تکنولوژی پلاسما برای سالیان طولانی برای تصفیه پسماندهای خطرناک و خاکستر زباله سوز و تبدیل آنها به یک سرباره شیشه ای و پایدار کاربرد داشته است. در سالیان اخیر تلاش هایی جهت استفاده از این تکنولوژی در تصفیه پسماند انجام گرفته است که منتهی به ساختن چندین پایلوت و یک مجتمع با ظرفیت پایین (یوتاشینای ژاپن) شده است.
در
این سیستم گاز یونیزه شده متشکل از هوا، اکسیژن یا ارگون یا ترکیبی از
آنها با حرارت حدود 7000 درجه فارنهایت که بوسیله جریان الکتریسیته گرم شده
اند به بدنه پسماند تزریق می شود. این فرایند غالباً در یک راکتور بسته و
تحت فشار انجام می شود. میزان اکسیژن دمیده شده در پسماند برای تنظیم نرخ
گازی شدن کنترل می شود. این گاز با حرارت بالا باعث ذوب شدن مواد غیر آلی
شده و آنها را به یک سرباره غیرخطرناک تبدیل می کند. در شکل زیر شمای کلی
فرآیند پلاسما برای تولید انرژی از پسماند را مشاهده می کنید.
شمای کلی استفاده از تکنولوژی پلاسما برای تولید انرژی
مشعل های پلاسما به طور کلی به دو نوع تقسیم می شوند: مشعل های انتقالی و مشعل های غیر انتقالی . در مشعل های انتقالی اختلاف پتانسیل الکتریکی بین شمع و بدنه راکتور باعث پرش الکتریکی می شود در حالیکه در مشعل های غیر انتقالی این اختلاف پتانسیل در سر شمع بوجود می آید. دو روش کلی برای طراحی راکتورهای پلاسما وجود دارد:
یک
مورد روشی است که مورد استفاده دو شرکت هیتاچی متالز و وستینگهاوس قرار
گرفته است. در این روش اکسیژن یا هوا با فشار متوسط از یک مشعل پلاسمای غیر
انتقالی که با آب خنک می شود در خارج راکتور عبور می کند و سپس به داخل
راکتور هدایت می شود.
روش
طراحی دوم، قراردادن مشعل ها در داخل راکتور است. هوای داغ یا از خود مشعل
خارج می شود یا اینکه در اثر ایجاد قوس الکتریکی در داخل راکتور گرم می
شود. در طراحی دیگری مشعل در مسیر ورود پسماند به راکتور و در مسیر بازچرخش
پسماند به راکتور قرار دارد. گاز مصنوعی تولید شده در راکتور می تواند
بلافاصله سوزانده شود یا اینکه ابتدا مورد تصفیه قرار بگیرد.
سیستم
های فعلی با ظرفیت 83 تن در روز در حال کار است درحالیکه اجزای خرد شده
اتومبیل همراه با پسماند خشک به عنوان مواد ورودی به کار می روند. ظرفیت
سیستم می تواند با نصب سیستم های موازی افزایش یابد. همینطور حداقل ظرفیت
حرارتی برای ورودی یک سیستم خودکفا بیش از 1000 کیلوژول بر کیلوگرم گزارش
شده است.
به
دلیل حرارت بالای موجود در راکتور پلاسما تبدیل کربن آلی با راندمان حدود
100 درصد صورت می گیرد، همینطور حرارت بالای راکتور باعث ذوب کامل مواد غیر
آلی شده و در نتیجه خاکستر کاملاً پایداری را پدید می آورد. در مورد
انتشار گاز به محیط آنچه در مورد تکنولوژی های گازی کردن و پیرولیز حاکم
است در این جا صدق می کند.
کوره
اتفاقی که در این قسمت می‌افتد جالب است. کوره‌ها سیستم قفل هوا دارند که به زباله اجازه می‌دهد که داخل شود و مانع از خروج گازهای داغ به بیرون دستگاه و جو زمین می‌شود. محفظه‌ی کوره حداقل یک احتراق پلاسمایی در خود خواهد داشت که زباله را به قسمت‌های ریزتر می‌شکند. این احتراق‌ها معمولاً در بخش پایینی یعنی میانه‌های کوره قرار گرفتند. کوره یک سیستم زه‌کشی دارد که شیری در آن تعبیه شده و وقتی گاز در انباسشه می‌شود وسیستم بادی که اجازه‌ی خروج گاز را از این قسمت می‌دهد. با توجه به دمای بالا، کوره‌ها از مواد نسوز ساخته می‌شوند و اغلب سیستم سردسازی با آب‌سرد هم دارند.
زه‌کشی سرباره و پس‌سوزها
مذاب در کف کوره ته نشین می‌شود و کمک می‌کند دما همچنان بالا مانده و چرخه گازی حفظ شود. در مواردی زباله‌ها باید از کوره خارج شوند. تعدادی از کوره‌ها در ارتفاع مشخصی قرار دارند و انواع دیگر از یک شیر بجای لوله دودکش استفاده میکنند. درهر دو حالت زباله از کوره خارج می‌شود و مخزن خنک می‌شود.
تهویه گازی
کوره سیستم تهویه هم دارد که اجازه خروج عناصر گازی شده را از دستگاه می‌دهد (پس‌سوزها و مخزن‌های تمیز‌کننده گاز هم این تهویه را دارند).
پس‌سوز
گازها می‌توانند از مخزن دومی هم عبور کنند که گاز طبیعی در آنها مشتعل شده و مواد ارگانیک در گازها را می‌سوزاند. سپس این گازهای فوق‌العاده داغ از مولد بخار بازیابی گرما خواهند گذشت که آب‌گرم به بخار تبدیل می‌شود. پس از آن، این بخار توربین را به حرکت درآورده و برق تولید می‌شود.
تمیز‌کننده گازی
معمولاً گازهای کوره وارد محفظه‌ای می‌شوند که سرد شده و با آب پاک شده است. گازها از اسپری آب عبور میکنند که آلودگی‌های گاز را می‌گیرد. یک دستگاه فیلتر گازهای اسیدی را خنثی را می‌کند. اسید‌ها در گازها و پایه‌های کوره‌ها در فیلتر به‌صورت نمک‌های ساکن ترکیب‌می‌شوند. گازهای سرد . تمیز مسیرشان را در دستگاه ادامه می‌دهند. مسیر بعدی معمولاً توربین گازی است که به مولد برق متصل است. برخی دستگاه‌ها گرمای ناشی از مولد را با توربین بخار مهار میکنند. کاردکرد این بخش درست مثل پس‌سوز است.
اگر اگر بخشی از یک پس‌سوز استفاده کند، گازهای باقیمانده باید از هر نوع ماده مضری پاک‌سازی شوند. بسیاری مدل‌ها مجهز به سیستم پاک‌کننده خشک هستند که پودر کربن را درون کاز تزریق کرده و جیوه را بزداید. جیوه عنصری سمی است. گازهای که از فیلتر می‌گذرند و ذرات مضری چون سرب را فیلتر میکنند. زمانی که گازها تمیز می‌شوند، به سمت دودکش هدایت می‌شوند که به جو زمین و هوای آزاد راه دارد.