علوم و فنون جدید

 نظرسنجي شماره 1
در مورد كدام‌يك از موضوعات مطرح شده مايل به كسب اطلاعات بيشتر هستيد؟






ارائه نظر 
 مبدل‌هاي پلاسمايي - قسمت اول
مبدل‌هاي پلاسمايي - قسمت اول
كوره‌هاي حرارتي، نابود كردن زباله‌ها، احتراق پلاسمايي
مطلب قبلی: علوم سیاره‌ای   مطلب بعدی: مبدل‌هاي پلاسمايي - قسمت دوم


 

 

 

 

 

 در سريال قديمي بازگشت به آينده شخصيتي بنام Doc Brown بود كه زباله‌ها را در آقاي فيوژن (Mr. Fusion) مي‌ريخت كه با اين كار انرژي مي‌گرفت. اين روبات خانگي همچنان يك داستان علمي‌- تخيلي است كه شايد در قرن 21 به آن نزديك‌تر شده باشيم. مي‌توانيم از اين زباله‌ها برق خانگي توليد كنيم. مبدل‌هاي پلاسمايي دقيقاً اين كار را انجام مي‌دهند.

در سطوح پايه‌اي مبدل‌هاي پلاسمايي در وقاع مشعل‌هايي هستند كه براي اينكار هم مي‌توانند مورد استفاده قرار گيرند. در مشعل پلاسمايي از گاز و الكترود‌هاي قوي براي توليد پلاسمايي استفاده مي‌شود كه گاهي آن را حالت چهارم ماده مي‌نامند. پلاسما گاز يونيزه است. به عبارت بهتر الكترون‌ها در ميدان مغناطيسي جريان حمل مي‌كنند. بر روي زمين ميدان‌هاي پلاسمايي را در رعد و برق هميشه مي‌بينيم. دماي توليد شده توسط يك مشعل پلاسمايي داغ‌تر از خورشيد است (دمايي بيش از 6000 درجه سلسيوس دارد).

دراين گستره دمايي،‌ زباله هيچ شانسي براي باقي‌ماندن ندارد. مولكول‌ها درفرايندي بنام تجزيه مولكولي شكسته مي‌شوند. وقتي مولكول‌ها وقتي انرژي آنقدر بالاست كه چنين مشعل پلاسمايي درست كند، قيد‌هاي مولكولي شكسته شده و از هم جدا مي‌شوند. چيزي كه باقي مي‌ماند عناصري هستند كه مولكول‌ها را مي‌سازند. مثلاً سيانيد از اتم‌هاي كربن و نيتروژن تشكيل شده است.

مولكول‌هاي ارگانيك (كربني) فرار مي‌كند يا تبديل به گاز مي‌شوند. اين تبديل فاز گازي (syngas) را مي‌توان به عنوان يك سوخت استفاده كرد. البته بسته به تميز بودن تركيبات از نظر زيستي و آلودگي. تركيبات غيرارگانيك ذوب شده و فرار مي‌كنند يا تبديل به يك ماده سخت و شيشه‌اي مي‌شوند. فلزات ذوب شده هم ذوب شده و با بقيه مواد غيراُرگانيك تركيب مي‌شوند (slag  يعني  سرباره  اين  ناميده مي‌شود).

برخلاف كوره‌هاي زباله سوز كه از احتراق براي شكستن پيوندهاي زباله‌ها استفاده مي‌كنند، هيچ احتراق (combustion) و يا اكسيداسيوني در كار نيست. گرماي مبدل‌هاي پلاسمايي باعث تجزيه احتراقي (pyrolysis) مي‌شود كه باعث شكستن ماده ارگانيك مي‌شود. مشعل‌هاي پلاسمايي به اكسيداسيون نياز دارند در حالي كه تجزيه احتراقي خير.

مبدل‌هاي پلاسمايي تقريباً هر نوع زباله‌اي را مي‌توانند از بين ببرند. تجزيه مواد شيميايي به اين روش مي‌تواند بسيار ايمن‌تر از سوختن در دماهاي كمتر باشد. تنها تركيبي كه قابل شكستن نيست ماده راديواكتيوهاي سنگين هستند. همان موادي كه در پيل‌هاي سوختي رآكتور مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اگر اين نوع ماده را در مبدل بيندازيد، دو اتفاق ممكن است بيفتد:‌ آتش بگيرد يا منفجر شود!

 

ساختار مبدل‌هاي پلاسمايي

 

اخيراً گياهان پلاسمايي ساتانداردسازي نشده‌اند. شركت‌هاي مختلف مدل‌هاي مختلفي از اين دستگاه ساخته‌اند و بسياري از اينها بنا به سفارش مشتري هستند. ولي همچنان تمام مبدل‌ها چند بخش مشترك دارند:

 

 

نقاله

براي اينكه مبدل را با زباله تغذيه كنيم، تمام مبدل‌ها بخش حمل‌كننده دارند. زباله در اين حمل‌كننده بارگذاري مي‌شود و بوسيله‌ي پيستون به كوره رانده مي‌شود (يا اگر دستگاهي مجهز به پيش‌عملكرد بود وارد آن مي‌شود).

 

 مكانيسم پيش‌عملكرد

اگرچه احتراق پلاسمايي مي‌تواند پسمان‌ها را بدون پيش‌عملكرد بشكند، بيشتر دستگاه‌هاي پلاسمايي چنين بخشي را در خود دارند كه تأثير و بازدهي مبدل را بالاتر مي‌برد. طرح‌هايي هم هستند كه از چرخ دنده و خرد كن براي كاهش اندازه‌ي قطعات زباله‌ها در مسيرشان به سمت كوره استفاده مي‌كنند. احتراق پلاسمايي مي‌تواند با اين روش قطعات كوچك‌تر را سريع‌تر بشكند.



كوره

اتفاقي كه در اين قسمت مي‌افتد جالب است. كوره‌ها سيستم قفل هوا دارند كه به زباله اجازه  مي‌دهد كه داخل شود و مانع از خروج گازهاي داغ به بيرون دستگاه و جو زمين مي‌شود. محفظه‌ي كوره حداقل يك احتراق پلاسمايي در خود خواهد داشت كه زباله را به قسمت‌هاي ريزتر مي‌شكند. اين احتراق‌ها معمولاً در بخش پاييني‌  يعني ميانه‌هاي كوره قرار گرفتند. كوره يك سيستم زه‌كشي دارد كه شيري در آن تعبيه شده و وقتي گاز در انباسشه مي‌شود وسيستم بادي كه اجازه‌ي خروج گاز را از اين قسمت مي‌دهد. با توجه به دماي بالا، كوره‌ها از مواد نسوز ساخته مي‌شوند و اغلب سيستم سردسازي با آب‌سرد هم دارند.

زه‌كشي سرباره و پس‌سوزها

 

مذاب در كف كوره ته نشين مي‌شود و كمك مي‌كند دما همچنان بالا مانده و چرخه گازي حفظ شود. در مواردي  زباله‌ها بايد از كوره خارج شوند. تعدادي از كوره‌ها در ارتفاع مشخصي قرار دارند و انواع ديگر از يك شير بجاي لوله دودكش استفاده مي‌‌كنند. درهر دو حالت زباله از كوره خارج مي‌شود و مخزن خنك مي‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

تهويه گازي

كوره سيستم تهويه هم دارد كه اجازه خروج عناصر گازي شده را از دستگاه مي‌دهد (پس‌سوزها و مخزن‌هاي تميز‌كننده گاز هم اين تهويه را دارند).

 

 

 

 

 

پس‌سوز

گازها مي‌توانند از مخزن دومي هم عبور كنند كه گاز طبيعي در آن‌ها مشتعل شده و مواد ارگانيك در گازها را مي‌سوزاند. سپس اين‌ گازهاي فوق‌العاده داغ از مولد بخار بازيابي گرما خواهند گذشت كه آب‌گرم به‌ بخار تبديل مي‌شود. پس از آن، اين بخار توربين را به حركت درآورده و برق توليد مي‌شود.

 

 

 

 

 

 

 

تميز‌كننده گازي

معمولاً گازهاي كوره وارد محفظه‌اي مي‌شوند كه سرد شده و با آب پاك شده است. گازها از اسپري آب عبور مي‌كنند كه آلودگي‌هاي گاز را مي‌گيرد. يك دستگاه فيلتر گازهاي اسيدي را خنثي را مي‌كند. اسيد‌ها در گازها و پايه‌هاي كوره‌ها در فيلتر به‌صورت نمك‌هاي ساكن تركيب‌مي‌شوند. گازهاي سرد . تميز مسيرشان را در دستگاه ادامه مي‌دهند. مسير بعدي معمولاً توربين گازي است كه به مولد برق متصل است. برخي دستگاه‌ها گرماي ناشي از مولد را با توربين بخار مهار مي‌كنند. كاردكرد اين بخش درست مثل پس‌سوز است.

اگر اگر بخشي از يك پس‌سوز استفاده كند، گازهاي باقيمانده بايد از هر نوع ماده مضري پاك‌سازي شوند. بسياري مدل‌ها مجهز به سيستم پاك‌كننده خشك هستند كه پودر كربن را درون كاز تزريق كرده و جيوه را بزدايد. جيوه عنصري سمي است. گازهاي كه از فيلتر مي‌گذرند و ذرات مضري چون سرب را فيلتر مي‌كنند.  زماني كه گازها تميز مي‌شوند، به ‌سمت دودكش هدايت مي‌شوند كه به جو زمين و هواي آزاد راه دارد.

 

 

 


 

مطلب قبلی: علوم سیاره‌ای   مطلب بعدی: مبدل‌هاي پلاسمايي - قسمت دوم


 

1390/12/9لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف

 فعاليت هاي علمي
 تماس با ما
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  2029
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  2029