Solutions wysokonapięciowe do recyklingu materiałów

Obecnie w Szwajcarii działa 29 zakładów wytwarzania odpadów do energii (WTE), które spalają wszystkie odpady, które nie nadają się do recyklingu w sposób przyjazny dla środowiska.

Jednak nie wszystko kończy się w płomieniach: rocznie generuje się około 100 kg żużla zawierającego niespalone składniki na osobę. Żużel jest zwykle składowany, ale nadal zawiera cenne materiały. Specjalista „Waste-to-Value” Selfrag AG zajmuje się tym problemem: firma zbudowała pilotażowy zakład w Full-Reuenthal w Aargau, gdzie stosuje się specjalny proces odzyskiwania zasobów takich jak metale — np. żelazo, aluminium lub miedź — oraz minerały z żużla. „Łyżki, monety dwu franków, śruby — prawie nic, co nie trafi do śmieci. Naszą misją jest odzyskanie jak największej ilości cennych materiałów z żużla” - wyjaśnia Jürgen Kalke, inżynier elektryk w Selfrag.

Wyrafinowane specjalne traktowanie

W Full-Reuenthal Selfrag przetwarza obecnie 35 000 ton żużla rocznie z elektrowni odpadowo-energetycznych w Turgi, Renergia Luzern i Buchs. Tak zwany surowy żużel jest zrzucany do bunkra materiałowego i transportowany dźwigiem do „Grizzly”, dużego sita przesiewającego, gdzie zatrzymane są największe kawałki. Stamtąd przemieszcza się za pomocą systemów przenośników do modułowej instalacji „Waste-to-Value”. Lekkie części metalowe usuwa się za pomocą separatorów magnetycznych, a żużel przesiewany jest, aż pozostanie frakcja docelowa, z komponentami nie większymi niż 40 mm. Reszta jest sortowana ręcznie, odsłaniając niespalony materiał, który jest odsyłany z powrotem do elektrowni odpadów. „Naszym celem jest odzyskanie metali i materiałów ceramicznych stanowiących 50% dostarczonego surowego żużla” - wyjaśnia Kalke.

Dzięki samodzielnie opracowanej fragmentacji wysokiego napięcia Selfrag może odzyskać około 20% cenniejszych materiałów z żużla niż inne zakłady.

Frakcja docelowa przechodzi następnie przez kilka suchych i mokrych ekranów i jest klasyfikowana według wielkości i gęstości. Jedna frakcja wchodzi w serce zakładu: dwa 3,5-tonowe generatory, opracowane i opatentowane przez Selfrag, dodatkowo oddzielają materiał za pomocą błyskawicznych impulsów wysokiego napięcia. Dzięki układowi kondensatorowemu osiągają napięcie 200 kV i rozładowują się do 20 razy na sekundę. Zrzuty te występują w wodzie i generują bardzo wysoki przepływ prądu. Prąd przemieszcza się wzdłuż granic ziarna materiałów, selektywnie je oddzielając, wspomagany falą uderzeniową. „Fragmentacja wysokiego napięcia sprawia, że nasze przetwarzanie jest wyjątkowe i pozwala nam odzyskać około 20% więcej materiału niż inne zakłady” - podkreśla Kalke.

Siemens wspiera nas od dawna. Zazwyczaj komponenty elektroniczne nie są certyfikowane do użytku w środowiskach wysokiego napięcia, dlatego sami poddajemy części tym rygorystycznym testom — produkty Siemens działają bardzo dobrze w tym kontekście.

Józef Mullis, Inżynier elektryk, SF Elektrotechnika

Podejście krok po kroku w trudnym środowisku

Odzyskiwanie cennych materiałów jest skomplikowane i wymagające — nic więc dziwnego, że cały zakład jest wyposażony w ponad 900 urządzeń terenowych, takich jak silniki, zawory i czujniki. Siemens wspiera nas od dawna. Zazwyczaj komponenty elektroniczne nie są certyfikowane do użytku w środowiskach wysokiego napięcia, dlatego sami poddajemy te części tym rygorystycznym testom — produkty Siemens działają bardzo dobrze w tym kontekście”.

Inżynierią zakładu zajmowała się firma automatyki SF Elektro-engineering AG. „Zadbaliśmy o wszystko — od planowania elektrycznego i zakupu materiałów po programowanie oprogramowania dla sterowników, napędów i WinCC, a także interfejsów do systemów zewnętrznych, aż po uruchomienie” — podsumowuje Josef Mullis, inżynier elektryk w SF Elektro-engineering, opisując ambitny projekt. To, że zakład został ukończony zgodnie z harmonogramem, wynika z przewidywań partnera Siemens Solution z firmy Flums: „Podczas pandemii i po niej zaopatrzyliśmy nasz magazyn w najważniejsze komponenty, co pozwoliło nam szybko dostarczyć Selfrag” - wspomina Mullis. Kalke potwierdza, że to proaktywne planowanie było główną zaletą. Skuteczna okazała się również modułowa konstrukcja zakładu: „Podczas gdy elektrycy nadal pracowali nad okablowaniem w jednym obszarze, byliśmy już w stanie przetestować inne moduły zakładowe. To podejście krok po kroku okazało się również wielką zaletą w trzymiesięcznym okresie uruchomienia. Jednym z wyzwań były trudne warunki środowiskowe w dużej hali: kurz, wilgoć i kwaśne opary w powietrzu musiały być trzymane z dala od rozdzielnicy przy użyciu odpowiednich środków ochronnych”.

Zakład produkcyjny jest kontrolowany przez CPU bezpieczeństwa 1512F i S7-1517. Dodatkowe sterowniki Siemens są zainstalowane w trzech modułach, a filtry prasują wewnątrz zakładu.