Universitatea Politehnica din BucureştiFacultatea de Ingineria Sistemelor Biotehnice

Disciplina: Instalaţii pentru reciclarea deşeurilor

LABORATOR 8

INSTALAŢII PENTRU ARDEREA DEŞEURILOR

SCOPUL LUCRĂRII

Se prezintă importanţa incinerării deşeurilor, în scopul neutralizării şi valorificării acestora, precum şi tipuri de instalaţii utilizate pentru arderea deşeurilor.

PROCEDEE TERMICE UZUALE DE TRATARE A DEŞEURILOR:

Incinerarea;

Piroliza;

Coincinerarea;

Procedeul de uscare.

2. Aspecte generale

Incinerarea constă în eliminarea unui deşeu prin arderea sa într-o instalaţie de incinerare la o temperatură mai mare de 850°C.

Piroliza consta in degradarea termica a materiei organice in absenta oxigenului; permite distrugerea tuturor materiilor organice.

Coincinerarea reprezintă valorificarea energetică a anumitor tipuri de deşeuri în industrie, cum ar fi de exemplu valorificarea anvelopelor uzate în cuptoarele de ciment.

Sistemul de uscare

Tamburul de uscare este legat frontal printr-un snec cu buncarul pentru materialul umed. Din aceasta parte se va introduce prin suflare aerul cald. Rotatia obliga materialul sa se roteasca cu ajutorul unor lamele ce se afla in interior. Materialul uscat va fi transportat cu un snec. Un ventilator cu ciclon absoarbe vaporii si praful. Intregul proces se desfasoara complet automat.

5

se reduce cantitatea de deşeuri organice din deşeurile municipale la aproximativ 5% din volumul inițial;

se sterilizează componentele periculoase;

se generează energie termică care poate fi recuperată sub formă de

căldură (apă caldă/abur) și de electricitate.

Incinerarea este rapidă, putând fi distruse cantități foarte mari de deșeuri într-un timp relativ scurt .

Avantajele incinerării

Cel mai important procedeu termic de tratare a deşeurilor îl reprezintă la ora actuală INCINERAREA!

Incinerarea poate fi aplicată atât deşeurilor menajere cât şi deşeurilor cu regim special (industriale periculoase, toxice , spitaliceşti).

Dezavantaje

metodă controversată din cauza problemelor legate de emisia poluanților gazoși;

metodă scumpă - costurile investiției se amortizează în perioade lungi de timp;

emisiile rezultate în urma arderii conțin: CO, CO2 (gaz cu efect de seră), apă, cenușă, halogeni, sulf, fluor;

incinerarea produce particule fine, toxice, care se emit în atmosferă chiar și de la instalațiile moderne .

7

O instalație de incinerarea deșeurilor presupune următoarele activități:

preluarea deşeurilor;stocarea temporară, pretratarea (dacă este necesară);alimentarea în unitatea de incinerare;eliminarea şi tratarea cenuşei reziduale;tratarea şi valorificarea emisiilor.

Unităţile industriale destinate incinerării deşeurilor au ca unităţi de bază:

incineratorulcazanul de arderesistemul de tratare cu gaze naturale

[12] Hotararea de Guvern nr. 128 din 14 februarie 2002 privind incinerarea deseurilor

Procesul de ardere propriu-zis presupune mai multe faze:

faza de uscare – sub acţiunea căldurii radiante în focar, a aerului introdus, în majoritatea cazurilor preîncălzit, cât şi a gazelor de ardere recirculate, cea mai mare parte a umidităţii se transformă în vapori de apă care se elimină în amestec cu gazele de ardere.

faza de transformare – din deşeuri se elimină diferite substanţe volatile şi gaze combustibile, care se aprind la temperaturi relativ joase (250 0C). Arderea deşeurilor va începe o dată cu aprinderea acestor gaze degajate.

faza de ardere propriu-zisă – gunoaiele ard continuu, fără adaos de combustibil auxiliar.

faza de post-ardere – este ultima parte a procesului de ardere, când particulele de material căzute de pe grătarul de ardere îşi continuă arderea: - pe un grătar suplimentar (de postardere) montat în prelungirea grătarului principal; - într-un puţ vertical montat la capătul inferior al grătarului de ardere, prin stratul de material introducându-se un curent de aer de jos în sus; - un tambur rotativ de postardere care se roteşte cu turaţie mică (4-8 rot/min).

Incinerarea este influenţată de doi factori:

– calitatea materiei prime – tehnologia de ardere

Calitatea materiei prime este dată de :

– Umiditatea totală – Puterea calorică inferioară – Conţinutul de cenuşă

3. Instalaţii de ardere a deşeurilor

Cele mai cunoscute tipuri de grătare cu împingere superioară sunt cele construite de firmele Vlund (Danemarca) şi Steinmuller (Germania).

În instalaţia de ardere Vlund, arderea finală a zgurii se face într-un tambur rotativ.

La cazanele sistem Steinmuller, arderea finală a zgurii este asigurată prin prelungirea ultimului grătar (de postardere), simplificând prin aceasta foarte mult construcţia instalaţiei.

Fig. 1. Schema de ansamblu a cuptorului de ardere sistem Steinmuller

A – puţ de alimentare cu gunoaie; B – grătar de uscare; C – grătar de ardere prelungit cu grătar de postardere; D – puţ pentru evacuare zgură; E – bazin pentru evacuare zgură; a – alimentare cu materie; b – evacuare gaze de ardere;1 – aer secundar; 2 – introducerea inferioară a aerului; 3 – concasor de zgură; 4 – transportor cu lanţ pentru evacuare zgură; 5 – arzător de păcură; 6 – alimentator de gunoaie; 7 – canale pentru evacuare cenuşă fină arsă căzută printre barele grătarului; 8 – canale pentru evacuare cenuşă.

Fig. 2. Schema de ansamblu a cuptorului sistem Vlund (tip constructiv Wistra)

A, B – grătar de uscare; C – grătar de ardere; D – grătar de postardere; E – evacuarea zgurii; F – schimbător de căldură; 1 – pâlnie de alimentare; 2 – evacuarea gazelor de ardere şi a vaporilor; 3 – evacuarea gazelor de ardere fierbinţi; 4 – arzător de păcură; 5 – scurgere zgură; 6 – aer rece; 7 – amestec de gaze de ardere şi aer; 8 – aer rece pentru arderea zgurii (postardere)

Incineratorul de tipul “Stocher”:

15

Cea mai mare instalație de incinerare a deșeurilor periculoase, industriale, speciale şi medicale din S-E Europei, cu o capacitate de 23.000 de tone pe an, se află pe teritoriul comunei Perieţi (Ialomița); 8 instalații de incinerare/co-incinerare aparținând la 8 operatori privați din industrie, care incinerează/co-incinerează propriile deșeuri periculoase (S.C. Chimcomplex S.A. Borzești, S.C. Antibiotice S.A. Iași, Oltchim Rm. Vâlcea, Kober Piatra Neamț, SC Stemar S.R.L. Vaslui, Vrancart S.A. Adjud, S.C. Chimester BV S.A. București și Compania Naţională „Imprimeria Națională” S.A. București);10 instalații existente pentru incinerarea deșeurilor periculoase aparținând operatorilor privați care incinerează pentru terți: Pro Air Clean Timişoara, Mondeco Suceava, Ecofire Constanţa, If Tehnologii Cluj Napoca, Iridex – Bucureşti, Guardian Craiova, Superstar Rădăuţi, Prod Import Altân Tepe, Rosal Ecologic Constanţa, Avand Iaşi; 7 instalații de co-incinerare în cuptoare de ciment: S.C. Carpatcement Holdind S.A. – Sucursala Bicaz, Fieni, Deva; S.C. Lafarge S.A. – punct de lucru Medgidia, Brașov; Holcim S.A. Câmpulung, Aleşd.

Instalaţii pentru incinerarea deşeurilor industriale periculoase în România

GAZELE REZIDUALE POT CONTINE

4. Curățarea gazelor de ardere

•Instalație pentru curățarea umedă a gazelor de ardere

Fig. 4. Instalație pentru curățarea umedă a gazelor de ardere1 – condensator; 2 – tub Venturi; 3 – zonă separare picături de apă și aer în ciclon; 4 – pompă; 5 – rezervor pentru soluția lichidă de spălare

Este utilizată în cadrul unei uzine în cadrul căreia sunt incinerate deșeuri solide și lichide. Gazele acide sunt absorbite (neutralizate) prin trecerea printr-un mediu absorbant format din compuși organici alcalini înainte de a ieși prin coșul de evacuare în atmosferă. Dacă gazele de ardere au conținut ridicat de umiditate, ele trebuie răcite la temperaturi mult mai mici, prin condensarea parțială a vaporilor de apă. Astfel, debitul de gaze este redus semnificativ, ca și conținutul de particule solide în suspensie, însă acest proces este costisitor, realizându-se cu un consum ridicat de agent de răcire (apă recirculată).

Temperatura gazelor de ardere în focar este de 1000-1100oC, însă înainte de evacuare acestea sunt introduse într-un condensator care le răcește până la 80oC. Cantitatea de cenușă evacuată este de 30-50 mg/m3. În cazul curățării umede a gazelor de ardere, tubul Venturi este utilizat pentru îndepărtarea particulelor solide în mediu umed. Gazele acide (dioxid de sulf, acid clorhidric, HF) sunt absorbite prin trecerea printr-un filtru absorbant umed, poziționat imediat după tubul Venturi.

•Instalație pentru curățarea uscată a gazelor de ardere

Fig. 5. Instalație pentru curățarea uscată a gazelor de ardere1 – Condensator pentru gaze; 2 – filtru; 3 – receptor; 4 - ventilator

Este utilizată pentru epurarea gazelor evacuate din focarele de ardere a deșeurilor lichide, precum apele uzate. Gazele acide sunt neutralizate cu ajutorul unor compuși organici alcalini, direct în incinerator.

La sistemele de curățare uscată, bazate pe principiul reținerii particulelor solide în suspensie pe filtre, gazele sunt răcite până la evaporarea completă a apei pentru spălare până la o temperatură de 200-250 oC. Temperatura inițială a gazelor de ardere este de 1000-1100oC, iar temperatura gazelor epurate este de 150-220oC. Concentrația de cenușă în gazele de ardere este de 20-30 mg/m3.

La sistemele de curățare uscată, gazele acide sunt absorbite la trecerea printr-un reactor în care se află pudră de var (calciu) sau lapte de var (absorbție uscată, respectiv semiumedă). Reactorul este poziționat imediat după condensator.

La ieșirea din reactor, gazul trece printr-un filtru cu saci, care reține particulele solide în suspensie, inclusiv pudra de var. În reactor se poate adăuga carbon activ pentru îndepărtarea dioxinei (substanțe cu potențial toxic și cancerigen) și a vaporilor de mercur.

O cantitate de 30-80 mg/m3 carbon activ este suficientă pentru neutralizarea a 90% din vaporii de mercur conținuți în gazele de ardere.

O cantitate de 19 mg/m3 carbon activ reține 90% din cantitatea de dioxină, iar o cantitate de 59 mg/m3 carbon activ poate reține 98,5% dioxină.