پلاسما چيست

1- پيش گفتار
معضل دفع زباله يکي از مشکلات قرن حاضر است. هرچند اجزاء زباله ارزشمند تلقي مي شود و زباله طلاي کثيف نام گرفته است ولي جهت خلاصي از اين معضل جوامع را به راهکارهاي مختلف واداشته است. يکي از پيشرفته ترين و پرهزينه ترين روش ها روش پلاسما است. اين روش براي همه نوع پسماند مخصوصاً براي پسماندهاي ويژه نظير زباله هاي بيمارستاني بکار برده مي شود.

2- پلاسما چيست؟

پلاسما گاز ساده اي است که دستگاه تبديل کننده (converter) آن را يونيزه مي کند سپس آن يک هادي الکتريکي موثر ويک ماده نوراني مثل قوس الکتريکي توليد مي کند که منبع انرژي زيادي است که به مواد پسماندها به عنوان انرژي پرتاوي منتقل مي شود. قوس در توده پلاسما در داخل راکتور مي تواند تا 30000 درجه فارنهايت (سه برابر حرارت سطح خورشيد) بالا رود. وقتي مواد پسماند در داخل راکتور در معرض انرژي شديد انتقالي قرار مي گيرد تهييج باندهاي مولکولي پسماندها بسيار زياد مي شود به نحوي که مولکول هاي مواد پسماندها شکسته شده وبه عناصر يا اتم هاي تشکيل دهنده تبديل مي شوند. جذب اين انرژي بوسيله مواد پسماندها است که باعث تجزيه پسماندها و فروپاشي مولکول هاي پسماند مي شود. دستگاه تبديل کننده پلاسما بوسيله کامپيوتر کنترل مي شود و به آساني قابل استفاده است و در فشار نرمال جو خيلي ايمن و کامل عمل مي کند.

3- سيستم چگونه کار مي کند؟

دستگاه تبديل کننده پلاسما شامل بخش هاي زير است:
- سيستم خوراک دهنده
- راکتور پلاسما
- جلا دادن گاز (تصفيه گاز)
- مرکز کنترل کامپيوتري
- سيستم برق رساني

1-3- سيستم خوراک دهنده
خوراک دادن به سيستم مي تواند به صورت جامد، مايع و گاز باشد و يا بطور همزمان مخلوطي از شکل هاي فوق به هر نسبت مي تواند باشد. پسماندهاي جامد بسته به ترکيبشان مي تواند پمپ شود با دستگاه ماپيچ تغذيه شود ويا با فشار به داخل راکتور وارد شود. دستگاه خرد کن در جلو دستگاه تغذيه مي تواند مفيد باشد تا سايز را کاهش دهد يا قبل از تغذيه جداسازي شود.
پسماندهاي مايع، شامل لجن، مي تواند بطور مستقيم به داخل دستگاه تبديل کننده پلاسما از ميان ديوار راکتور پلاسما از طريق يک افشانک (nozzle) مخصوص پمپ شود. يک دستگاه تغذيه کننده مايع طوري طراحي مي شود که با جامدات ورودي احتمالي نيز سازگاري داشته باشد. همچنين مواد گازي شکل ممکن است از طريق يک افشانک
(nozzle) طراحي شده به داخل راکتور پلاسما منتقل شود.

2-3 راکتور پلاسما
راکتور پلاسما يک ظرف دو قسمتي استوانه اي شکل است که از فولاد ضد زنگ (stainless steel) ساخته شده و يک دريچه در سقف دارد که در ميان آن مشعل پلاسما قرار داده شده است. راکتور با ايزولاسيون و مواد سخت که باعث حد اکثر مقاومت در برابر انرژي داخلي شود وفولاد ضد زنگ مخزن را از گرماي شديد داخل راکتور حفظ کند پوشش داده مي شود. راکتور پلاسما با دستگاههاي نظارتي (شامل دوربين فيلمبرداري به نحوي که اپراتور بتواند بطور واقعي تصاوير داخل راکتور را ببيند تا به عمل اپراتور دستگاه تبديل کننده پلاسما کمک کند) و دريچه هائي براي وارد کردن مواد اوليه ويک دريچه خروجي براي حذف مواد ذوب شده اضافي، تجهيز شده است.
راکتور هاي کوچک تر طوري طراحي مي شوند که مواد ذوب شده را هر چند يک بار از طريق کج کردن بطور اتوماتيک در زمان بهره برداري طراحي مي شوند.
سيستم هاي ساخته شده اخير طوري طراحي شده اند که بهره برداري مواد ذوب شده بطور مداوم و بدون قطع عمليات سيستم با تنظيم سطح مواد ذوب شده در راکتور پلاسما قابل انجام است. اين سيستم بهره برداري ذوب مي تواند با دستگاه هاي مبدل پلاسما (در سايزهاي مختلف) انجام شود.
راکتورهاي پلاسما بطورويژه طراحي شده اند تا مواد اوليه طوري در راکتور قرارگيرد که ابتدا از ميدان انرژي پلاسما عبور کند و جداسازي کامل مولکولي انجام شود و سپس به بخش خروجي راکتور برسد. بعلاوه راکتور پلاسما در فشار منفي کم پايه گذاري شده است به نحوي که هيچ گازي به محيط تخليه نمي شود.
سيستم هاي مشعل پلاسما دستگاهي است که چندين سال است در صنايع متالورژي به منظورهاي مختلف استفاده مي شود. در نگهداري سيستم مبدل پلاسما مهمترين جنبه آن نياز به تعويض الکترودها هست که تقريبا هر300 تا500 ساعت کار بايد تعويض شوند. تعويض الکترود ظرف 30 دقيقه قابل انجام است بنابراين در حداقل زمان تعطيلي سيستم اين کار انجام مي شود.
سيستم مبدل پلاسما همچنين به يک مشعل مجهز شده است که اجازه مي دهد به اپراتور مشعل را در نقاط مختلف راکتورپلاسما هدف گيري کند. اين سيستم به اپراتور اجازه مي دهد که مواد اوليه را با سرعت و راندمان مناسب به محض ورودشان به داخل راکتورتصفيه کند و از جامد شدن مواد مذاب بر ديواره هاي رکتور اجتناب شود.

3-3 سيستم تصفيه گاز
سيستم تصفيه گاز شامل 6 مرحله است:
- سيکلون جداساز با دماي بالا براي حذف ذرات ريز
- مرحله خاموش کردن (با بازيافت گرما در صورتي که مقرون به صرفه باشد)
- کاتريج (فشنگي) جمع کننده گرد وغبار براي حذف ذرات ريز

- دستگاه کاتاليتيکي انتخابي کاهش يا حذف اکسيدهاي نيتروژن (Nox)
- دستگاه اسکرابر ستوني براي حذف اسيدها و فلزات تصعيد شده
- جلادهي نهائي.

4-3- سيکلون جداساز با دماي بالا

مرحله اول فرايند تصفيه گاز مرحله قبل از خاموش کردن است که گاز پلاسما سرد مي شود. اين عمل با تزريق مستقيم آب از يک اسپري دراير معمولي دما را تقريباً از 1000 درجه سانتيگراد به 650 درجه مي رساند. گاز پلاسماسپس از داخل يک خط لوله مقاوم به سمت يک لوله معمولي يک سيکلون از جنس آلياژ مخصوص که در دماي بالا مقاوم و ايزوله است جريان مي يابد. هدف از اين سيکلون حذف ذرات و برگرداندن آن ها به راکتور پلاسما مي باشد.
5-3- خاموش کردن
سپس گاز تبديل شده پلاسما به سمت يک اسپري دراير جريان مي يابد که طراحي شده است که دماي گاز را بسرعت از 650 تا 120 درجه سانتيگراد کاهش دهد. اهميت اين کاهش دما در امان ماندن از تشکيل دي اکسين ها و فوران ها است که محصول فرعي مزاحم ضايعات سوزهاست. اصولاً دي اکسين ها و فوران ها در دماي بخصوصي (330 – 190 درجه سانتيگراد) و در مدت زمان مشخصي تشکيل مي شود که با خاموش کردن سيستم از تشکيل آن ها جلوگيري مي شود.

6-3- دستگاه جمع کننده گرد وغبار فشنگي شکل
گاز پلاسما سپس به جمع کننده گردوغبار فشنگي شکل با دماي بالا و المنت هاي گرم شده که از تبديل شدن به مايع جلوگيري شود جريان مي يابد. اين واحد مي تواند بطور اتوماتيک با فشار باد به عقب جامدات جمع شده را به راکتور پلاسما منتقل نمايد.

7-3-احياء کاتاليتيکي انتخابي (SCR)
همراه با خارج شدن گرد وغبار از واحد جمع کننده گرد وغبار، گاز پلاسما مجدداً تا حدود 310 درجه سانتيگراد گرم مي شود براي احياء کاتاليتيکي انتخابي NOx در يک واحد استاندارد طراحي شده براي اين منظور هيدروژن موجود در گاز پلاسما با اکسيدهاي نيتروژن NOx واکنش ميدهد و گاز نيتروژن و آب تشکيل مي دهد. در مواقعي که در گاز پلاسما هيدروژن وجود ندارد ( براي مثال درزمان شروع وقتي که مواد فرايند حاوي کربن نباشد ) اوره افزوده مي شود تا NOx
احياء شود.

8-3-پکيج (بسته) اسکرابر ستوني
در زمان خروج مواد مرحله احياء کاتاليتيکي انتخابي، گاز پلاسما با تزريق مستقيم آب تحت فشار خاموش شدن نهائي قرار ميگيرد تا دما را تا زير 50 درجه سانتيگراد کاهش دهد. و شرايط رابراي حذف گازهاي اسيدي در يک پکيج اسکرابر ستوني افقي استاندارد فراهم مي کند. مواد معدني ديگردر مايع اسکرابر مانند يون هاي عمومي شامل کلرايد، فلورايد، سولفات، فسفات، سديم و کلسيم حل مي شوند. براي مديريت تشکيل نمک ها محلول اسکرابر حذف و با آب شيرين دوباره پر مي شود. فاضلاب معمولاً قبل از تخليه به فاضلاب شهر نياز به تصفيه بيشتري ندارد مگر اينکه بطور اتفاقي فلزات سنگين با غلظت زياد از طريق خوراک دهي به سيستم وارد شود. تقريباً 75% فلزات موجود در پسماندها وبه همراه پسماندها ذوب و تبخير مي شوند ودر گاز هاي پلاسما وارد مي شوند ودر آنجا در اسکرابرو فيلتر کربن گرفتار مي شوند (در زير مشاهده کنيد). فاضلاب همچنين حاوي ذرات زير يک ميکرون مي باشد.

سرانجام يک فن با سرعت متغير و استاندارد در خروجي تصفيه گاز، گاز پلاسمارا از ميان کل سيستم مي کشد و يک حالت ثابت با يک فشار کم قدرت در داخل رکتور پلاسما پايه گذاري مي کند.
سيستم به نحوي طراحي شده است که بطور ساده بهره برداري مي شود سطح مهارت اپراتور لازم نيست که خيلي بالاتر از کسي که يک تکنيک متوسط دارد باشد.

برگرفته از سايت موژ

پلاسما چيست

مطالب مشابه :

پلاسما و پزشکی

پلاسما چيست

زباله بدهید، برق بگیرید

پلاسما، روش نوین دفع پسماند

ایا سطل زباله شما می تواند بحران انرژی را حل کند؟

آیا سطل زباله شما می تواند بحران انرژی را حل کند؟

انواع زباله و روش های دفع آن

دفع زباله های بیمارستانی

معرفی رشته مهندسی پلاسما