวลา ยงไปกวานน ซงมประสทธภาพสงในการทาลายองคประกอบทเปนพษในขยะไดด Moustakas et al., 2005; Bert et al., 2006; Ojha et al., 2012; Yoon et al., 2013)

เทคโนโลยพลาสมาอารค คอการอาศยหลกการปลอยกระแสไฟฟาเพอใหความรอนกบแกส (เชน O2, N2, Air) เมอแกสไดรบพลงงานและรอนขนจงสงผลใหโมเลกลของแกสบางสวนแตกตวเกดเปนพลงงานทมความรอนสง ในสถานะพลาสมา ( >5,000 C)

39

40

SUT : Integrated Solid Waste Management Systems

SUT – Pyrolysis Plant SUT – Plasma – assisted downdraft gasifier power plant

สนบสนนโดย กองทนเพอการสงเสรมการอนรกษพลงงาน สานกงานนโยบายและแผนพลงงาน กระทรวงพลงงาน ดาเนนงานโดย ศนยความเปนเลศทางดานชวมวล มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร