Metode de Tratare Termica a Deseurilor

5/21/2018 Metode de Tratare Termica a Deseurilor

1/87

VII.METODE DEVII.METODE DETRATARE TERMICTRATARE TERMIC AADEEURILORDEEURILOR

Procedee termice uzuale de tratare a deeurilor : Incinerarea, Piroliza, Coincinerarea,

Procedeul de uscare. Cel mai important procedeu termic il reprezinta, la oraactuala,incinerareadeseurilor.

Procesele de tratare termica a deseurilor reprezinta ooptiune fezabila, dupa epuizarea variantelor devalorificare (colectare, sortare, reciclare) si inaintea

depozitarii controlate.


2/87

VII. MEVII. METODE DE TRATARE TERMICTODE DE TRATARE TERMIC AADEEURILORDEEURILOR

In managementul modern al deeurilor, incinerrii irevine sarcina de a trata deeurile care nu mai pot fivalorificate, astfel nct sse ajungla: inertizarea deeurilor, minimiznd emisiile n aer i

ap; distrugerea materialelor nocive organice, respectivconcentrarea materialelor anorganice;

reducerea masei de deeuri de depozitat, n speciala volumului;

folosirea valorii calorifice a deeurilor reziduale nvederea protejrii resurselor de energie;

transferarea deeurilor reziduale n materii primesecundare in vederea protejarii celorlalte resursemateriale.


3/87


VII.1. Incinerarea deseurilor

Este o metodtermicde eliminarea deeurilor prinoxidare complet la temperaturi nalte.

Incinerarea se poate aplica att deeurilor municipale

colectate n amestec ct i numai fractiei de deseurireziduale. Deoarece compozitia deseurilor municipale este

prepoderent biodegradabila, aceasta impiedicaincinerarea deseurilor municipale fara alticombustibili, conducand la cresterea costurilor deincinerare pe tona de deseuri municipale.

De aceea este indicata incinerarea deseurilor rezidualedin deseurile municipale, deseurile rezidualereprezentand deseurile ramase dupa sortareadeseurilor reciclabile, respectiv deseurile ce nu maipot fi reciclate material.


4/87

VII.1. Incinerarea deseurilorVII.1. Incinerarea deseurilor

Scopul generalal incinerarii deseurilor este:

- reducerea la maxim posibil a potentialului de riscsi poluare;

- reducerea cantitatii si volumului de deseuri;

- conversia substantelor ramase, ntr-o form carespermita recuperarea sau depozitarea acestora;

- transformarea si valorificarea energiei produse.


5/87


Pe langa deseurile reziduale sau municipale,incineratoarele pot accepta orice tipuri de deseuri,proiectara icineratoarelor facandu-se in functie deaceasta

Pentru deseurile periculoase, incineratoarele trebuiesa atinga o temperatura de ardere mult mai ridicatadecat in cazul incinerarii deseurilor nepericuloase.

Incinerarea esteinfluenatde doi factori: calitatea materiei prime tehnologia de ardere

Calitatea materieiprime este datde : Umiditatea total

Puterea caloricinferioar Coninutul de cenu


6/87


Dac pentru un combustibil clasic, solid, acestecaracteristici se stabilesc cu precizie, n cazuldeeurilor menajere, urbane situaia este diferit,deoarece acestea reprezint un amestec eterogen,compoziia fiind extrem de variabil.

O statie de incinerare a deseurilor presupuneurmatoareleactivitati: preluarea deseurilor; stocarea temporara, pretratarea (daca este

necesara); alimentarea in unitatea de incinerare;

eliminarea si tratarea cenusei reziduale; tratarea si valorificarea emisiilor. Schema de funcionare a unui incinerator este

prezentata in figura urmatoare:


7/87




8/87


A. Preluarea deseurilor La preluarea deseurilor are loc nti cntrirea

acestora pentru a stabili cu exactitate cantitatea dedeeuri livrate.

Anumite categorii de deeuri pot fi indreptate sprelocuri de descarcare prestabilite, in functie de tipul dedeseu, respectiv catre o pretratare inainte de a fiincinerate.

In cazul primirii unor deseuri noi sau in cazul unorsuspiciuni este indicata realizarea unor teste inlaborator pentru: continut de metale grele, pH, pietrede calcinare, putere calorica, punct de aprindere, clor,

sulf si altele.


9/87


Instalaii de pretratare Din aceastcategorie fac parte:

instalaiile de cntrire a vehiculelor buncrele de depozitare

Instalaiile de cntrire a vehiculelor

Se amplaseaz n apropierea intrrii n staia deardere. Sunt prevzute cu sisteme automate de

nregistrare a numrului de vehicule de transportsosite, data, ora i cantitatea de deeuri descrcate

Cantarirea vehiculelor se poate face mecanic sau

electromecanic. Sistemele electromecanice s-auimpus deoarece inlesnesc o transpunere simpla avalorilor masurate.


10/87


Zona de descarcare a deseurilor trebuie sa asigureposibilitatea descarcarii oricaror tipuri de masini decolectare sau transport a deseurilor.

Deoarece un incinerator poate accepta mai multetipuri de deseuri in vederea incinerarii (de la deseuri

solide la deseuri semilichide si chiar lichide), trebuieca zona de descarcare s prevada toate accesoriilenecesare descarcarii.


11/87


Zona de descarcare a deseurilor la incinerator


12/87


B. Stocarea temporara, prelucrarea Pentru deseurile livrate trebuie sa existe un loc de stocare

temporara, deoarece livrarea deseurilor are loc discontinuu,iar alimentarea unei instalatii de incinerare a deseurilortrebuie sa fie continua.

Buncrul de deseuri:

serveste pe de o parte drept tampon pentru cantitatea dedeseuri, iar pe de alta parte aici pot fi detectate materialele neadecvate

pentru incinerare si sortate, sau pot fi indrumate catre opretratare.

aici are loc o si omogenizarea deseurilor. Deasupra buncrului este amplasat o macara greifer care

se poate deplasa longitudinal i transversal, pentru aalimenta cazanele cu deseuri


13/87


Pentru a asigura separarea deeurilor proasptdescrcate de cele pregtite n spaiul de stocare,buncrele sunt desprite n dou compartimenteprintr-un perete intermediar

De importan deosebit este asigurarea uneiventilaii corespunztoare, deoarece aici au loc

degajri de praf la descrcare i de vapori de ap nprocesul de uscare i descompunere

Buncrele sunt dimensionate funcie de numrul icapacitatea orar a instalaiilor de ardere, de timpulde funcionare, de cantitatea de deeuri transportate

i de masa lor volumic


14/87


Prelucrarea deseurilorpresupune: Sortarea:

deseurile care nu ard (materialele neadecvateincinerarii, cum ar fi materialele inerte, metaleleferoase si neferoase) sunt eliminate, ceea ceasiguro functionare continua instalatiei,

componentele voluminoase incinerabile trebuie

maruntite inaintea incinerarii. Mruntirea deseurilor voluminoase, respectivreducerea volumului si astfel o mai buna folosire aspatiului disponibil din buncar si o incinerare maieficienta a acestor deseuri. Daca in plnia de alimentare a unitatii de incinerare

trec deseuri voluminoase nemaruntite, se poateajunge la formarea unor dopuri si la nefunctionareainstalatiei.


15/87


Dispozitiv de

mrunire adeeurilor

voluminoase,

chiar n rampa de

descrcare


16/87


L a mrunirea deeurilor voluminoase se pot utiliza moricu ciocane sau mori de taiere, care pot fi prevazute lanevoie cu instalatii de aspirare.

Maruntirea poate avea loc ntr-o zona a buncaruluirezervata in acest scop sau chiar inaintea intrarii deseurilorin buncar.

Aici pot fi tratate pe de o parte materialele care trebuieexcluse din deseurile municipale, pe de alta se pot sortadeseurile declarate ca fiind voluminoase la preluare.

Capacitatea de prelucrare a instalatiei de maruntire va fiadaptata cantitatii de deseuri voluminoase receptionateanual.

In hala de descarcare si in buncarul de deseuri trebuiementinuta o presiune mai joasa comparativ cu zonainvecinata, pentru a evita imprastierea emisiilor si aprafului.

Aerul aspirat ori se incinereaza ori se dezodorizeazaprintr-un filtru biologic.


17/87


C. Alimentarea camerei de incinerare

Plniile de umplere sunt de regul astfel gradate,nct s asigure o funcionare continu prin preluareacapacitii de producie pe ora unitii de incinerare.

Deseurile din palnia de umplere ajung printr-un pude umplere in instalatia de alimentare.

Puul de umplere este prevazut cu o clapeta ceinchide palnia de umplere, pentru a evita palpaireaflacarii din camera de incinerare.

Instalatiile de alimentare sunt supuse unei: presiuni mecanice puternice prin transportul de

deseuri

presiuni termice prin alinierea directla grtarul deincinerare.


18/87


19/87


D. Incinerarea propiu-zisa

Caracteristicile de ardere medii situeaz deeurile nrndul combustibilor solizi sraci, cu umiditate mare iputere caloricsczut

Arderea reprezinto oxidare exoterma

n proces: umiditatea se transformn vapori de ap, substanele organice n substane volatile, gaze de

ardere, zgur i cenu Cantitatea de zgur i cenu, raportat la cantitatea

de deeuri, reprezint 10-15% din volum i 20-50%din mas


20/87


Etapele procesului de ardere: Perioada de uscare sub aciunea cldurii radiate n

focar, a aerului introdus, n marea majoritate acazurilor prenclzit, ct i a gazelor de arderefierbini recirculate, partea cea mai mare aumiditii se transform n vapori de apcare seelimin n amestec cu gazele de ardere

Perioada de transformare prin aplicarea uniformacldurii, din deeuri se elimin diferire substanevolatile i gaze de semicocscare sunt n cantitaterelativ mare

Caracteristica acestor gaze este c ele se aprindla temperaturi relativ joase (~2500C). Ardereadeeurilor va ncepe imediat dup aprindereagazelor degajate


21/87


Perioada de ardere n cazul realizrii condiiilor

corespunztoare, deeurile vor arde continuu, fradaos de combustibil auxiliar. Viteza de ardere a gazelor degajate depinde de

conductibilitatea termic, capacitatea de ncrcare a grtaruluide ardere, cantitatea de aer introdus n focar

Viteza de ardere poate fi mrit prin micorarea cantitii demateriale aflat pe grtarul de ardere i prin prenclzirea

aerului introdus Perioada de post ardere reprezint ultima parte aprocesului de ardere n care particulele de materialczute de pe grtarul de ardere i continu ardereape un grtar suplimentar (grtar post ardere) montat nprelungirea celui principal sau este introdus ntr-un puvertical montat la captul inferior al grtarului de ardere,

iar prin stratul de material se introduce de jos n sus uncurent de aer, eventual adaos de aburi, sau se utilizeazsoluia n care zgura (materia supus post-arderii) esteintrodusntr-un tambur rotativ de post ardere cu viteza derotaie foartte mic(4 8 rot/h)


22/87


Cea mai important parte a instalaiei de ardere oconstituiefocarul, al crui rol este de: a asigura o ardere continu bine reglat i ct mai

complet Condiia de baz o constituie asigurarea unei cantiti

de aer, introdus sub grtarul de ardere i reglarea ei

corespunztoare. Temperatura de ardere trebuie meninut la 800 -

10000C. Focarele trebuie s fie voluminoase i nalte, ceea ce

asigur o turbulen bun a aerului, condiie de bazpentru arderea corespunztoare

Pentru aprindere, la pornire este necesar, n toatecazurile, utilizarea flcrii suport


23/87


Instalaii de ardere

Din punct de vedere constructiv se pot clasifica ndougrupe mari. Instalaii de ardere cu grtare

Sisteme de grtare de ardere fixe sau mobilefr rscolirea materiei

Sisteme de grtare mobile cu rscolireamateriei, care se deplaseaz continuu mpreuncu grtarele, asigurndu-se o bun amestecare aacesteia

Instalaii de ardere fr grtare Cuptor cu tambur rotativ Cuptor cu ciclon Cuptor cu pat fluidizat


24/87


1. Instalaii de ardere cu grtare

Indiferent de sistemul de grtar folosit, structura de baz acuptorului este caracterizatde: un grtar de ardere la baz, pereii camerei de ardere, un plafon n partea superioar.

Grtarul poate fi orizontal sau puin inclinat.

In cazul gratarului inclinat cea mai intalnita versiune esteaceea a cuptorului cu gratar cu actiune inversa. In ambele cazuri, barele gratarului sunt miscate continuu

pentru a asigura arderea completa a deseurilor sitransferul acestora in cuptor.

Barele gratarului pot fi racite cu aer sau cu apa. Clasificare:

Sisteme frautorscolire Sisteme cu grtare fixe Sisteme cu grtare mobile

Sisteme cu autorscolire


25/87


Vedere cuptor

cu gratar


26/87


Alimentare cu aer

pentru a se realiza o

ardere completa se

face:

-primar si

-secundar


27/87


Corespunztoretapelor incinerrii,cuptorul esteformat din 5 zone

de combustie, carese ntreptrund nmare msur:


28/87


uscarea: in partea superioara a gratarului, deseurile seincalzesc pana la peste 100 0C prin intermediul iradierii cu

caldura sau a convectiei, avand astfel loc indepartareaumezelii. degazarea: prin continuarea procesului de incalzire pana la

temperaturi de peste 250 0C se exclud materiile volatile.Acestea sunt in primul rand umezeala reziduala si gazelereziduale. Procesul de piroliza are loc la presiuneatmosferica scazuta si la cresterea temperaturii.

arderea completa: in cea de-a treia parte a gratarului seatinge temperatura de ardere completa a deseurilor. gazarea: numai o mica parte din deseurile arse sunt

oxidate in procesul de piroliza. Cea mai mare parte adeseurilor se oxideaza in partea superioara a camerei deincinerare la 1000 0C.

post-combustia: pentru minimizarea gazelor reziduale

ramase neincinerate si a CO din emisii, exista mereu ocamera de post-combustie. Aici se adauga aer sau gazrezidual desprafuit in vederea realizarii incinerarii complete.Timpul de pastrare in aceasta zona este de minim 2secunde la 850 0C.


29/87


Trecerea de la o faza la alta depinde de compozitia sivaloarea calorica a deseurilor de incinerat.

Pentru pornirea instalatiei este necesara preincalzireaspatiului de ardere: In acest scop sunt instalate arzatoare ce functioneaza cu

gaz, ulei, praf de carbune sau orice alt tip de combustibil,ce au rolul de a preincalzi camera de ardere si de aintretine flacara in cazul unei compozitii mai dificile a

deseurilor. Cand camera de ardere a atins temperaturacorespunzatoare, deseurile pot fi aprinse cu ajutorularzatoarelor de aprindere, instalate in camera de ardere.

Alimentarea cu aer se face prin barele gratarului de jos in sus (alimentarea

primara),

cu ajutorul unor dispozitive suplimentare prevazute incamera de ardere (alimentarea secundara).


30/87


Instalaie cu grtare mobile fr autorscolireCorespunztor fazelor deardere, deeurile se deplaseazpe grtare dispuse unul sub altuln cascad.

Cderea de pe un grtar pe altulasigur i amestecarea

corespunztoare.

Viteza fiecrui grtar se poateregla independent, funcie decerinele procesului

a- dozare deeuri

b evacuare gaze

ardere

1- plnie alimentare

2-grtar

3 evacuare cenufin

4 evacuare zgur


31/87


Sisteme de incinerare cu autorscolireInstalaie de ardere cu grtarcilindric Dusseldorf

a- alimentare deeuri

b evacuare gaze arse

1 dozator deeuri2 cilindru rotativ

3 gurde control

4 colector zgur

5 evacuator zgur

6 introducere aer7 arztor de gaze naturale sau pcur


32/87


Grtarul propriu-zis este realizat din 6-8 cilindrirotativi dispui n cascad. Viteza de rotaie poate fireglat independent la fiecare tambur. De asemenea,se poate regla i sensul de rotaie.

Avantaje:

Viteza unghiular diferit a tamburilor asigur oamestecare foarte bun

Efectul de rscolire poate fi mrit prin schimbareasensului de rotaie al cilindrilor

Permite o reglare foarte buna aerului de jos n sus


33/87


Sistem de ardere cu grtare cu mpingere superioarSteinmuller

Reprezinto construcie orizontalsau nclinatnspre aval Dispozitivul de ardere este format din mai multe grtare

realizate fiecare din bare fixe care alterneaz cu bare

mobile, avnd o micare de translaie oscilatorie Micarea relativ ntre elementele fixe i mobile determin

att o mpingere a materialului ct i o rsturnare aacestuia

Introducerea deeurilor se face prin intermediul unuimpingtor aflat n partea superioar a buncrului de

alimentare, acionarea lui realizndu-se simultan cu abarelor mobile


34/87


1 alimentator

2 grtare mobile

3 grtare fixe

4 arztoramorsare


35/87


Intensitatea rscolirii stratului, determinat de

frecvena i lungimea cursei barelor mobile, estestrns legat de viteza de naintare a deeurilor de-alungul grtarului

Grtarul cu mpingere n cascad

Se compune din cmpuri alternative de bare fixe imobile, care se micn sensuri contrare Grtarul este orinzontal sau uor nclinat nspre spate

(circa 100C), unde se gsete i stvilarul pentrureglarea nlimii stratului

Micarea alternativ a cmpurilor de bare mobile faceca particulelor s aib o traiectorie care determin orscolire a stratului cat mai puternic.


36/87




37/87


Incinerator cu un grtar cu mpingere rsturnati insuflarea aerului pe zone (incinerator tipMartin)

Viteza de naintare i grosimea patului de materialincinerabil sunt dependente de:

frecvena cursei cmpurilor de bare (mrimi ce potfi reglate),

turaia (reglabil) a tamburului canelat, aflat lasfritul grtarului, care se numete i extractor decenu.

Aceste incineratoare pot prelucra 4t/h 50t/h deeuriurbane


38/87


Incineratorul Martin

1 plnie de alimentare

2 , 3 alimentator

dozator

4 acionare bare grtar

5 bare mobile

6 insuflare aer pe zone

7 extractor cenu

8 cenuar

9 evacuare gaze deardere


39/87


2. Instalaii de ardere fr grtare

Clasificare: Cuptor cu tambur rotativ Cuptorul cu ciclon Cuptor cu pat fluidizat

Instalaiile cu cuptor rotativ Temperatura atinsa in camera de ardere este mult mai

ridicata fata de incineratoarele cu gratar. In functie de tipul instalatiei de alimentare, deseurile

solide trebuie maruntite inainte de introducereaacestora in cuptor.

Datorita rotirii continue si a inclinatiei usoare acuptorului, transferul deseurilor dintr-un capat in altul a

cuptorului este realizat usor.


40/87


In functie de temperatura de ardere, poate fi necesarsau nuun dispozitiv de ardere a cenusei : n cazul unor temperaturi de 1150 C cenusa este

aglomerata, la temperaturi de 1300 C cenusa este topita si

vitrifiata.

De asemenea, cenusa de fund si cenusa recuperatadin filtre poate fi reintrodusa in cuptorul rotativpentru aglomerare sau vitrifiere.

Deoarece temperaturiile de ardere intr-un cuptorrotativ sunt cu mult mai ridicate, instalatiile

secundare, cum ar fi camera de post-combustie, sauechipamentele de recuperare a energiei, trebuieproiectate pentru a rezista la astfel de temperaturiridicate.


41/87


Cuptor rotativ


42/87


Schema principiului de functionare a unui cuptor

rotativ


43/87


Incineratorul rotativ Lillers n componena sa intr un tambur rotativ sau numai

basculant, n interiorul cruia se desfoar ardereadeeurilor Alimentarea cu deeuri se face cu ajutorul unui piston acionat

hidraulic, care executo micare alternativde dute vino Deeurile proaspete sunt introduse inanite ntr-o camer

pentru preuscare, apoi sunt introduse n focarul tronconicbasculant

Aerulnecesar arderiieste insuflat de ctre un ventilator denalt presiune,mai nti ntr-un schimbtor de cldurgazede ardere aer pentru a se prenclzi i apoi este condus lasistemul de canale longitudinale ale cuptorului

Sub aciunea depresiunii create de un efector plasat n coulde fum, gazele de ardere din focar sunt obligate s strbatschimbtorul de cldur gaze aer i apoi sunt emise n

mediul ambiant Deoarece nu exist instalaii de curare a gazelor de ardere,acest incinerator duce la o poluare nsemnat a mediuluiambiant, att cu praf ct i cu noxe gazoase


44/87


Incinerator rotativ Commetry

Avansarea materialuluiicombustia se realizeazprinrotaia cilindrului nclinat

Alimentarea se face cu untransportor elicoidal

Procedeul folosete i un arztorde combustibil lichid pentruarderea n paralrel a deeurilorcombustibile lichide

a alimentare deeuri menajere

b gaze arse

c aer

d cenu

e deeuri combustibile lichide

1- transportor melc

2 cilindru rotativ

3 cuvcu ap


45/87



46/87


Indiferent de cuptorul ales pentru incinerarea deseurilor,urmatoarele trepte intalnite in procesul de incinerare adeseurilor, cum ar fi eliminarea cenusei, tratarea emisiilor,recuperarea energiei, etc. sunt asemanatoare.

4. Tratareai valorificarea zguriii cenusii reziduale Zgura i cenua evacuate din instalaiile de ardere sunt

eliminate n general, prin procedee umede: zgura , cu ajutorul unui lan de transport, ajunge ntr-un

bazin cu ap, unde se rcete Avantajul procedeului este dat de faptul c se poate

preveni arderea n continuare, nesupravegheat a zguriict i degajarea prafului

Dezavantajul: consum mare de ap necesar pentrurcire, cimentare i solidificare


47/87


Zgura se transport n locul de depozitare definitiv

sau se valorific in diferite scopuri (construcia dedrumuri sau ca material de construcii)

Cenusa reziduala rezultat in urma incinerariireprezint un material neincinerabil, compus dinsilicati nedizolvabili in apa i oxizi de aluminiu si fier,

respectiv: 3 5 % material neincinerat, 7 10 % metale feroase si neferoase, 5 7 % granule mari, 80 83 % granule fine.


48/87


Cenusa reziduala se elimina la capatul gratarului deincinerare si trebuie transportata.

Cele mai importante cerinte de la aceasta instalatie deeliminare sunt: evitarea dopurilor la eliminarea cenusei reziduale, impiedicarea infiltrarii de aer fals.

In acest scop sunt oferite mai multe sisteme deeliminare a cenusei reziduale, dependente in parte desistemul de tevi folosit.

Eliminarea prin gratar are loc exclusiv prin intermediulfortei gravitationale, in puuri de cdere care ducdirect la instalatiile de eliminare a cenusei reziduale.


49/87


Problema principal la eliminarea prin grtar const ntemperatura ridicat a cenuei reziduale, ce poate fi de600 9000C.

Datorit unui debit de aer prea sczut se poate atingepunctul de nmuiere a cenuei reziduale (9501000 0C),

aceasta putnd trece ntr-o stare pstoas De aceea pentru stingerea cenuei reziduale se practica

sistemele cu ap.


50/87


Eliminarea prin gratar are loc exclusiv prin intermediul fortei

gravitationale in puturi de cadere, ce duc direct la instalatiile de

eliminare a cenusei reziduale.


51/87


Metodele de tratare a cenuii reziduale depind de:

Componena deeurilor incinerate Legislaia n vigoare Posibilitile economice

Principalele metode de tratare a cenuii rezidualesunt:

mbtrnirea cenuei reziduale Separarea materialului fin Vitrificare

Utilizrile ulterioare ale cenuei reziduale pot fi: Material de umplutur pentru construcii de baraje,

drumuri, perei de protecie


52/87


5. Tratarea gazelor reziduale

Cantitatea de gaze de ardere care ies din focar la

temperatura de 800 10000C rezultate din arderea uneitone de deeuri, se apreciazn medie la 4000 5000 m3

Gazele de ardere antreneaz cantiti nsemnate de praf icenu( ~ 20 g/m3)

nainte de introducerea n instalaiile de filtrare, gazele deardere trebuie s fie rcite, deoarece aceste instalaiiimpun, din punct de vedere funcional, temperaturi sub3000C

Gazele de ardere, n special cele provenite de la instalaiide mare capacitate, conin cantiti nsemnate de cldur.De exemplu, la un incinerator de 3t/h rezulto cantitate decldurde peste 6Gcal/h Recuperarea cldurii este avantajoas daca se tine cont

c aceste gaze trebuiesc rcite la temperatura defuncionare a utilajelor de filtrare


53/87


5.1. Recuperarea cldurii din gazele de ardere

Cldura din gazele de ardere poate fi utilizatpentru: prenclzirea aerului utilizat n instalaiile de ardere producerea de apcaldde consum, apfierbinte

producerea de abur de termoficare La amplasarea cazanului recuperator i stabilireatraseului gazelor de ardere trebuie s se in seamade faptul c, n general, utilizatorul agentului termicprodus (ap sau abur) este independent de instalaiatehnologic de ardere, aprnd posibilitatea ca, nanumite perioade s nu fie consum de agent termic icazanul recuperator snu funcioneze


54/87


Cazane de ap ignitubulare

Elementul constructiv principal l constituie unfascicul de evi prin interiorul crora circul gazelede ardere

evile sunt prinse n plci tubulare prin mandrinare O manta exterioar numit tambur nchide n

interiorul ei fasciculul de evi i apa care circul nexteriorul lor n funcie de condiiile termice impuse, n special de

diferena ntre temperatura gazelor de intrare i deieire, cazanul se executcu unul sau doudrumuride gaze


55/87



56/87


Cazane de ap acvatubulare

Gazele de ardere circul printr-un cazan de zidrie sau de

tabl n interiorul cruia se amplaseaz fascicule de eviprin care circulapa

cu serpentina simpl cu fascicol de serpentine duble


57/87


5.2. Purificarea gazelor de ardere

Este necesar pentru a evita poluarea mediuluinconjurtor.

Cantitatea de praf i cenu n gazele care prsescschimbtorul de cldur la temperatura de 250 300 0Ceste n general de 1-25g/m3, iar n gazele brute care iesdin instalaia de ardere poate ajunge i la 40 g/m3.

Trebuie avut n vederee faptul c de particulele de prafpot s se lipeasc i materii organice cancerigene saucloruri de metale

Aceste gaze conin cantiti variabile i de:


58/87



59/87


Pentru reducerea coninutului de praf i cenu dingazele de ardere sunt folosite: Procedee de curare uscat Procedee de curare umed

Alegerea unui anumit procedeu depinde de: capacitatea instalaiei de ardere, cantitatea de praf coninut, distribuia particulelor de praf, viteza si temperatura gazelor


60/87


n cazul instalaiilor de ardere de capacitate micsuntutilizate separatoare mecanice uscate (cicloane) i

splare umed La instalaia de capacitate mare se folosesc

echipamente de curare electric uscat(electrofiltre)

O serie de materiale poluante din gazele de ardere pot

fi reinute foarte bine prin diferite procedee umede: Spltor Venturi Pulverizatoare cu ap Flotare prin ap

La alegerea unui procedeu umed trebuie s se in

cont de faptul cprin splare se obine o appoluantcare la rndul ei trebuie tratat, ceea ce presupunealte echipamente


61/87


Pentru alegerea unui procedeu de ndeprtare asubstanelor periculoase din gazele de ardere trebuie luate

n considerare urmtoarele aspecte: Tipul substanelor poluante specifice din gazele reziduale Tipul, volumul i schimbrile coninutului gazelor

reziduale Concentraiile maxime admisibile ale poluanilor n gazele

epurate

Evitarea, minimizarea i epurarea apelor uzate evacuatedin instalaii

Probleme n funcionare (coroziunea, uzura, murdrireainstalaiilor)

Temperatura gazelor la evacuarea din coul de dispersie Evitarea, recuperareai depozitarea reziduurilor

Disponibiliti de suprafee pentru depozitareareziduurilor


62/87


Gazele de ardere ajung n straturile superioare aleatmosferei prin couri de fum cu nlimea de 100 150 m, care depinde de: direcia i viteza vnturilor dominante, gradul de poluare a gazelor evacuate,

valoarea admisibilsau impusa emisiei poluante n caz de necesitate tirajul este mrit cu ajutorul unor

ventilatoare


63/87

VII.2. Piroliza (degazarea) deeurilorVII.2. Piroliza (degazarea) deeurilor

Piroliza (degazarea) ca i incinerarea reprezint unproces termic de tratare a deeurilor.

In acest caz se produce o descompunere termic aproduilor chimici i n special a celor organici la otemperatur ridicat i n absena oxigenului,eliminndu-se compui, cum ar fi O2, CO2. abur, etc. Sub efectul temperaturii ridicate se produce o

sciziune i o structurare diferit a moleculelororganice, ceea ce face, ca duppirolizdeeurile sse transforme n substane combustibile gazoase,lichidei solide

n intervalul de temperatur150 9000C se elimin

materii volatile, iar carbohidraii se descompun


64/87


Din punct de vedere energetic, reaciile de pirolizsunt n ansamblu endoterme i au ca efect: Eliminarea i transformarea (neutralizarea)

deeurilor menajere i a altor deeuri,innd seamade condiiile mediului nconjurtor

Reducerea n volum i n greutate a deeurilor ce setrateaz

Producia de combustibili gazoi i lichizi Compoziia i calitatea produilor rezultai n urma

acestui procedeu de tratare termic depind decalitatea deeurilor prelucrate, dar i de condiiilede funcionare i de exploatare a instalaiei de

piroliz Cu instalaii adecvate, unele produse pot fi separate

i valorificate integral drept combustibil sau materieprimpentru industria chimic


65/87


Aplicarea pirolizei pentru tratarea deeurilor a avut n

vedere exploatarea urmtoarelor avantaje aleacestui procedeu: Este o tehnica necomplicata, care poate funciona i

cu cantiti mici de prelucrare de pnla 10 tone/h Posibilitatea recuperrii energiei i materiei prime

Posibilitatea de depozitare a produselorvalorificabile n mod energetic

Flexibilitatea fa de diversele i schimbtoarelecomponente ale deseurilor

Evitarea n mare msur a impactului asupra

mediului


66/87


Piroliza deeurilor are un scop asemntor incinerarea:

Volumul deeurilor se reduce considerabil i setransform ntr-o form ce face posibil depozitareafrimpact semnificativ asupra mprejurimilor

n funcie de regimul de temperaturse deosebete: Piroliza de joastemperatur(250 0C)

Piroliza de nalttemperatur(1200 1300 0

C) Fenomenul de descompunere termic din timpulpirolizei este asemntor cu procesele de carbonizarecare au loc n natur, ns timpul de reacie este multmai mic


67/87


Factori care influeneaz procesul de piroliz: n timpul procesului n materiile prime apar att modificri

fizice ct i chimice Factorii determinani care au influen asupra raporturilor

cantitative ale produselor finite i asupra compoziieiacestora sunt: Regimurile de exploatare dominante n sistem

Tipul i construcia reactoarelor Proprietrile deeurilor prelucrate Condiiile de exploatare optim pot fi create numai dac se

cunosc proprietile calitative ale deeurilor Trebuie stabilit de la nceput scopul valorificrii, adic ce se

dorete sse obin:

uleiuri gudroane gaze


68/87


Acesti factori acioneaz diferit n funcie de categoria deproces, astfel:

1. Procesele pariale, cu caracter fizic, sunt influenate de: Granulaia substanelor solide Repartiia dimensionala granulelor Forma, porozitatea, presiunea de lucru (factor hotrtor), Temperatura (influenmic)

2. Viteza proceselor pariale chimice crete foarte mult cutemperatura, n special la piroliza de joastemperatur

n procesul de pirolizse deosebesc 3 perioadedisctincte: n prima i n a treia se produc n general substane cu

greutate molecularmic(n principal gaze), n a doua perioad (principal) se obin produse cu greutate

molecular mare (gudroane). Pn la 700 0C cantitatea de

gudroane i uleiuri produse este mare, iar peste aceasttemperaturcantitatea acestor produse scade


69/87


Rezult deci c atunci cnd se dorete obinerea acestorproduse vor fi aplicate procedee de joastemperatur

Viteza i direcia reaciilor chimice depind pe lngtemperatur i de presiune Creterea presiunii contribuie la mrirea cantitii

produselor finale (gudroane) cu greutate molecularmare

La presiuni sczute va crete ponderea produselorgazoase i a uleiurilor cu punct de fierbere sczut, cu

molecule mici3. Timpul petrecut n reactor, respectiv n diferite zone ale

acestuia, determin viteza reaciilor, calitatea i cantitateaproduselor finite

timpul scurt nu permite desfurarea total a reaciilorchimice

timpul prea lung va determina descompunerea

produsului final obinut


70/87


Factorii prezentai sunt legai de construcia reactoarelor depiroliz.

Spaiul de reacie al reactoarelor poate fi realizat nform deschis sau nchis, astfel c procesele se potdesfura la presiune atmosferic, n vid sau lasuprapresiune. Aceste variante pot fi exploatate nregim continuusau discontinuu.

Reactoarele pot fi realizate cu sistem de camere verticalesau orizontale, n funcie de modul de deplasare al

deeurilor (sub aciunea greutii sau cu dispozitivemecanice)

4. Energia termic necesar pentru proces poate fi obinutprin:

ardere interioar (ardere paial a deeurilor ncrcate,introducere de vapori sau gaze supranclzite)

ardere exterioar (gaze de ardere, pcur, nclzireelectric) procedee speciale (cocsificare n cuptoare cu arc

electric)


71/87


6. Alegerea corespunztoare a materialelor pentruconstrucia reactoareloreste foarte importantdeoarecetrebuie s asigure o foarte bun conductibilitate termicnecesara asigurarii eficienei indicate a transmiterii cldurii

7. Calitatea deeurilor folosite. Materiile cu dimensiunieterogene trebuie sfie n prealabil mrunite, deoarecebucile mari se pirolizeazgreu (timp mare)

Umiditatea provoac greuti, exceptnd gazeificareala care vaporii de ap iau parte la proces ca un mediude reacie. Atunci cnd scade coninutul de umiditatecrete coninutul de uleiuri iar n gazele obinutecantitatea de metani CO

Particulele materialelor anorganice (pietre, metale,

sticl) nu au o influen semnificativ asupraprocesului de piroliz, ele putnd fi usor recuperate.Ele sunt evacuate din retortmpreuncu zgura topit


72/87

Schema tehnologic a procesului de piroliz esteurmtoare:

H deeuri menajere

R reactor

S colectarea produsului solid

V recuperare paial

E ardere

F1 recuperare produs lichid

F2 stocare produs lichid

G obinere produs gazosistocare

a) Stocare

b) Uscare

c) Mrun ire

d) Dozare

1 deeuri menajere pretratate (intrn reactor)

2- produse gazoasei sub formde vapori cu particule solide antrenate

3 produse finale solide 4 produse gazoasei vapori

5 produse finale lichide 6 produse finale gazoase

7 produse gazoase pentru valorificare (ardere)

8 aer ardere 9 cldur 10 particule solide


73/87


Procesul tehnologic al pirolizei se efectueaz astfel nct

deeurile sfie descompuse n reactor: ntr-un timp relativ mare (cteva ore), la o temperaturde 500 1000 0C

cnd se formeaz: gaze de piroliz(cu o putere caloricmai micde 3000

Kcal/kg): hidrogen, CO2, CO, H

2SO

4, NH

3, ali produi

zguri (cu o putere caloric de cca 500 Kcal/kg) careconin componente nedegazabile (cocsul de piroliz)

se mai formeazsubstane lichide (ap) i hidrocarburi Acest procedeu se deosebete net de incinerare, prin:

prezena n zgura metalelor sub formneoxidat

producerea unor cantiti mai mari de deeuri solide.


74/87


Caracteristicileprocesului de piroliz reducerea volumului deeurilor la 40% fa de 10

30% n cazul incinerrii Proporia gazelor de piroliz este de 10 20% din

cantitatea gazelor care rezult la incinerareadeeurilor, ceea ce este foarte important pentru

epurarea gazelor Din capacitatea energetic a deeurilor 2/3 (aprox.

2000 Kcal/kg) este folosit pentru funcionareainstalaiilor, iar restul de 1/3 este disponibilpentruutilizri ulterioare

Produsele obinute pot fi stocate, dei combustibiliigazoi au anumite limite de nmagazinare


75/87


n SUA i Japonia s-au construit instalaii de piroliz n care senclzesc deeurile la cca 700 0C ntr-un recipient ermetic pentru aobine: Gaz comparabil cu gazul de iluminat O parte condensabil n hidrocarburi Crbune solid, din care pot fi extrase uleiuri Metale i sticl, fr alte alterri nsemnate care pot fi

recuperate

Gazele formate ca urmare a procesului de piroliz sunt supuseunei splri n atmosfer umed, pentru eliminarea parial acomponentelor gazelor toxice. Acestea conin cantitpi variabile de H2, CO, CH4 iar n

cantiti mici i o serie de hidrocarburi saturate i nesaturate Cantitatea lor este variabil, n funcie de procedeele aplicate

(250 300 m3/t) cu o putere caloricde 18 22 MJ/kg

Se utilizeaz entru necesarul de cldur a sistemului, iar ceeace rmne este introdus n reeaua de gaze urban


76/87


Materiile lichide, rezult ca urmare a fluxului:condensarea vaporilor n diferite instalaii de condensare,splare i separare de produse gazoase. Se obine astfel:

Gudron Uleiuri Mediu apos

S-a constatat c n condiii de exploatare i funcionaresimilare n acelai reactor, compoziia diferit adeeurilor nu modificesenial calitateagudroanelor

Puterea caloric a gudroanelor este de 33 35MJ/kg, cuun coninut de sulf sub 1% ceea ce permite valorificareaacestora ca i combustibil

Calitatea uleiurilor uoare este variabil, maximulobinndu-se la 750 0C, cea mai mare parte a acestora

fiind benzina


77/87


Mediul apos este reprezentat n cea mai mare parte

(92 96%) de apcare provine din: umiditatea deeurilor apa de descompunere apa de incinerare apa din instalaiile de splare dup separarea

gudroanelori a uleiurilor Apele reziduale prsesc reactorul sub form de

abur iar duprcirea gazului drept condensat Au coninu organic mare, ceea ce impune

pretratarea chimico fizic, deoarece materialele

nocive pot fi reduse n instalaii de epurare biologicenumai paial.


78/87


Produsele finale solide sunt materii cocsificate cudensitate mic, partea cea mai mare constituind-ocarbonul solid (30-50%) i cenua Se pot utiliza:

drept combustibil, direct sau dupbrichetare

mediu filtrant pentru ap producerea de crbune activ

Acest procedeu conduce la un grad de poluare amediului mult mai redus


79/87


Procedee de piroliz Procedeul GARETT(California)

Este aplicat ntr-o uzin care funcioneaz pe bazapirolizei de joastemperaturcu o capacitate de lucru de200 t/zi deeuri solide

Scopul pirolizei: producerea uleiurilor combustibile dindeeuri menajere

Deeurile sunt mrunite ntr-o instalaie de sfrmare

grosier pn la o granulaie de 55 mm dup care suntseparate substanele organice de cele anorganicentr-un separator cu cureni de aer

Urmeaz un circuit de separare a particuleloranorganice fine rmase n substanele organice dupuscare, cu ajutorul unui ciur vibrator

Materialul rmas pe ciur este sfrmat pn la ogranulaie fin (< 3mm) asigurndu-se condiiile pentruo piroliz rapid (se mbuntesc condiiile pentrutransmiterea cldurii)

i li (d ) d il


80/87


A instalaie sfrmare (


81/87


Prin sistemul de funcionare continu, din deeurileintroduse se valorific circa 92%, numai 8%reprezentnd reziduuri care se depoziteazdefinitiv

Produsele finite sunt: 40% uleiuri (au putere caloric mai mic dect

combustibilii clasici, conin carbon si hidrogen maipuin, dar au un coninut mai ridicat de O2;cantitatea de cldurprodus de acestea reprezint75% din cantitatea de cldur generat deppcur)

25 35% substane solide (conin 45-50% C i oputere caloricde 21kJ/kg)

17 27% gaze (putere caloricde 16 22kJ/m3) 13 15% mediu apos (format din ap, aceton,

acetaldehid, acid formic, fenol, metanol

VII 2 Piroliza (degazarea) deeurilorVII 2 Piroliza (degazarea) deeurilor


82/87


Procedeul DESTRUGAS(Danemarca) Funcioneazpe principiul gazeificrii

Deeurile sunt mrunite ntr-o moar cu ciocanela granulaia de 10mm dupcare sunt stocatentr-unbuncr care asigur o cantitate de prelucrare pentructeva zile

De aici materialul este cntrit i ncrcat cu un

elevator ntr-o plnie de alimentare de unde ajunge lareactor unde sub greutatea proprie ajunge n diferiteseciuni de realizare a pirolizei

Produsul final solid rezultat n urma descompuneriieste evacuat pe la partea inferioar a reactorului,ajungnd ntr-un sistem de rcire umed.

Din sistemul de rcire materialul este scos cu untransportor cu raclete, fierul fiind separat magnetic iarzgura este stocat


83/87


Produsele gazoasei vaporii sunt aspirai pe la parteainferioar a reactorului i sunt introduse direct ninstalaia de splare cu ap

Capacitatea reactorului (nalt de 12m, seciune oval,cptuit cu silicat de carbid), este de 4,5 5 t/zi

Temperatura de regim a pirolizei este de 90010000C,iar timpul de prelucrare este de 20 ore.

Pentru a se evita pericolul depunerii gudroanelor,vaporii de ulei i gudroane care se produc sunt trecuteprintr-un strat de cocs ncins realizat la partea

inferioar a reactorului, unde se descompun ncomponente gazoase

VII 2 Piroliza (degazarea) deeurilorVII 2 Piroliza (degazarea) deeurilor


84/87


a buncr

b instalaie de sfrmare

c macara greifer

d buncr de stocare

e cntar

g elevator

h plnie de ncrcare

i reactor

k rcitori evacuator de zgur

l separator magnetic

m cntar

n buncr stocare zgur

o arztor de gaze (gazembuteliate

p arztor de gaze (gaze introduse)

1, 2 arztoare derezerv

q epurator de gaze

r separator gudroane

s rcitor

t supap desuprapresiune

u gaze de ardere

v flacrde veghe

VII 2 Pi li (d ) d ilVII 2 Pi li (d ) d il


85/87


n reactor deseurile sunt supuse procesului depiroliz la o temperatur de 450 650 0C (ngeneral la 500 0C) i la presiune atmosferic.

Din produsul final particulele solide sunt separate ncicloane

Din produsele gazoase i sub form de vaporipartea lichid (uleiurile) este separat prin splaren mediu apos (n turnuri de splare)

Dup condensare mediul apos i uleiurile suntseparate pe baza principiului diferenei dedensitate.

Produsele gazoase care ies din instalaia de splare,n funcie de necesiti, pot fi introduse n sistem

pentru acoperirea (completarea) necesarului decldur Produsele solide separate n ciclon se utilizeaz tot

pentru nclzirea sistemului


86/87

VII.3. Gazarea deeurilorVII.3. Gazarea deeurilor Se refer la conversia la temperaturi nalte a

materialelor avnd coninut de carbon n combustibil

gazos Difer de piroliz prin aceea c se adaug gazreactiv, ce transform reziduurile carbonizate nalte produse.

Ca i piroliza, poate fi un procedeu de sine stttor,dar i un proces parial al incinerrii

Produsele rezultate, n funcie de soluia gazant, potfi gaz slab, aburi, etc.

Energia necesar procesului rezult din incinerareapartiala materialului organic n interiorul reactorului

Se urmrete o valorificare imediat a gazelor ntr-ocamer de ardere ulterioar, deoarece astfel se poatevalorifica i cldura

Reziduurile solide din acest proces: sunt similare celor provenite din incinerare, au un coninut ridicat de cenu i unul sczut de

carbon


87/87

VII.4. Coincinerarea deeurilorVII.4. Coincinerarea deeurilor

Deeurile municipale nu sunt considerate material

pentru sistemele industriale de ardere, rolul lor fiindacela de combustibil alternativ Coincinerarea - reprezint utilizarea deeurilor de

producie n sisteme de ardere industrial Avantaje:

Reducerea cantitii de deseuri depozitate

Valorificarea energetic a deseurilor acolo undevalorificarea materialnu este posibil

Conservarea resurselor de materii prime necesarepentru producerea energiei

Variante:

Coincinerarea n centrale electrice. Coincinerarea n cuptoare de ciment

Documents

Metode de Tratare Termica a Deseurilor