High-Voltage Solutions cho tái chế vật liệu

Tại Thụy Sĩ, hiện có 29 nhà máy thải thành năng lượng (WTE), đốt tất cả các chất thải không thể tái chế theo cách thân thiện với môi trường.

Tuy nhiên, không phải mọi thứ đều kết thúc trong ngọn lửa: khoảng 100 kg xỉ chứa các thành phần chưa cháy được tạo ra cho mỗi người mỗi năm. Xỉ thường được chôn lấp, nhưng nó vẫn chứa các vật liệu có giá trị. Chuyên gia “chất thải thành giá trị” Selfrag AG đang giải quyết vấn đề này: công ty đã xây dựng một nhà máy thí điểm ở Full-Reuenthal, Aargau, nơi một quy trình đặc biệt được sử dụng để thu hồi các tài nguyên như kim loại - ví dụ: sắt, nhôm hoặc đồng - và khoáng sản từ xỉ. “Thìa, tiền xu hai franc, vít - hầu như không có thứ gì không rơi vào thùng rác. Chúng tôi đã thực hiện sứ mệnh của mình là thu hồi càng nhiều vật liệu có giá trị càng tốt từ xỉ”, Jürgen Kalke, một kỹ sư điện tại Selfrag giải thích.

Một phương pháp điều trị đặc biệt tinh vi

Tại Full-Reuenthal, Selfrag hiện đang xử lý 35.000 tấn xỉ mỗi năm từ các nhà máy chuyển chất thải thành năng lượng ở Turgi, Renergia Luzern và Buchs. Cái gọi là xỉ thô được đổ vào hầm chứa vật liệu và được vận chuyển bằng cần cẩu vào “Grizzly”, một rây sàng lọc khá lớn, nơi các mảnh lớn nhất được giữ lại. Từ đó, nó di chuyển qua hệ thống băng tải vào nhà máy mô-đun “Waste-to-Value”. Các bộ phận kim loại nhẹ được loại bỏ bằng cách sử dụng bộ tách từ tính và xỉ được sàng cho đến khi phần mục tiêu, với các thành phần không lớn hơn 40 mm, vẫn còn. Phần còn lại được phân loại bằng tay, để lộ vật liệu chưa cháy, được gửi trở lại nhà máy thải thành năng lượng. Kalke giải thích: “Mục tiêu của chúng tôi là thu hồi kim loại và vật liệu gốm chiếm 50% xỉ thô được giao.

Nhờ sự phân mảnh điện áp cao tự phát triển, Selfrag có thể thu hồi các vật liệu có giá trị hơn khoảng 20% từ xỉ so với các nhà máy khác.

Phần mục tiêu sau đó đi qua một số màn hình khô và ướt và được phân loại theo kích thước và mật độ. Một phần đi vào trung tâm của nhà máy: hai máy phát điện 3,5 tấn, được phát triển và cấp bằng sáng chế bởi Selfrag, tiếp tục tách vật liệu bằng cách sử dụng các xung điện áp cao giống như tia chớp. Với hệ thống tụ điện, chúng đạt điện áp 200 kV và phóng điện tới 20 lần mỗi giây. Những phóng điện này xảy ra trong nước và tạo ra dòng điện rất cao. Dòng điện di chuyển dọc theo ranh giới hạt của vật liệu, tách chúng một cách chọn lọc, được hỗ trợ bởi sóng xung kích. Kalke nhấn mạnh: “Sự phân mảnh điện áp cao làm cho quá trình xử lý của chúng tôi trở nên độc đáo và cho phép chúng tôi thu hồi vật liệu nhiều hơn khoảng 20% so với các nhà máy khác.

Siemens đã hỗ trợ chúng tôi trong một thời gian dài. Thông thường, các linh kiện điện tử không được chứng nhận để sử dụng trong môi trường điện áp cao, vì vậy chúng tôi tự mình kiểm tra các bộ phận này - các sản phẩm của Siemens hoạt động rất tốt trong bối cảnh này.

Joseph Mullis, Kỹ sư điện, SF Kỹ thuật điện

Cách tiếp cận từng bước trong một môi trường đầy thách thức

Việc thu hồi các vật liệu có giá trị rất phức tạp và đòi hỏi khắt khe — vì vậy không có gì đáng ngạc nhiên khi toàn bộ nhà máy được trang bị hơn 900 thiết bị hiện trường, chẳng hạn như động cơ, van và cảm biến. “Siemens đã hỗ trợ chúng tôi trong một thời gian dài. Thông thường, các linh kiện điện tử không được chứng nhận để sử dụng trong môi trường điện áp cao, vì vậy chúng tôi tự mình phải trải qua các thử nghiệm nghiêm ngặt này - các sản phẩm của Siemens hoạt động rất tốt trong bối cảnh này.

Kỹ thuật của nhà máy được xử lý bởi công ty tự động hóa SF Elektro-engineering AG. “Chúng tôi đã lo mọi thứ — từ lập kế hoạch điện và mua sắm vật liệu đến lập trình phần mềm cho bộ điều khiển, ổ đĩa và WinCC, cũng như các giao diện với các hệ thống bên ngoài, cho đến vận hành”, Josef Mullis, Kỹ sư điện tại SF Elektro-Engineering tóm tắt, mô tả dự án đầy tham vọng. Việc nhà máy được hoàn thành đúng tiến độ là nhờ vào tầm nhìn xa của Đối tác Giải pháp Siemens từ Flums: “Trong và sau đại dịch, chúng tôi đã dự trữ kho của mình với các thành phần quan trọng nhất, cho phép chúng tôi cung cấp Selfrag kịp thời,” Mullis nhớ lại. Kalke xác nhận rằng kế hoạch chủ động này là một lợi thế lớn. Thiết kế mô-đun của nhà máy cũng tỏ ra hiệu quả: “Trong khi các thợ điện vẫn đang làm việc về hệ thống dây điện ở một khu vực, chúng tôi đã có thể thử nghiệm các mô-đun nhà máy khác. Cách tiếp cận từng bước này cũng được chứng minh là một lợi thế lớn trong thời gian vận hành ba tháng. Một thách thức là điều kiện môi trường khắc nghiệt trong hội trường lớn: bụi, hơi ẩm và khói axit trong không khí phải được tránh xa thiết bị đóng cắt bằng các biện pháp bảo vệ thích hợp.

Nhà máy sản xuất được điều khiển bởi CPU an toàn 1512F và S7-1517. Bộ điều khiển bổ sung của Siemens được lắp đặt trong ba mô-đun và các máy ép lọc trong nhà máy.