نیروگاه زباله‌سوز Kwinana (Kwinana Energy Recovery) اولین تأسیسات زباله‌سوز در مقیاس بزرگ استرالیا است که در منطقه صنعتی کوینانا، حدود 40 کیلومتری جنوب پرت در غرب استرالیا، واقع شده است. این پروژه که توسط شرکت آسیونا (Acciona) اداره می‌شود، با هدف تبدیل زباله‌های غیرقابل بازیافت به انرژی الکتریکی و کاهش وابستگی به دفن زباله طراحی شده است. نیروگاه با ظرفیت پردازش سالانه 460,000 تن زباله، قادر به تولید 38 مگاوات برق پایه (baseload) است که می‌تواند نیاز بیش از 50,000 خانوار را تأمین کند. این پروژه با سرمایه‌گذاری 700 میلیون دلار استرالیا و حمایت مالی از آژانس انرژی تجدیدپذیر استرالیا (ARENA) و شرکت مالی انرژی پاک (CEFC) ساخته شده و در سال 2025 به بهره‌برداری کامل خواهد رسید.
Kwinana چگونه کار می‌کند؟
نیروگاه زباله‌سوز Kwinana از فناوری احتراق رنده متحرک (moving grate combustion) استفاده می‌کند که زباله‌های غیرقابل بازیافت را به‌صورت حرارتی پردازش کرده و انرژی حاصل را به بخار تبدیل می‌کند. این بخار توربین‌های بخار را به حرکت درآورده و برق تولید می‌کند. زباله‌های ورودی شامل زباله‌های جامد شهری (MSW)، زباله‌های تجاری و صنعتی (C&I) و زباله‌های ساختمانی و تخریب پیش‌مرتب‌شده هستند.
فلزات از خاکستر باقی‌مانده جدا شده و بازیافت می‌شوند، در حالی که سایر محصولات جانبی به‌عنوان مصالح ساختمانی بازاستفاده می‌شوند. سیستم پیشرفته تصفیه گازهای خروجی (flue gas cleaning) اطمینان می‌دهد که آلاینده‌ها به حداقل برسند و استانداردهای زیست‌محیطی سخت‌گیرانه استرالیا رعایت شوند. این فرآیند نه‌تنها زباله را از محل‌های دفن دور نگه می‌دارد، بلکه انرژی تجدیدپذیر تولید می‌کند.
بررسی فنی نیروگاه Waste-to-Energy کوینانا
نیروگاه Kwinana شامل دو خط احتراق با ظرفیت هر خط 600 تن در روز است که در مجموع 460,000 تن زباله در سال را پردازش می‌کنند. هر خط مجهز به کوره با رنده متحرک، بویلر عمودی با سیستم کاهش انتخابی غیرکاتالیزوری (SNCR) و سیستم تصفیه گاز خشک یا نیمه‌خشک است که انتشار آلاینده‌ها را کاهش می‌دهد. توربین بخار Doosan Skoda DST-G20 با ظرفیت 45 مگاوات (خالص 38 مگاوات) برق تولید می‌کند. این نیروگاه همچنین دارای تأسیسات تولید آجر از خاکستر و آزمایشگاه برای نظارت بر فرآیندها است. طراحی مهندسی توسط IDOM انجام شده و Ramboll به‌عنوان مهندس مالک (Owner’s Engineer) بر طراحی، ساخت و راه‌اندازی نظارت دارد. این فناوری‌ها با استانداردهای بین‌المللی، به‌ویژه استانداردهای اروپایی، همخوانی دارند.
چگونه زباله تبدیل به برق می‌شود؟
فرآیند تبدیل زباله به برق در نیروگاه زباله‌سوز Kwinana شامل چند مرحله است. ابتدا زباله‌های ورودی در سالن دریافت تخلیه شده و به کوره‌های رنده متحرک منتقل می‌شوند. در کوره، زباله‌ها در دمای بالا (حدود 850-1100 درجه سانتی‌گراد) سوزانده می‌شوند و انرژی حرارتی آزاد می‌کنند. این حرارت آب را در بویلر به بخار تبدیل می‌کند. بخار با فشار بالا توربین‌های بخار را به حرکت درآورده و ژنراتورها برق تولید می‌کنند. گازهای خروجی از طریق سیستم تصفیه پیشرفته (شامل فیلترهای کیسه‌ای و تزریق کربن فعال) پاک‌سازی شده و فلزات از خاکستر جدا می‌شوند. برق تولیدی به شبکه برق غرب استرالیا (Western Power Grid) صادر می‌شود. این فرآیند تا 95 درصد انرژی موجود در زباله را بازیابی می‌کند.
ظرفیت تولید برق در نیروگاه زباله‌سوز Kwinana
نیروگاه Kwinana ظرفیت تولید 38 مگاوات برق پایه را دارد که سالانه حدود 315 گیگاوات‌ساعت انرژی الکتریکی تولید می‌کند. این میزان برق برای تأمین نیاز بیش از 50,000 تا 58,000 خانوار کافی است، که معادل حدود 10 درصد از خانوارهای پرت است. نیروگاه به‌صورت 24 ساعته و 7 روز هفته کار می‌کند و تنها برای تعمیرات دوره‌ای (3 تا 4 بار در سال) متوقف می‌شود. راندمان الکتریکی ناخالص آن حدود 30.3 درصد است، که برای فناوری‌های زباله‌سوز استاندارد محسوب می‌شود. این ظرفیت تولید، Kwinana را به یکی از بزرگ‌ترین نیروگاه‌های زباله‌سوز در منطقه اقیانوسیه تبدیل کرده و نقش مهمی در تأمین انرژی تجدیدپذیر ایفا می‌کند.
فرآیند تبدیل زباله به انرژی
فرآیند تبدیل زباله به انرژی در نیروگاه زباله‌سوز Kwinana شامل دریافت زباله، احتراق، تولید بخار، تولید برق و مدیریت پسماند است. زباله‌ها ابتدا در انبار ذخیره شده و سپس به کوره‌های رنده متحرک تغذیه می‌شوند. احتراق با گاز طبیعی آغاز می‌شود تا دمای موردنیاز تأمین شود، سپس زباله‌ها به‌عنوان سوخت اصلی عمل می‌کنند. بخار تولیدشده در بویلر به توربین‌ها هدایت می‌شود و ژنراتورها برق تولید می‌کنند. خاکستر باقی‌مانده (حدود 10-20 درصد حجم اولیه زباله) پردازش شده و فلزات بازیافت می‌شوند، در حالی که خاکستر غیرفلزی برای تولید مصالح ساختمانی مانند پایه جاده و بلوک‌های عمرانی استفاده می‌شود. گازهای خروجی از طریق سیستم تصفیه پیشرفته پاک‌سازی می‌شوند تا انتشار آلاینده‌ها به حداقل برسد.
فناوری‌های مورد استفاده در نیروگاه زباله‌سوز Kwinana
نیروگاه Kwinana از فناوری رنده متحرک Keppel Seghers استفاده می‌کند که در بیش از 2000 تأسیسات زباله‌سوز در جهان به کار رفته است. این فناوری شامل کوره‌های با رنده‌های خنک‌شده با هوا و بویلرهای عمودی است که برای بازیابی انرژی بهینه طراحی شده‌اند. سیستم تصفیه گازهای خروجی شامل کاهش انتخابی غیرکاتالیزوری (SNCR)، فیلترهای کیسه‌ای، و تزریق کربن فعال و آهک برای حذف NOx، دیوکسین‌ها و فلزات سنگین است. توربین‌های بخار Doosan Skoda DST-G20 و ژنراتورهای الکتریکی نیز از فناوری‌های پیشرفته هستند. سیستم نظارت آنلاین انتشارات، داده‌ها را به‌صورت زنده به مقامات زیست‌محیطی گزارش می‌دهد تا انطباق با استانداردها تضمین شود. این فناوری‌ها با استانداردهای سخت‌گیرانه اروپا همخوانی دارند.
مدیریت زباله‌های شهری
نیروگاه زباله‌سوز Kwinana زباله‌های غیرقابل بازیافت از شهرهای آرمدال، کنینگ، گاسنلز، کوینانا، ماندورا، پرت جنوبی، و مناطق موری و سرپنتین-جارادال را دریافت می‌کند. این تأسیسات حدود 25 درصد از زباله‌های غیرقابل بازیافت پرت (پس از بازیافت) را پردازش می‌کند، که معادل 460,000 تن در سال است. قراردادهای 20 ساله با شوراهای محلی مانند Rivers Regional Council و شهر کوینانا تضمین می‌کند که زباله‌های شهری به‌صورت پایدار مدیریت شوند. این پروژه به جلوگیری از آلودگی آب‌های زیرزمینی در منطقه پرت، که به دلیل خاک شنی و وابستگی به آب زیرزمینی حساس است، کمک می‌کند.
کاهش دفن زباله با کمک نیروگاه زباله‌سوز Kwinana
نیروگاه Kwinana سالانه 460,000 تن زباله را از محل‌های دفن زباله دور نگه می‌دارد، که معادل 25 درصد از زباله‌های غیرقابل بازیافت پرت است. در استرالیا، سالانه 23 میلیون تن زباله به محل‌های دفن ارسال می‌شود و غرب استرالیا بالاترین نرخ تولید زباله سرانه را دارد. با پردازش زباله‌های شهری، تجاری و صنعتی، Kwinana به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از دفن زباله، مانند متان، کمک می‌کند. این نیروگاه همچنین با بازیافت فلزات و استفاده از خاکستر در مصالح ساختمانی، نرخ بازیافت را افزایش می‌دهد. این رویکرد با استراتژی زباله 2030 دولت غرب استرالیا برای حذف وابستگی به دفن زباله تا سال 2020 هم‌راستا است.
ساختار فنی سیستم احتراق در Kwinana
سیستم احتراق نیروگاه زباله‌سوز Kwinana از دو کوره با رنده متحرک خنک‌شده با هوا تشکیل شده که هر کدام ظرفیت پردازش 600 تن زباله در روز را دارند. رنده‌های متحرک زباله‌ها را به‌آرامی جابه‌جا کرده و از احتراق کامل اطمینان می‌دهند. کوره‌ها در دمای 850-1100 درجه سانتی‌گراد کار می‌کنند و با گاز طبیعی برای شروع احتراق پشتیبانی می‌شوند. بویلرهای عمودی متصل به کوره‌ها، حرارت را به بخار با فشار بالا تبدیل می‌کنند. سیستم کاهش انتخابی غیرکاتالیزوری (SNCR) با تزریق آمونیاک، انتشار NOx را کاهش می‌دهد. طراحی این سیستم توسط Keppel Seghers انجام شده و برای بهینه‌سازی بازیابی انرژی و کاهش انتشارات به کار می‌رود.
تولید بخار و چرخش توربین‌ها
در نیروگاه Kwinana، حرارت حاصل از احتراق زباله در کوره‌ها، آب را در بویلرهای عمودی به بخار با فشار بالا (حدود 40 بار و 400 درجه سانتی‌گراد) تبدیل می‌کند. این بخار به توربین‌های بخار Doosan Skoda DST-G20 هدایت می‌شود که با ظرفیت 45 مگاوات طراحی شده‌اند. توربین‌ها به ژنراتورهای الکتریکی متصل هستند که برق تولید می‌کنند. پس از عبور از توربین، بخار در کندانسور خنک شده و به چرخه بازمی‌گردد. این فرآیند تولید برق با راندمان 30.3 درصد، انرژی موجود در زباله را به برق قابل استفاده تبدیل می‌کند. بخشی از بخار نیز برای فرآیندهای داخلی مانند پیش‌گرمایش استفاده می‌شود.
سیستم فیلتر و کنترل آلودگی
نیروگاه زباله‌سوز Kwinana مجهز به سیستم پیشرفته تصفیه گازهای خروجی است که شامل چندین مرحله است. ابتدا، سیستم کاهش انتخابی غیرکاتالیزوری (SNCR) اکسیدهای نیتروژن (NOx) را کاهش می‌دهد. سپس، فیلترهای کیسه‌ای ذرات معلق (PM) را حذف می‌کنند. تزریق کربن فعال و آهک، دیوکسین‌ها، فوران‌ها و فلزات سنگین را جذب می‌کند. گازهای خروجی از طریق یک دودکش دوگانه با نظارت مداوم خارج می‌شوند. سیستم نظارت آنلاین انتشارات، داده‌ها را به‌صورت زنده به مقامات زیست‌محیطی گزارش می‌دهد تا اطمینان حاصل شود که انتشارات در حد مجاز تعیین‌شده توسط دولت غرب استرالیا باقی می‌مانند. این سیستم با استانداردهای سخت‌گیرانه اروپا مطابقت دارد.
نوع زباله‌های ورودی
نیروگاه Kwinana زباله‌های غیرقابل بازیافت شامل زباله‌های جامد شهری (MSW)، زباله‌های تجاری و صنعتی (C&I) و زباله‌های ساختمانی و تخریب پیش‌مرتب‌شده را پردازش می‌کند. این زباله‌ها از شوراهای محلی مانند کوینانا، پرت جنوبی و ماندورا و همچنین مشتریان تجاری تأمین می‌شوند. زباله‌های خطرناک یا قابل بازیافت (مانند پلاستیک‌های قابل بازیافت یا مواد آلی) پذیرفته نمی‌شوند. زباله‌های ورودی باید استانداردهای خاصی را رعایت کنند تا از آسیب به کوره‌ها یا افزایش انتشارات جلوگیری شود. این نیروگاه با قراردادهای بلندمدت با شوراهای محلی، جریان ثابتی از زباله‌ها را تضمین می‌کند.
مزایای زیست‌محیطی نیروگاه
نیروگاه زباله‌سوز Kwinana مزایای زیست‌محیطی قابل توجهی ارائه می‌دهد. این تأسیسات سالانه 460,000 تن زباله را از محل‌های دفن دور نگه می‌دارد و انتشار گازهای گلخانه‌ای مانند متان را کاهش می‌دهد. ارزیابی چرخه حیات (LCA) نشان می‌دهد که این نیروگاه سالانه 400,000 تا 486,000 تن CO2 را در مقایسه با دفن زباله و تولید برق از سوخت‌های فسیلی کاهش می‌دهد، که معادل حذف 85,000 خودرو از جاده‌های پرت است. بازیافت فلزات و استفاده از خاکستر در مصالح ساختمانی، نرخ بازیافت را افزایش می‌دهد. تولید برق پایه تجدیدپذیر نیز وابستگی به سوخت‌های فسیلی را کاهش می‌دهد، که در سال 2019 حدود 93 درصد از انرژی استرالیا را تأمین می‌کردند.
آیا نیروگاه Kwinana راه‌حلی پایدار برای مدیریت زباله است؟
نیروگاه Kwinana با کاهش دفن زباله، تولید برق تجدیدپذیر و بازیافت فلزات و مصالح، راه‌حلی پایدار برای مدیریت زباله ارائه می‌دهد. این پروژه با استراتژی زباله 2030 غرب استرالیا هم‌راستا است و به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند. با این حال، پایداری آن به عواملی مانند کیفیت زباله‌های ورودی، ادامه بازیافت و توسعه زیرساخت‌های تجدیدپذیر بستگی دارد. در حالی که این نیروگاه نمی‌تواند جایگزین کامل بازیافت یا کاهش زباله شود، مکمل مهمی برای استراتژی‌های مدیریت زباله (مانند کاهش، استفاده مجدد و بازیافت) است. موفقیت آن در کاهش 25 درصد از زباله‌های پرت و تأمین انرژی پاک، الگویی برای دیگر شهرهای استرالیا فراهم می‌کند. با این حال، گسترش این فناوری نیازمند سرمایه‌گذاری و پذیرش عمومی است.
منبع: ابرار صنعتی
