การเผาขยะ

การเผาขยะ (อังกฤษ: Incineration) เป็นกระบวนการกำจัดขยะที่ใช้ความร้อนสูงเพื่อเผาไหม้ส่วนประกอบที่เป็นสารอินทรีย์ในขยะ

ปฏิกิริยาในเตาเผาขยะทุกแบบ แต่ละแบบมีรายละเอียดที่แตกต่างกัน

สิ่งที่เหลือจากการเผาคือความร้อน, ขี้เถ้า และแก๊สปล่องไฟ(Flue gas) ขี้เถ้าเป็นส่วนผสมของสารอนินทรีย์ อาจอยู่ในรูปของของแข็งหรือฝุ่นละอองที่มากับแก๊สปล่องไฟ แก๊สปล่องไฟต้องถูกทำให้สะอาดก่อนถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ ส่วนความร้อนที่ได้จากเตาเผา สามารถนำไปใช้ผลิตไฟฟ้าได้ การกำจัดขยะด้วยการเผาแล้วสามารถผลิตพลังงานขึ้นมาได้นี้ เป็นเทคโนโลยีที่เปลี่ยนขยะให้เป็นพลังงานวิธีหนึ่ง นอกเหนือจากการแปรสภาพเป็นแก๊ส(Gasification), การแปรรูปเป็นแก๊สด้วยวิธีพลาสมาอาร์ค (Plasma arc gasification) การแปรรูปเป็นน้ำมัน(pyrolysis) และการย่อยโดยไม่ใช้อากาศ(anaerobic digestion) แต่การกำจัดขยะโดยวิธีนี้ในบางครั้งก็ไม่ได้มีจุดประสงค์ในการนำพลังงานมาใช้

เตาเผาขยะแห่งหนึ่งในออสเตรีย มีสถาปัตยกรรมและภาพวาดเพื่อให้สบายตาแก่ชุมชน

ในหลายประเทศ รวมทั้งประเทศไทย ได้มีการวิพากย์วิจารณ์และการต่อต้านจากผู้เชี่ยวชาญและชาวบ้าน ถึงผลกระทบกับชุมชนโดยรอบ ไม่มีใครต้องการให้เตาเผาขยะอยู่ใกล้ชุมชนของตนเองอันเนื่องมาจากประสพการณ์ในอดีต

เศษขยะที่เหลือจากการเผา อาจมีน้อยกว่า 10% โดยปริมาตร ซึ่งดีกว่าการกำจัดขยะโดยวิธีฝังกลบและอาจนำส่วนที่เหลือนี้ไปใช้ประโยชน์ได้ ผลกระทบทางระบบนิเวศน์ก็น้อยกว่า เพราะเผาเสร็จก็จบเลย ไม่ต้องคอยดูอีก

การกำจัดขยะด้วยการเผามีข้อดีอีกอย่างคือ สามารถกำจัดของเสียที่มาจากการรักษาพยาบาลและของเสียที่มีพิษได้ ซึ่งของเสียดังกล่าว ไม่สามารถกำจัดได้ด้วยวิธีอื่น

เทคโนโลยี

เตาเผาขยะที่ทันสมัย จะต้องติดตั้งอุปกรณ์ลดมลภาวะเช่นต้วทำความสะอาดแก๊สปล่องไฟ เตาเผามีหลายชนิด เช่นแบบตะกรับเคลื่อนที่(ตะกรับ น. ดินเผาหรือเหล็กเป็นแผ่นเจาะเป็นรู ๆ สำหรับรองถ่านเพื่อให้ลมเดินผ่านได้ และขี้เถ้าตกลงข้างล่าง (โดยมากใช้กับเตาอั้งโล่หรือเตาหม้อนํ้าเรือกลไฟเป็นต้น), รังผึ้ง ก็ว่า; เหล็กทำเป็นซี่ ๆ มีด้ามจับ สำหรับปิ้งปลาเป็นต้นหรือตะแกรงเพื่อแยกขี้เถ้าออกด้านล่าง - พจนานุกรม ฉบับราชบัณฑิตยสถาน), แบบตะกรับอยู่กับที่, แบบเตาหมุน และแบบเตาเผาชนิดใช้ตัวกลางนำความร้อน (Fluidised bed)

เชิงตะกอน

แบบนี้ง่ายและธรรมดาที่สุดสำหรับขยะในครัวเรือนขนาดเล็ก โดยเอาเชื้อไฟและขยะซ้อนกันเป็นชั้นๆบนพื้นดิน แล้วจุดไฟเผาเลย การเผาแบบนี้ ไม่ควรทำในแหล่งชุมชน เพราะถ้ามีลมพัดอาจทำให้เกิดอัคคีภัย หรือเศษเขม่าไฟปลิวเข้าบ้านเรือนได้ นอกจากในพื้นที่นอกเมืองที่บางครั้งชาวบ้านต้องการเผาตอไม้หรือเศษตกค้างเพื่อเตรียมดินสำหรับการเพาะปลูก แต่ไม่ว่าจะทำการเผาขยะที่ไหน ควรใช้ความระมัดระวังที่สุด และควรขออนุญาตจากทางราชการก่อน

ถังเผา

ใช้ถังเหล็กขนาด 200 ลิตรเจาะรูด้านข้างให้อากาศเข้า ซึ่งจะปลอดภัยกว่าระบบแรก แม้มีลมพัด เปลวไฟและเศษขยะติดไฟก็จะถูกจำกัดอยู่ในถังเหล็กนี้ อย่างไรก็ตาม การกำจัดขยะของตนเองภายในบ้านควรต้องระมัดระวังเป็นอย่างมาก เพราะขยะบางชนิดอาจมีพิษหรือมีกลิ่นรบกวนชาวบ้านได้ ควรทำครั้งละน้อยๆจะดีกว่า และควรรับผิดชอบถ้าเกิดความเสียหายแก่ผู้อื่น และควรพิจารณาขออนุญาตจากทางราชการก่อน

แบบตะกรับเคลื่อนที่

การเคลื่อนที่ของตะกรับ ทำให้ขยะที่ถูกเผาเคลื่อนไปในห้องเผาใหม้ ถูกเผาได้อย่างสมบูรณ์มากยิ่งขึ้น เตาเผาแบบนี้บางทีถูกเรียกว่าเตาเผาขยะชุมชน (Municipal Solid Waste Incinerator) ขยะจะถูกป้อนด้วยเครนเข้าไปใน"คอหอย"ซึ่งเป็นปลายของตะกรับด้านหนึ่งที่อยู่ด้านบน จากนั้นตะกรับจะเลื่อนลง พาขยะไปที่ตะกรับด้านล่าง ต่อๆกันไปยังบ่อขี้เถ้าที่ปลายอีกด้านหนึ่ง ขี้เถ้าจะถูกคัดออกผ่านม่านน้ำ ของแข็งที่เผาไม่หมด จะตกลงที่พื้นด้านล่าง

 

รูปแสดงขยะชุมชนในห้องเผาของเตาแบบตะกรับเคลื่อนที่ ที่สามารถจัดการกับขยะ 15 ตันต่อชม. ในรูป จะเห็นรูในตะกรับที่ส่งเปลวไฟขึ้นมาทำให้เกิดการเผาเบื้องต้น

อากาศที่ใช้เผาไหม้ครั้งแรกบางส่วนไหลผ่านมาจากตะกรับด้านล่าง ทำหน้าที่เป่าตะกรับให้เย็นลงไปในตัวด้วย การทำให้ตะกรับมีอุณหภูมิลดลงก็เพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งให้ตะกรับ บางระบบมีการระบายความร้อนของตะกรับด้วยน้ำ

อากาศเผาไหม้ครั้งที่สอง จะถูกจ่ายให้หม้อต้มด้วยความเร็วสูงผ่านหัวฉีดเหนือตะกรับ อากาศนี้ทำให้แก๊สปล่องไฟถูกเผาไหม้อย่างสมบูรณ์ โดยให้อากาศหมุนไปมาเพื่อให้มันผสมกันไปกับอากาศและอ๊อกซเจนส่วนเกินได้ดียิ่งขึ้น

ตามข้อกำหนดของยุโรป แก๊สปล่องไฟต้องมีอุณหภูมิอย่างต่ำ 850°C เป็นเวลา 2 วินาที เพื่อกำจัดสารพิษให้หมด ดังนั้นจึงต้องมีตัวเผาสำรองเผื่อไว้ในกรณีอุณหภูมิในห้องเผาไม่ถึงข้อกำหนด จำเป็นต้องเพิ่มความร้อนด้วยเตาสำรองนี้

 

ห้องควบคุมระบบตะกรับเคลื่อนที่

จากนั้น แก๊สปล่องไฟจะถูกทำให้เย็นลงในส่วนของเตาที่เรียกว่า superheater ความร้อนจะถูกย้ายไปที่ไอน้ำ ทำให้ไอน้ำมีอุณหภูมิสูงประมาณ 400°C ที่ความดัน 40 bars ส่งเข้ากังหันผลิตไฟฟ้าต่อไป ณ จุดนี้ แก๊สปล่องไฟจะมีอุณหภูมิประมาณ 200°C และถูกส่งเข้าเครื่องทำความสะอาดก่อนปล่อยออกทางปล่องไฟสู่บรรยากาศภายนอก

แบบตะกรับอยู่กับที่

เป็นแบบดั้งเดิม มีตะกรับทำด้วยโลหะอยู่ด้านล่างของเตา ด้านล่างสุดเป็นบ่อขี้เถ้า ด้านบนมีช่องเปิดสำหรับใส่ขยะที่จะเผา อีกช่องหนึ่งอยู่ด้านข้างไว้เปิดเอาขยะที่ไม่ไหม้ไฟออกเรียกช่องนี้ว่า clinker

แบบเตาหมุน

ใช้โดยผู้บริหารท้องถิ่นหรือในโรงงานขนาดใหญ่ ประกอบด้วยห้อง 2 ห้อง ห้องแรกมีท่อทรงกระบอกเอียงทนความร้อนสูงไว้หมุนขยะเหมือนเครื่องซักผ้าฝาบน เพื่อเปลี่ยนขยะแข็งให้กลายเป็นแก๊สโดยวิธีการ votalization, ต้มกลั่นทำลาย และเผาไหม้บางส่วน การเผาไหม้อย่างสมบูรณ์จะเกิดในห้องที่สอง

กากที่เกิดจากการเผาจะลงมาจากเตาทรงกระบอกที่ปลายอีกด้านหนึ่ง ด้วยแรงลมจากแก็สปล่องไฟและแรงเหวี่ยง ขี้เถ้าจะตกลงบนตะกรับ ส่วนที่เหลือจากการเผาในห้องแรกได้แก่โลหะหนักและแก๊สต่างๆจะถูกส่งไปเผาอีกครั้งที่ห้องที่สอง

เตาเผาชนิดใช้ตัวกลางนำความร้อน(Fluidized bed)

เป็นเตาเผาที่ใช้ตัวกลางในการนำความร้อน ตัวกลางที่ใช้อาจเป็นแร่ควอทซ์ หรือทราย(dolomite) ขนาด 1 มิลลิเมตร ขยะมูลฝอยจะต้องถูกเตรียมมาก่อนโดยการย่อยให้มีขนาดเล็ก ตัวกลางจะถูกเตรียมการก่อนจนมีสภาวะที่อากาศเข้าไปแทรกอยู่ในตัวกลาง จึงค่อยใส่ขยะเข้าไปผสมในเตาเผาและใส่เชื้อเพลิงเผาใหม้ ทำการเผาไหม้ในสภาวะอากาศมากเกินพอ อุณหภูมิในเตาเผาระหว่าง 850 - 1,200°C ซึ่งไม่สูงเกินไป เตาเผาประเภทนี้เหมาะกับปริมาณขยะมูลฝอยขนาดน้อยๆ 1-5 ตันต่อวัน หรือมากๆถึง 25-100 ตันต่อชั่วโมง

ตัวกลางที่ผสมกับขยะจะถูกแขวนอยู่ในกระแสลมเหมือนกับเป็นของเหลว ทำให้ไหลเวียนรับความร้อนในเตาเผาได้เต็มที่

แบบพิเศษ

โรงงานเฟอร์นิเจอร์ที่มีขี้เลื่อยอาจต้องใช้เตาเผาที่มีการกำจัดฝุ่นที่มีส่วนผสมที่เป็นยางไม้หรือสารติดไฟอื่นๆ การเผาไหม้ต้องมีการควบคุม ต้องมีระบบการป้องกันการไหม้ย้อนหลัง เพราะฝุ่นเมื่อถูกแขวนลอยจะมีปรากฏการณ์คล้ายคลึงกับการติดไฟของแก๊สปิโตรเลียมเหลว

การใช้ความร้อน

ความร้อนที่ได้จากเตาเผาขยะสามารถนำไปสร้างไอน้ำส่งไปให้กังหันไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้าได้ ปริมาณพลังงานความร้อนต่อหนึ่งตันของขยะชุมชนอยู่ที่ประมาณ 2/3 MWh ของไฟฟ้า และ 2 MWh ของค่าความร้อนเพื่อให้ความอบอุ่นกับชุมชน

มลภาวะ

ของเสียจากการเผาขยะเช่น ขี้เถ้าและแก๊สปล่องไฟ ซึ่งเป็นแก๊สที่ประกอบด้วย โลหะหนัก ไดอ๊อกซิน ฟูแรนส์ ซัลเฟอร์ไดอ๊อกไซด์ มีเทนและกรดไฮโดรคลอริค ต้องมีการจัดการอย่างเหมาะสม เพื่อไม่ให้เกิดมลภาวะในสิ่งแวดล้อม

อ้างอิง

1. [1], การแปรรูปขยะมูลฝอยโดยใช้เตาเผา
2. "HTT rotary kiln solid waste disposal system" (PDF). HiTemp Technology.
3. [2], ระบบ Fluidized bed ข้อดีข้อเสีย