Cap.1 Introducere…3 [307451]
Cuprins
Cap.1 Introducere…………………………………………………………………………………………………………3
1.1 Obiectivul incinerării…………………………………………………………………………………….3
1.2 Definiții prinvind incinerarea deșeurilor………………………………………………………….4
Cap.2 Deșeuri. Considerații generale………………………………………………………………………………5
2.1 Noțiuni de bază…………………………………………………………………………………………….5
2.2 Clasificarea deșeurilor…………………………………………………………………………………..6
2.3 Depozitele de deșeuri și impactul lor asupra mediului………………………………………7
2.4 Gestiunea deșeurilor……………………………………………………………………………………..8
2.4.1 Colectarea deșeurilor……………………………………………………………………….8
2.4.2 Transportul deșeurilor……………………………………………………………………..9
2.4.3 [anonimizat]………………………………….10
2.4.3.1 Reutilizarea deșeurilor………………………………………………………10
2.4.3.2 Valorificarea deșeurilor…………………………………………………….10
Cap.3 Modalități de neutralizare a deșeurilor…………………………………………………………………11
3.1 Tehnici de tratare mecanică………………………………………………………………………….11
3.2 Tehnici de tratare chimică……………………………………………………………………………13
3.3 Tehnici de tratare biologică………………………………………………………………………….13
3.3.1 Compostarea…………………………………………………………………………………13
3.3.2 Fermentarea………………………………………………………………………………….14
3.3.3 Producerea de biogaz……………………………………………………………………..14
3.4 Tehnici de tratare termică…………………………………………………………………………….14
3.4.1 Incinerarea……………………………………………………………………………………14
3.4.2 Piroliza…………………………………………………………………………………………17
3.4.3 Gazeificarea………………………………………………………………………………….19
3.4.4 Coincinerare…………………………………………………………………………………21
Cap.4 Combustibilii și arderea……………………………………………………………………………………..22
4.1 Introducere………………………………………………………………………………………………..22
4.2 Clasificarea combustibililor…………………………………………………………………………22
4.3 Compoziția combustibililor………………………………………………………………………….23
4.4 Caracteristicile combustibililor lichizi…………………………………………………………..23
4.4.1 Densitatea…………………………………………………………………………………….23
4.4.2 Greutatea specifică………………………………………………………………………..23
4.4.3 Vâscozitatea………………………………………………………………………………….23
4.4.4 Punctul de aprindere………………………………………………………………………24
4.4.5 Punctul de curgere…………………………………………………………………………24
4.4.6 Căldura specifică…………………………………………………………………………..24
4.4.7 Valorea calorică…………………………………………………………………………….24
4.4.8 Cantitatea de sulf…………………………………………………………………………..25
4.4.9 Conținutul de cenușă……………………………………………………………………..25
4.4.10 Reziduul de carbon………………………………………………………………………25
4.4.11 Conținutul de apă…………………………………………………………………………25
4.4.12 Depozitarea combustibililor lichizi………………………………………………..26
4.5 Caracteristicile combustibililor solizi…………………………………………………………….26
4.5.1 Cărbunii: Clasificare………………………………………………………………………28
4.5.1 Cărbunii: Proprietățile fizice și chimice……………………………………………28
4.5.3 Cărbunii: Analiza…………………………………………………………………………..29
4.6 Caracteristicile combustibililor gazoși…………………………………………………………..31
4.6.1 Clasificarea combustibililor gazoși………………………………………………….31
4.6.2 Gaze petroliere lichefiate (GPL)……………………………………………………..31
4.6.3 Gazul natural………………………………………………………………………………..32
4.7 Procesul de ardere………………………………………………………………………………………32
4.7.1 Arderea combustibililor………………………………………………………………….32
4.7.2 Analiza procesului de ardere…………………………………………………………..34
4.7.3 Calculul procesului de ardere………………………………………………………….35
4.7.4 Cele trei T – uri ale arderii………………………………………………………………36
4.7.5 Controlul arderii……………………………………………………………………………37
4.7.6 Tirajul sistemului…………………………………………………………………………..39
4.7.6.1 Tirajul natural…………………………………………………………………………….39
4.7.6.2 Tirajul mecanic…………………………………………………………………………..40
Cap.5 Soluții constructive pentru incineratoare………………………………………………………………41
5.1 Incineratorul INCINER8 10S……………………………………………………………………….41
5.2 Incineratorul INCINER8 M15……………………………………………………………………..42
5.3 Incineratorul INCINER8 20A………………………………………………………………………43
5.4 Incineratorul Volkan 200…………………………………………………………………………….44
5.5 Incineratorul INCINER8 75S……………………………………………………………………….45
5.6 Incineratorul INCINER8 M60……………………………………………………………………..46
Cap.6 Memoriu de calcul…………………………………………………………………………………………….47
6.1 Bilanțul termic al incineratorului………………………………………………………………….47
6.2 Alegerea și justificarea soluției constructive pentru incineratorul de deșeuri………50
Cap.7 Norme tehnice de exploatare și protecție a muncii în cazul incineratoarelor……………..55
7.1 Condiții de exploatare…………………………………………………………………………………55
7.2 Norme specifice de securitate a muncii în cazul incinerării deșeurilor……………….56
Cap.8 Analiza distribuției vitezelor și presiunilor în camera de ardere………………………………58 8.1 Introducere………………………………………………………………………………………………..58 8.2 Proiectarea echipamentelor cu ajutorul sistemelor 3D……………………………………..60 8.3 Postprocesarea……………………………………………………………………………………………63 8.4 Concluzii metoda CFD………………………………………………………………………………..71
Concluzii…………………………………………………………………………………………………………………..72
Bibliografie……………………………………………………………………………………………………………….73
ANEXA 1 – Raport simulare ANSYS
1. Introducere
Deșeurilor și gestionarea acestora reprezintă o problemă semnificativă de mediu. Tratamentul termic al deșeurilor poate fi văzut ca un răspuns la amenințările de mediu reprezentate de fluxurile slab administrate sau neadministrate de deșeuri. Ținta tratamentului termic este de a oferi o reducere globală a impactul asupra mediului, care altfel ar putea rezulta din deșeuri. Cu toate acestea, în cursul exploatării instalațiilor de incinerare, apar unele emisii și consumuri, a căror existență sau magnitudine este influențată de designul instalației și funcționarea acesteia[1].
Incinerarea este o metodă de eliminare a deșeurilor prin arderea lor. Este una dintre metodele de tratare termică a deșeurilor. În urma incinerării se obțin căldură, gaze, abur și cenușă.Incinerarea poate fi practicată în instalații mici, individuale, sau la scară industrială. Pot fi incinerate atât deșeurile solide, cât și cele lichide sau gazoase. Metoda este preferată în locurile unde nu se dispune de teren pentru rampe, de exemplu în Japonia, și la eliminarea anumitor deșeuri periculoase, cum sunt cele biologice provenite din activități medicale, însă la nivel industrial este controversată, din cauza poluanților gazoși emiși prin acestă metodă, în mod special dioxine (dibenzodioxine policlorinate – PCDD și benzofurani policlorinați – PCDF) produși prin ardere[15].
Incinerarea cu recuperare de energie este una dintre mai multe metode de obținere de energie (WTE) tehnologii, cum ar fi gazificarea, piroliza și digestia anaerobă. În timp ce tehnologiile de incinerare și gazeificare sunt similare, în principiu, produsul energetic din incinerarea este căldură de înaltă temperatură întrucât gazul combustibil este de multe ori produsul în energie primară din gazeificarea. Incinerare și gazeificare pot fi, de asemenea, puse în aplicare fără recuperarea energiei și a materialelor.
Incineratoare reduc masa solidă a deșeurilor cu până 80-85%, iar volumul (deja comprimat oarecum în camioane de gunoi) cu 95-96%, în funcție de compoziția și gradul de recuperare a materialelor, cum ar fi metale din cenușa de reciclare. Aceasta înseamnă că în timp ce incinerarea nu înlocuiește complet depozitarea, se reduce semnificativ volumul necesar în vederea eliminării. autogunoiere reduc de multe ori volumul de deșeuri într-un compresor încorporat înainte de livrarea la incinerator. Alternativ, în depozitele de deșeuri, volumul de gunoi necomprimat poate fi redus cu aproximativ 70% prin utilizarea unui compresor oțel staționar, deși cu un cost semnificativ energie. În multe țări, o compactare a deșeurilor simplă este o practică comună pentru compactare în depozitele de deșeuri[16].
Impactul potențial al instalațiilor de incinerare a deșeurilor se încadrează în următoarele categorii:
-emisii totale de proces în aer și apă (inclusiv miros);
-producția de reziduuri de proces;
-zgomotul de proces și vibrații;
-consumul și producția de energie;
-consumul de materie primă(reactiv);
-emisiile fugitive – în principal, de la stocare a deșeurilor;
-reducerea riscurilor de depozitare/ manipulare/ procesare a deșeurilor periculoase[1].
1.1 Obiectivul incinerării
Obiectivul incinerării deșeurilor, la fel ca cele mai multe metode de tratare a deșeurilor, este de a trata deșeurile, astfel încât sa permită reducerea volumului și gradului de periculozitate, în timp ce capturareză (și astfel concentrează) sau distruge substanțele potențial dăunătoare. Procesele de incinerare pot oferi, de asemenea, un mijloc care să permită recuperarea a energie, a conținutul chimic sau mineral al deșeurilor[1].
Practic, incinerarea deșeurilor este oxidarea materialelor combustibile conținute în deșeuri. Deșeurile sunt, în general, materiale foarte heterogene, care constau în principal din materii organice, minerale, metale și apă. În timpul incinerării, gazele de ardere sunt create, acestea conțin cea mai mare parte din energia combustibilului disponibilă sub formă de căldură. Substanțele organice din deșeuri vor arde atunci când au ajuns la temperatura de aprindere necesară și vin în contact cu oxigenul. Procesul de ardere efectivă are loc în faza gazoasă în fracțiuni de secundă și este un proces ce eliberează simultan energie. În cazul în care valoarea calorică a deșeurilor este suficient de mare și procesul are o sursă de oxigen, se poate produce o reacție în lanț fapt ce face ca procesul de ardere să devină auto-susținut, adică nu este necesară adăugarea altor combustibili[1].
Deși abordările variază foarte mult, sectorul de incinerare poate fi împărțit aproximativ în următoarele sub-sectoare principale:
Incinerarea deșeurilor urbane în amestec – se ocupă în mod tipic de tratarea a unui amestec de deșeuri menajere ce nu au fost pretratate, dar uneori poate include anumite produse industriale și deșeuri comerciale (deșeuri industriale și comerciale sunt de asemenea incinerate separat în incineratoare dedicate pentru deșeuri nepericuloase industriale sau comerciale).
Incinerarea deșeurilor municipale pretratate sau a altor deșeurilor pretrate – instalații care tratează deșeuri care au fost colectate selectiv, prelucrate, sau preparate în așa fel încât, caracteristicile deșeurilor diferă de deșeurile urbane în amestec. În aceasta categorie se încadrează incineratoarele ce folosec combustibil derivat în mod special.
Incinerarea deșeurilor periculoase – aceasta include incinerarea pe amplasamentele industriale și incinerare în instalații comerciale (care primesc de obicei o gamă foarte largă de deșeuri).
Incinerarea nămolului de epurare – în unele locații nămoluri de epurare sunt incinerate separat de alte deșeuri în instalații speciale, iar în alte locații nămolurile de epurare sunt combinate cu alte deșeuri (de exemplu deșeurile urbane în amestec) pentru incinerarea acestora.
Incinerarea deșeurilor medicale – instalații dedicate pentru tratarea deșeurilor clinice, de obicei, cele care apar în spitale și alte instituții medicale. Există facilități centralizate pentru tratarea deșeurilor clinice dar și instalații individuale amplasate în incinta spitalului. În unele cazuri, anumite deșeuri clinice sunt tratate în alte instalații, de exemplu, în instalațiile ce tratează deșeurile urbane în amestec sau în instalațiile ce tratează deșeurile periculoase[1].
1.2 Definiții prinvind incinerarea deșeurilor
„Instalație de incinerare” înseamnă orice echipament sau unitate tehnică fixă sau mobilă destinată în mod specific tratamentului termic al deșeurilor, cu sau fără recuperarea căldurii produse prin ardere. Prin tratament termic se înțelege incinerarea prin oxidare sau orice alt procedeu de tratament termic, de exemplu, piroliza, gazificarea sau transformarea plasmatică, în măsura în care substanțele rezultate sunt apoi incinerate[2].
Prezenta definiție include amplasamentul și ansamblul instalației formate din toate liniile de incinerare, instalațiile de recepție, de depozitare și de tratare prealabilă a deșeurilor pe amplasament; sistemele de alimentare cu deșeuri, combustibil și aer; cazanul; instalațiile de tratare a gazelor de eșapament; pe amplasament, instalațiile de tratare sau de depozitare a reziduurilor și a apelor reziduale, coșul de fum; aparatele și sistemele de comandă a operațiunilor de incinerare, de înregistrare și supraveghere a condițiilor de incinerare[2].
„Instalație de coincinerare” înseamnă o instalație fixă sau mobilă al cărei obiectiv esențial este producerea de energie sau de produse materiale și:
-care utilizează deșeuri drept combustibil obișnuit sau suplimentar;
-în care deșeurile sunt supuse unui tratament termic învederea eliminării lor.
În cazul în care coincinerarea are loc astfel încât obiectivul esențial al instalației nu este producerea de energie sau de produse materiale, ci mai degrabă aplicarea unui tratament termic deșeurilor, instalația trebuie considerată ca o instalație de incinerare.
„Operator incinerator” înseamnă orice persoană fizică sau juridică care exploatează sau controlează instalația sau, în cazul în care legislația internă prevede astfel, orice persoană căreia i-a fost delegată o competență economică determinantă asupra funcționării tehnice a instalației[2].
2.Deșeuri. Considerații generale
2.1 Noțiuni de bază
Mediul înconjurător reprezintă un element esențial al existenței umane, fiind rezultatul interacțiunii dintre elementele naturale: sol, aer, apă, climă, biosferă, cu elemente rezultate din activitatea umană. Toate acestea influențează condițiile existențiale și posibilitățile de dezvoltare viitoare a societății, drept urmare, protecția mediului este o prioritate atât la nivelul României, cât și la scară globală.
Cuvântul „mediu” exprimă o noțiune cuprinzătoare și fundamentală, prin care înțelegem lumea vie și cea neînsuflețită, în principiu aproape tot ce înconjoară omul[3].
Deșeul reprezintă o substanță în stare solidă sau lichidă, provenită din procesul de producție sau din activități casnice și sociale, care nu mai poate fi utilizată conform destinației inițiale și care, în vederea unei eventuale reutilizări sau pentru limitarea efectelor poluante, necesită măsuri speciale de depozitare, păstrare sau anihilare (decontaminare). Datorită reducerii rezervelor naturale de materii prime și rolul nociv al deșeurilor asupra mediului, ele sunt categorisite ca materii prime utile (prin reciclare și recondiționare), care se folosesc în locul materialelor primare[4].
Deșeurile reprezintă nu numai o potențială sursă de poluare dar, în același timp, pot constitui și o sursă importantă de materii prime secundare cât și o sursă de energie.
Gestionarea deseurilor reprezintă toate activitățile și acțiunile necesare pentru a gestiona deșeurile de la începuturile lor până la eliminarea finală a acestora. Aceasta include, printre altele, colectarea, transportul, tratarea și eliminarea deșeurilor, împreună cu monitorizarea și reglarea. Ea cuprinde, de asemenea, cadrul legislativ și cel de reglementare care se referă la managementul deșeurilor ca fiind o activitate ce trebuie să cuprindă metode cu privire la reciclarea deșeurilor, etc[17].
Reciclarea reprezintă introducerea unor reziduuri sau deșeuri într-un proces tehnologic pentru a se obține reutilizarea și valorificarea lor în scopuri ecologice. Prin intermediul reciclării se reduce consumul de materie primă nouă și de asemenea se reduce consumul de energie și nivelul de contaminare al mediului natural.
Reciclarea este o componenta cheie, modernă, de reducere a deșeurilor și este al treilea component al ierhiei deșeurilor "Reducere, refolosire și reciclare".
Operațiunile de reciclare vizează două obiective fundamentale:
a) Valorificarea totală sau parțială a deșeurilor prin realizarea unor produse sau materiale care să reintre în circuitul economic precum și prin obținerea energiei secundare sau a unor combustibili.
b) Neutralizarea deșeurilor sau a părților acestora care nu pot fi valorificate, în vederea reducerii la maximum a posibilităților de poluare a mediului (aer, apă, sol) în care acestea pot fi depozitate.
Reciclarea este benefică deoarece:
-reduce cantitatea de deșeuri ce trebuie depozitata în gropi de gunoi sau incinerata;
-fiecare tona de hârtie reciclată salvează 17 copaci;
-energia pe care o recuperam când reciclăm un pahar de sticlă poate alimenta un bec pentru patru ore;
-reduce numărul de agenți poluanți din aer si apa;
-reduce semnificativ emisiile de CO2;
-se folosește cu 95% mai putina energie pentru reciclarea aluminiului fata de cea necesara producerii din materii prime (60% în cazul otelului, 40% în cazul hârtiei, 70% pentru plastic și 40%
pentru sticla);
-ajută la conservarea resurselor naturale precum lemn, apa și minereuri;
-previne distrugerea habitatelor naturale ale animalelor, a biodiversității și previne eroziunea solului.
Dintre toate țările europene, România reciclează numai 3% din întregul volum de deșeuri pe care le produce, restul fiind aruncat la groapa de gunoi. La polul opus se află Belgia, care reciclează 94%[18].
2.2 Clasificarea deșeurilor
Clasificarea deșeurilor se poate face după mai multe criterii, în general se vorbește despre următoarele categorii de deșeuri.
1.Deșeuri menajere, provenite din sectorul casnic sau din sectoare similare, mica si marea industrie, – sectorul public sau administrativ, comerț, etc.
2.Deșeuri stradale, specifice căilor de circulație publică, provenite din activitatea cotidiană a populației, din spațiile verzi, din depunerea substanțelor solide din atmosfera.
3.Deșeuri voluminoase, provenite din demolarea sau construirea de obiective industriale sau civile, sau de alte proveniențe care, datorită dimensiunilor lor nu pot fi preluate cu sistemele obișnuite de precolectare sau colectare, ci necesită o tratare diferențiată.
4.Deșeuri industriale, provenite din desfășurarea proceselor tehnologice și care sunt de diferite naturi funcție de specificul unității industriale. Cele mai mari cantități de deșeuri industriale provin din activitățile miniere.
5.Deșeuri agricole, provenite de la unitățile agricole și zootehnice sub forma de gunoi de grajd, dejecții animaliere, deșeuri animaliere de la abatoare si din industria cărnii, deșeuri vegetale de la fabricile de zahăr, ulei, etc.
6.Deșeuri periculoase precum cele: toxice, inflamabile, explozive, radioactive, infecțioase, spitalicești sau de altă natură, care prezintă direct sau indirect pericol pentru lumea vie.
7.Deșeuri nepericuloase sunt cele care nu se descompun în elemente periculoase care să afecteze viața omului, dar se acumulează in cantități uriașe afectând intr-un fel sau altui mediul.
In România, generarea deșeurilor a scăzut în ultimii ani datorită recesiunii economice manifestată în industrie și mai ales în sectorul minier. In schimb structura deșeurilor, după sectoarele de proveniența a rămas aceeași[19].
Din punct de vedere al naturii și locurilor de producere, deșeurile se clasifică astfel:
-deșeuri din industria minieră – sunt reprezentate de fragmente de roci și minereuri sărace. Acestea sunt depuse de regulă la gura minei în zone neamenajate expuse periodic eroziunii și spălării de către apele de suprafață.
-deșeuri din industria energetică și metalurgică – pot fi zguri, nămoluri, prafuri și cenuși. Zgura și cenușa de la termocentrale reprezintă o mare cantitate de deșeuri, în special în țara noastră, unde industria energetică utilizează cu precădere cărbune inferior. Deșeurile provenite de la termocentrale și din metalurgia neferoasă au un conținut ridicat în metale grele și o anumită cantitate de sulfați care pot polua grav mediul înconjurător.
-deșeuri industriale – provin în general din industria prelucrătoare (textilă, a lemnului, alimentară) și în special din prelucrarea metalelor.
-deșeuri din construcții – reprezintă materialele provenite din demolarea construcțiilor și din resturile de materiale rămase de la șantierele de construcții civile și industriale.
-deșeuri stradale – sunt reprezentate de hârtie, plastic, resturi ceramice și sticle, moloz, resturi alimentare, resturi vegetale, metale și praf, acumulate în zonele stradale din activități cotidiene.
-deșeuri menajere – sunt reziduurile solide colectate de la locuințele populației și sunt reprezentate prin: hârtie, plastic, material textil, ceramică, metal, sticlă, ambalaje, diverse substanțe chimice, baterii, anvelope, uleiuri și nu în ultimul rând resturi alimentare.
-deșeuri agricole – sunt constituite din resturi vegetale, precum cocenii și paiele. Din zootehnie rezultă mari cantități de gunoi de grajd și dejecții animaliere.
-deșeuri periculoase – provin în cea mai mare parte din industria chimică, metalurgică, a rafinării, ateliere auto și stații de benzină. Aceste substanțe nu se folosesc direct de către om, însă cele mai multe sunt utilizate la fabricarea multor produse finite necesare omului. Dintre acestea amintim: vopsele, solvenți, insecticide, pesticide, acizi, compuși metalici etc.
-deșeuri radioactive – sunt rezultate din activități industriale, medicale și de cercetare. Cele mai mari cantități provin din activitatea de producere a energiei electrice[5].
2.3 Depozitele de deșeuri și impactul lor asupra mediului
Depozitele de deșeuri reprezintă un spațiu pentru eliminarea finală a deșeurilor. Ele pot fi proiectate pe sol (construite din beton, forând în sol) sau subteran (minele abandonate). Depozitele de deșeuri pot fi clasificate după tipurile de deșeuri ce trebuiesc eliminate: depozite pentru deșeuri periculoase, depozite pentru deșeuri nepericuloase și depozite pentru deșeuri inerte.
În conformitate cu normele impuse de UE, depozitele de deșeuri trebuiesc să îndeplinească anumite condiții în vederea obținerii beneficiilor ecologice și economice, în ceea ce privește: proiectarea, amplasarea, construcția, exploatarea, închiderea ți monitorizarea post-închidere. Cu toate acestea, depozitele de deșeuri sunt din ce în ce mai puțin acceptate în strategiile de management, în special datorită faptului că ele reprezintă o eliminare finală a deșeurilor, adică pierderea definitivă a resurselor, de aceea se impune cu ajutorul diferitelor instrumente economice (taxe mai mari pe cantitățille depozitate), legale (Dir.1999/31/CE ) adoptarea altor strategii. De asemenea se promovează avantajele construirii depozitelor cu recuperare de biogaz, care ar reduce semnificativ emisiile gazelor cu efect de seră și ar contribui astfel la economisirea resurselor.
Conform EEA, impactul depozitelor asupra mediului este reprezentat de:
-poluarea solurilor prin emisii de nutrienți, metale grele, compuși toxici rezultați din levigatul depozitelor de deșeuri;
-reducerea suprafețelor de teren din cauza construcțiilor depozitelor;
-poluare prin emisiile de gaze cu efect de seră datorate atât tratării deșeurilor din depozit cat și rezultate din diferite tehnici neconforme;
-poluarea apelor subterane datorate scurgerilor din depozitele de deșeuri la care se adaugă poluarea terenurilor invecinate;
-intensificarea utilizării vehiculelor mari pentru transportul deșeurilor.
Populația umană, consideră depozitele ca sursă de poluare a aerului, a apelor de suprafață, a solurilor, prin scăderea fertilității solurilor, schimbări în biocenozele terenurilor din apropierea depozitelor și nu în ultimul rând disconfort vizual, olfactiv. Aceste viziuni trebuiesc evaluate înaintea construcțiilor depozitelor, de către factorii de decizie, în vederea adoptării metodelor de management ale deșeurilor. În acest context, Fricke și Kölsch (2009) afirmă că, „în multe țări, este din ce în ce mai dificil să se găsească locații potrivite pentru depozitele de deșeuri care sunt acceptate de către populație”, și de asemenea, trebuiesc întreținute eforturile de reciclare, de exemplu, separarea fracțiilor reciclabile, fracțiuni cu o valoare calorică mare sau producția de materiale, această metodă, necesitând a fi introdusă ca procedeu de tratare a deșeurilor din depozite[6].
2.4 Gestiunea deșeurilor
Activitatea de gestionare a deșeurilor include următoarele:
-colectarea;
-transportul;
-valorificarea, eliminarea deșeurilor, inclusiv supravegherea acestor operații și îngrijirea zonelor de depozitare după închiderea acestora.
În ierarhia opțiunilor de gestionare a deșeurilor, inclusă atât în reglementările UE cât și în cele naționale, recuperarea reprezintă o prioritate aflată înaintea eliminării prin depozitare. Măsurile necesare trebuie planificate astfel încât să se ajungă la cea mai eficientă metodă de recuperare și reciclare, ținând cont de tipurile de deșeuri, de sursele de deșeuri și de compoziția diferită a deșeurilor.
Prioritățile în ierarhia deșeurilor sunt prezentate în figura de mai jos[7].
Fig 2.1Ierarhia deșeurilor[7];
2.4.1 Colectarea deșeurilor
Scopul colectării deșeurilor este colectarea acestora în locul în care sunt produse în mod organizat și rentabil, pentru a preveni poluarea mediului și a permite reutilizarea și reciclarea unei cantități cât mai mari. Reciclarea deșeurilor face să scadă cererea de materii prime primare și cel mai adesea utilizarea materiilor prime secundare este mai puțin costisitoare decât a celor primare.
Reciclarea și reutilizarea deșeurilor poate fi realizată în două moduri. Primul permite sortarea și separarea după colectarea integrală. Aceasta se poate realiza mecanic sau manual. Eficacitatea separării după colectare poate fi foarte mare și este o metodă foarte eficientă pentru unele fracțiuni. Principala condiție este aceea ca fracțiunea recuperată să poată fi apoi reciclată: calitatea fracțiunii de deșeuri separate astfel nu trebuie să fie prea mult afectată de colectarea integrală și separarea ulterioară.
Separarea la sursă permite în general separarea unor fracțiuni de deșeuri de bună calitate. Pentru a realiza colectarea separată a deșeurilor, gospodăriile trebuie evident să dispună de mijloace de separare a deșeurilor. Aceasta înseamnă că au nevoie de containere sau alte mijloace de colectare în care pot fi depozitate separat diferite fracțiuni de deșeuri și că aceste containere trebuie colectate cu regularitate. Aceasta complică organizarea colectării deșeurilor și face să crească proporțional și costurile colectării. Însă aceste costuri pot fi compensate (parțial) prin utilizarea fracțiunilor astfel separate ca materii prime secundare.
Containerele cu materiale refolosibile sunt preluate și transportate, prin grija administrațiilor locale, la puncte de selectare unde se face trierea materialelor și livrarea la firmele prelucrătoare.
În ceea ce privește colectarea selectivă, prima acțiune necesară este identificarea tipurilor de containere utilizabile pentru colectarea selectivă la surse a deșeurilor (ambalaje, deșeuri organice și restul deșeurilor menajere) și, de asemenea, a modului de etichetare sau marcare a acestora. Se va avea în vedere asigurarea volumului și numărului suficient de containere pentru diferitele tipuri de clădiri, în funcție de numărul de locuitori.
Colectarea în amestec este cea mai simplă metodă de colectare. Totodată, acest mod de colectare limitează posibilitățile ulterioare de reciclare și tratare a deșeurilor.
Pentru sortarea materialelor reciclabile din deșeuri colectate în amestec este nevoie de o instalație de sortare mecanică. Preluarea amestecată a tuturor grupurilor de materiale reciclabile a demonstrat că hârtia, plasticul și sticla sunt greu de sortat în instalații de sortare, obținându-se doar parțial materiale pentru procesul de reciclare[7].
2.4.2 Transportul deșeurilor
Transportul deșeurilor periculoase și nepericuloase pe teritoriul României este reglementat prin Hotărârea de Guvern nr. 1061/1008, publicată în Monitorul Oficial, Partea I nr. 672 din 30/09/2008.
Deșeurile trebuie transportate:
-de la surse la stații de pretratare;
-de la punctele de colectare separată la stații de procesare și sortare;
-de la stații de sortare și reprocesare la instalațiile de reciclare finală;
-de la surse la depozite sau stații de incinerare regionale.
Autovehiculele de colectare și transport sunt camioane cu recipiente speciale care se încarcă direct sau camioane pe care se pot monta containere de capacitate mare, containerele fiind montate direct încărcate.
Pentru minimizarea costurilor și a impactului ecologic, în special asupra populației este necesară optimizarea activităților de transport cât mai mult posibil. Măsuri pentru optimizarea condițiilor de transport a deșeurilor:
-selectarea locațiilor pentru stațiile de sortare, procesare și pretratare în “centrul” zonelor de generare a deșeurilor;
-amplasarea stațiilor de procesare a deșeurilor (stații de tratare mecano-biologică) cât mai aproape de depozitele finale;
-utilizarea pentru colectarea deșeurilor a unor vehicule de colectare cu emisii reduse de noxe (zgomot și gaze de eșapament);
-adaptarea autovehiculelor de colectare și transport în funcție de condițiile de drum, structura localităților și structura arhitecturală a diferitelor clădiri;
-optimizarea distanțelor de transport pentru utilizarea la maxim a capacității autovehiculelor de transport;
-minimizarea distanțelor de transport prin utilizarea stațiilor de transfer;
-dacă distanțele de transport lungi nu pot fi evitate este indicat să se utilizeze căile ferate sau navale (exemplu, Dunărea)[7].
2.4.3 Valorificarea deșeurilor, eliminarea deșeurilor
Strategia în domeniul reciclării deșeurilor vizează următoarele obiective principale:
-prevenirea formării deșeurilor prin promovarea tehnologiilor curate și a produselor ecologice;
-valorificarea deșeurilor prin optimizarea sistemelor de colectare și triere selectivă;
-eliminarea finală a deșeurilor care nu și-au găsit o soluție de valorificare.
Reciclarea deșeurilor se poate realiza prin două tipuri de acțiuni:
-Reutilizare
-Valorificare
Fig.2.2Schema Reciclare[8];
2.4.3.1 Reutilizarea deșeurilor
Reutilizarea deșeurilor cuprinde orice operație prin care deșeul (ambalajul), care a fost conceput și proiectat pentru a realiza în cadrul ciclului său de viață un număr minim de parcursuri sau rotații, este reutilizat pentru același scop pentru care a fost conceput sau pentru un scop diferit. Aceasta se poate realiza cu păstrarea formei produsului sau cu efectuarea unor modificări limitate.
Producătorilor li se impune condiția de a crea produse competitive, care pot fi ulterior recuperate prin intermediul tehnologiilor existente, fără a genera deșeuri.
Consumatorilor li se propune să nu procure produse care pot deveni deșeuri nereciclabile[8].
2.4.3.2 Valorificarea deșeurilor
Valorificarea deșeurilor cuprinde orice operație sau succesiuni de operații de dezmembrare, sortare, tăiere, mărunțire, presare, balotare, topire – turnare efectuată asupra unui deșeu prin procedee industriale, în vederea transformării sale în materie primă secundară sau sursă de energie.
Valorificarea unui deșeu poate fi:
-valorificarea materială – presupune substituirea materiilor prime; deșeul fiind utilizat din nou datorită caracteristicilor sale materiale, cu excepția folosirii lui imediate ca material combustibil pentru obținerea de energie;
-valorificarea biologică (compostare, fermentație) – este o valorificare materială a resturilor organice, fie că este vorba despre tratarea realizată conform standardelor industriale ale instalațiilor cu tehnică înaltă, fie că ne situăm în zona gospodăriilor particulare, a administrațiilor comunale sau a grădinilor particulare, unde valorificarea se face pentru nevoile proprii (gospodării: de ex. compostare, hrănirea animalelor);
-valorificarea energetică – presupune folosirea deșeurilor ca material combustibil înlocuitor, pentru obținerea de energie.
În alegerea unei metode de valorificare trebuie să se ia în considerare, întotdeauna, varianta ecologică de valorificare.
Prin continuarea valorificării deșeurilor pot lua naștere materiale industriale sau produse cu alte caracteristici sau altă formă. Aici poate fi încadrată reciclarea chimică (de ex. piroliza, hidroliza) a materialelor plastice, producerea cartoanelor din hârtie uzată (downcycling)[8].
Recuperarea și reutilizarea resurselor reciclabile reprezintă mijloace de soluționare a contradicției dintre cerințele procesului de creștere economică și caracterul restrictiv al resurselor. In același timp activitatea de reciclare interferează profund cu activitatea de protecția mediului, intensificarea reciclării diminuând sensibil presiunea poluantă asupra mediului. In acest sens, încă din 1948 s-a constituit la Paris, Biroul Internațional al Recuperării. Au apărut și s-au dezvoltat cu succes în întreaga lume firme private care acționează in acest domeniu. In România, primele unități de recuperare au apărut m 1949, astăzi funcționează efectiv în domeniul recuperării cca. 250 de firme cu capital de stat și privat.
Organizarea și gestiunea mai eficientă a materialelor refolosibile în țara noastră se impune ca o prioritate pornind de la următoarele premise:
-potențialul de materiale refolosibile este ridicat, ceea ce este o premisă în asigurarea unei eficiențe economice;
-nivelul tehnic și tehnologic la nivel național al acestei activități este modest, dar poate fi îmbunătățit fără eforturi investiționale deosebite;
-nivelul de sensibilizare a agenților economici și a populației cu privire la importanța și imperativele reciclării materialelor este redus, dar poate fi îmbunătățit prin acțiuni concertate de mediatizare susținută și educație ecologică[19].
3. Modalități de neutralizare a deșeurilor
3.1 Tehnici de tratare mecanică
Transformarea sub acțiunea forțelor mecanice a unor unități de volum mari în unități de volum mici se numește mărunțire. Reducerea până la unități de volum intermediare se numește concasare, sfărâmare sau tăiere. Aducerea la dimensiuni fine se numește măcinare, pulverizare, dezintegrare sau dispersie.
Eficiența mărunțirii înseamnă transformarea cu un consum cât mai redus de energie (E) și cu productivitate convenabilă a unui material solid dat, într-un produs granular sau pulverulent de dimensiunile și uneori, forma impusă.
Mașini de mărunțit:
Se folosește termenul de “mașină” deoarece utilajul are principalele organe de lucru în mișcare.
Pentru alegerea unei mașini de mărunțire adecvate sunt necesare următoarele informații:
-proprietățile fizice ale materialului care trebuie mărunțit (granulația inițială, consistența, duritatea, fragilitatea și fisionabilitatea);
-scopul mărunțirii, ca de exemplu, procesele fizice sau chimice la care va fi supus materialul mărunțit;
-caracteristicile necesare ale materialului mărunțit (mărimea și distribuția particulelor mărunțite, mărimea medie a particulelor sau mărimea specifică a particulelor)[20].
Clasificarea mașinilor de mărunțit se face în funcție de următoarele criterii:
A.După gradul de mărunțire:
-mașini de strivit (> 5cm);
-concasoare (5 – 1cm);
-granulatoare (0,5 – 5mm);
-mori coloidale (dezintegratoare) (0,00 – 0,1mm).
B.Dupa temperatura de lucru:
-la temperatura mediului (morile);
-la frig (mori criogene).
C.Dupa modul principal de transmitere a fortei de marunțire:
-șoc – sfărâmare prin impact (concasoare cu ciocane, pneumatice, etc.);
-compresie (colerganguri – mori cu pietre verticale sau mori chiliene);
-frecare (mori cu valțuri sau cu conuri);
-forfecare (cu cuțite, discuri).
D.După natura materialului prelucrat:
-materiale dure (oțeluri, betoane);
-materiale sticloase (fonte, sticle, ceramice);
-nateriale plastice (PVC, PE, PP);
-elastomeri (cauciucuri);
-universale (amestecuri)[20].
Mașini de compactare
Se folosesc pentru compactarea și eventual sfărâmarea obiectelor mari: mobilă, congelatoare, automobile, televizoare, mașini de spălat, etc. Sunt numite și prese.
Pot fi cu acționare: mecanică prin șoc (pentru obiecte mai mici și mai puțin rezistente) sau hidraulică (universale) – cele mai des utilizate.
Utilizarea produsului unei mașini de mărunțit este legată de forma, mărimea, numărul și, uneori, de compozita chimică a particulelor care constituie produsul.
Deoarece dintr-o mașină de mărunțit rezultă întotdeauna un produs neunifom sub aspectul menționat, apare necesitatea unei operații de separare a particulelor, fie după anumite fracțiuni granulometrice, fie după compoziția lor chimică.
Izolarea unui component dintr-un amestec se numește separare.
Când separarea are ca obiect alegerea unui sort (tip) de material, se numește sortare.
Dacă separarea are ca obiect separarea unui amestec după dimensiuni se numește clasare[20].
Morile cu ciocane
Pentru mărunțirea deșeurilor municipale și de producție, precum deșeurile din lemn morile cu ciocane s-au dovedit a fi foarte eficiente. Ele se deosebesc, în principal, doar după tipul rotorului. Există mori orizontale și verticale cu ciocane montate flexibil.
Dupa acest principiu de bază se folosesc o serie de mori în instalațiile de reciclare a deșeurilor sau în depozitele de deșeuri, astfel ca s-a obținut o experiență vastă în cazul diferitelor compoziții de deșeuri[9].
Concasore percutante
Concasorul percutant constă dintr-o carcasă sudată din mai multe părți din tablă sau profiluri din oțel, al cărei interior este căptușit cu plăci de percuție. Arborele, care se rotește cu aproximativ 500-1000 rot/min este prevăzut cu mai multe ciocane preschimbabile din oțel rezistent la uzură. Arborele se rotește într-un lagăr montat pe carcasă. Plăcile de percuție sunt așezate reglabil cu ajutorul unor pivoți. Atât distanța dintre plăcile de percuție și ciocane, cât și înclinația plăcilor sunt reglabile. La intrarea unor componente care nu se pot mărunți în spațiul de percuție plăcile de percuție pot fi ridicate iar materialele nemărunțite sunt eliminate prin partea inferioară[9].
Mori cu cuțite sau tocătoare
Moara poate fi cu arbore orizontal simplu sau dublu. Prin rotația în sensuri diferite a arborilor dubli prevăzuți cu cuțite materialul este atras între cuțite. Mărunțire are loc între uneltele de tăiere indiferent de tipul materialului: moale, elastic sau dur.
Gradul de mărunțire se fixează prin alegerea distanței dintre cuțite respectiv prin lățimea dinților la arborele cu cuțite. Pentru mărunțire deșeurilor menaje distanța dorită dintre cuțitele arborelui este de 0.1 mm și pentru a garanta succesul procesului de tocare, nu trebuie să depășească 0.8mm. Dacă gradul de mărunțire nu este corespunzător, sau dacă distribuția granulației nu este neuniformă, instalațiile pot fi reglabile în mai multe trepte până când rezultatul final este cel dorit[9].
3.2 Tehnici de tratare chimică
În această categorie intră toate procedurile chimice de transformare a materialelor prin care se modifică structura deșeurilor. Scopurile tratării chimice sunt multiple: neutralizarea în scopul valorificarea deșeurilor sau eliminării deșeurilor (inertizare), sau reducerea concentrațiilor componentelor periculoase.
Majoritatea procedeelor chimice sunt folosite la tratarea deșeurilor industriale. Fac excepție procedurile termochimice care sunt utilizate și la deșeurile comunale. Procedurile chimice utilizate frecvent în tratarea chimică a deșeurilor sunt: oxidarea (normală, umedă, supercritică H2O sau CO2), reducerea, precipitarea, neutralizarea, calcinarea, clorinarea, ozonizarea, hidroliza, dehalogenarea, fotoliza, metode electrochimie, proceduri catalitice, proceduri termochimice[3].
3.3 Tehnici de tratare biologică
Prin tratarea biologică a deșeurilor se înțelege totalitatea procedurilor de tratare prin care materialele organice și anorganice sunt descompuse cu ajutorul bacteriilor sau/și a enzimelor în condiții aerobe și anaerobe. Reglarea procesului se realizează prin: prezența sau lipsa oxigenului, asigurarea unei temperaturi optime, reglarea permanentă a umidității. Principalele tipuri de proceduri sunt: compostare, producere de biogaz, fermentare cu enzime.
Pentru a atinge țintele de termen scurt pentru deșeurile biodegradabile, cu investiții minime, este necesară axarea pe cantitățile de deșeuri biodegradabile care pot fi colectate și tratate relativ ușor. Acestea includ în general hârtia, cartonul și lemnul pentru reciclare, materialele din ambalaje pentru același scop și deșeuri verzi și alimentare pentru compostare[3].
3.3.1 Compostarea
Compostarea este un proces biologic controlat unde ca materie primă organică se poate folosi deșeuri agricole și industriale, deșeuri comunale, sau nămoluri provenite din tratarea apelor menajere. Ca material de adaos se poate folosi solul, turba sau pământul de gazon.
Amestecul astfel obținut având umiditate suficientă sunt depuse în prisme. În prima fază a descompunerii microbiene temperatura este de 30°C, apoi în urma procesului exoterm materialul se încălzește la 60-70°C. La această temperatură majoritatea bacteriilor patogene mor. În urma răcirii, în compost apar colonii de ciuperci, iar după 1-2 luni se formează un material pământos fertil. Compostul este un produs finit care se poate utiliza în agricultură iar depozitarea compostului nu prezintă nici un impact negativ asupra mediului înconjurător. Compostul de bună calitate este un produs valoros care se poate valorifica în agricultură, horticultură, sere etc. Compostul de slabă calitate poate fi utilizată pentru acoperirea depozitelor de deșeuri[3].
3.3.2 Fermentarea
Fermentarea este acea activitate microbiologică datorită căreia au loc transformările materialelor organice. Microorganismele care direcționează aceste procese sunt: bacterii, drojdii, mucegai în formă suspendată sau fixată.
Fermentarea are loc în exclusivitate datorită activității enzimatice, de aceea cu supliment special de enzime cu concentrația acestora procesul poate fi influențat. În practică sunt utilizate trei procedee de fermentare, prezentate pe scurt în continuare. [3]
3.3.3 Producerea de biogaz
Producerea de biogaz este urmarea proceselor de compostare și fermentare descrise în capitolele anterioare. Biogazul este un amestec de gaze combustibile, care se formează prin descompunerea substanțelor organice în mediu umed și lipsă de oxigen. Componentul de bază a biogazului este metanul. Primele descrieri a biogazului sunt efectuate de către Volta la sfârșitul secolului al XVII-lea. Volta a extras pentru prima dată metanul din gazele de mlaștină.
Producerea de biogaz constituie o metodă aplicată cu succes în câteva țări cu populații mari din Asia (se apreciază că în China sunt peste 10 milioane de astfel de instalații, în regiunile rurale aceste instalații asigurând peste 80 % din producția de energie necesară). Procedeul denumit „Globar Gas Schema” este folosit în India de peste 75 de ani, fiind peste 80 mii de instalații în funcțiune). În urma cercetărilor făcute între anii 1942 și sfârșitul celui de al Doilea Război Mondial de chimistul Ducelier și inginerul agronom Marcel Isman, metoda și-a făcut apariția și în Europa, mii de ferme fiind echipate cu astfel de instalații. După cel de-al Doilea Război Mondial, vestgermanii au inițiat o acțiune pe scară largă, construind uzine biologice în care, prin prelucrarea reziduurilor menajere și a subproduselor agricole, obțineau biogaz și bioîngrășăminte[3].
3.4 Tehnici de tratare termică
Printre procedeele termice din cadrul tratării deșeurilor se numără incinerarea deșeurilor, piroliza deșeurilor, coincinerarea deșeurilor și procedeul de uscare. Pe departe cel mai important procedeu termic este la ora actuală incinerarea deșeurilor.
3.4.1 Incinerarea
Incinerarea se poate aplica atât deșeurilor municipale colectate în amestec cât și numai fracției de deșeuri reziduale. Însă, compoziția deșeurilor municipale este prepoderent biodegradabilă, iar aceasta împiedică incinerarea deșeurilor municipale fără alți combustibili, conducând la creșterea costurilor de incinerare pe tona de deșeuri municipale.
De aceea este indicată incinerarea deșeurilor reziduale din deșeurile municipale, deșeurile reziduale reprezentând deșeurile rămase după sortarea deșeurilor reciclabile, respectiv deșeurile ce nu mai pot fi reciclate material. Pe lângă deșeurile reziduale sau municipale, incineratoarele pot accepta orice tipuri de deșeuri. În funcție de tipul deșeurilor acceptate incineratoarele sunt proiectate special. Pentru deșeurile periculoase, incineratoarele trebuie să atingă o temperatură de ardere mult mai ridicată decât în caul incinerării deșeurilor nepericuloase[10].
Deșeurile incinerabile au o importanță energetică majoră. Utilizarea acestora ca sursă alternativă de combustibili duce la scăderea cantităților de combustibili fosili utilizați, reducându-se astfel cheltuielile aferente extracției materiilor prime și nu în ultimul rând diminuându-se cantitățile de deșeuri eliminate prin depozitare, prelungind astfel durata de exploatare a acestora. În țările vest europene folosirea surselor de energie alternative este o metodă aplicată cu succes. Un procent de 8-12 % din energia produsă este acoperit din surse alternative. (de ex. În Austria este folosită cu succes fitomasa)[3].
În prezent există un număr de 467 de incineratoare care procesează pe an peste 50 de milioane de tone de deșeuri municipale menajere din cele 15 țări ale Uniunii Europene (din 200 de milioane). Cel mai mare complex de incineratoare arde, pe an, 1 milion de tone de deșeuri municipale solide. Incineratoarele, o dată scoase din serviciu, au fost repuse în funcțiune datorită necesității respectării Directivei 2000 a UE privind incineratoarele, care a întrat în vigoare în Decembrie 2005 în toată Uniunea Europeană, și interzicerea în totalitate sau reducerea severă a cantității de deșeuri biodegradabile permise a fi depozitate la depozitele de deșeuri. Ambele directive au fost favorabile industriei de incinerare.
Prin incinerare se reduce cantitatea de deșeuri organice din deșeurile municipale la aproximativ 5% din volumul inițial și se sterilizează componentele periculoase, generând, în același timp, energie termică ce poate fi recuperată sub formă de căldură (apă caldă/abur), de electricitate sau o combinație a acestora.
Procesul de incinerare conduce, de asemenea, la generarea de produse reziduale, la fel ca și la generarea de reziduuri din procesul de curățare a gazelor de ardere, care trebuie depozitate la un depozit conform sau într-o mină. În unele cazuri se generează și ape uzate. Nu sunt recuperate elementele nutritive și substanțele organice[3].
Deși incinerarea se consideră a fi în general mai puțin costisitoare decât depozitarea la depozitele de deșeuri, spațiul pentru depozitele de deșeuri în aglomerata Europă de Vest este limitat, majoritatea țărilor limitând drastic depozitarea deșeurilor prin impunerea de taxe la depozitele de deșeuri (până la 40 de euro pe tonă) adițional taxelor de tratare de la depozite, reducând mult din diferență. Taxa de depozitare este justificată în baza faptului că incinerarea mărește reducerea volumului de deșeuri și transformă o mare parte din deșeuri în energie.[3]
Mai mult, cu cât deșeurile sunt din celuloză, deșeurile municipale solide sunt considerate gaz bio-reînnoibil, care nu contribuie la emisiunea de gaze cu efect de seră (restul de materiale din plastic nu pot fi reînnoite, dar până în prezent nu se cunosc alte căi prin care se poate elimina cu ușurință murdăria rămasă, amestecurile și plasticul prezente în deșeurile municipale solide). Incinerarea evită, de asemenea, crearea de gaz metan la depozitele de deșeuri municipale solide, o problemă de sănătate și de mediu majoră[3].
Fig 3.1Procesul tehnologic de incinerare a deșeurilor[3];
Structura de principiu și modalitatea de funcționare a unei instalații de incinerare a deșeurilor este explicată în baza câtorva componente și agregate ale instalației. Acestea sunt oferite de numeroși producatori, fiecare execuție diferind corespunzator. Însă derularea principală a incinerarii și fluxul materialelor diferă de la o instalație la alta, iar pentru diverși producatori, numai în mică masură. O instalație de incinerare a deșeurilor constă din urmatoarele domenii de funcționare, expuse în continuare:
-preluarea deșeurilor;
-stocarea tempoarară, pretratarea (daca este necesară);
-alimentarea în unitatea de incinerare;
-eliminarea și tratarea cenușei reziduale;
-tratarea și valorificarea emisiilor[10].
Amplasarea incineratoarelor, chiar în orașe, oferă două avantaje principale:
1. O mare parte din valoarea calorică a deșeurilor poate fi folosită pentru generarea de electricitate și pentru încălzirea centrală, compensând aproape 30% din Costurile de operare și întreținere a incineratoarelor.
2. Localizarea în sau lângă orașe reduce, de asemenea, costurile de colectare a deșeurilor municipale solide pentru că vehiculele de transport au de parcurs distante mai mici până la centrul de tratare decât la gropile de gunoi sau instalațiile de tratare mecano-biologică.[3]
Fig 3.2Schema de principiu a unui incinerator[3];
Alte avantaje ale incinerării în comparație cu tratarea mecano-biologică:
-abilitatea de a transforma 100% conținutul biodegradabil al deșeurilor municipale solide fată de doar 50% în ceea ce privește tratarea mecano-biologică;
-producerea de cantități mai mici de reziduuri față de tratarea mecano-biologică pentru eliminare (în general cenușă, 5% din fluxul de deșeuri); 25% din cenușa generată, este folosită de obicei, ca materie primă pentru reabilitarea drumurilor; în contrast, dacă depozitul de deșeuri nu este echipat cu un incinerator, 40 % din deșeuri ajung la depozit.
Toate incineratoarele de deșeuri, fie că sunt industriale, medicale sau municipale, trebuie să îndeplinească obiectivele din legislația europeană și națională. În paralel, incineratoarele trebuie să îndeplinească și condițiile privitoare la recuperarea energiei din deșeuri, adică recuperarea căldurii și altor forme de energie rezultate în urma incinerării deșeurilor.
Toate incineratoarele de deșeuri trebuie administrate în acord cu conceptele specifice ale utilizării finale ale energiei și căldurii, mai ales în ceea ce privește consumatorii industriali și comerciali și sistemele de încălzire centralizate municipale.
În planificarea realizării noilor incineratoare trebuie ținut seama de criteriul cel mai important în alegerea locației și anume acceptarea de către populație. De asemenea, tot în faza de planificare a noilor incineratoare trebuie ținut seama de faptul că masa totală de deșeuri se va reduce datorită obligației de a atinge țintele în ceea ce privește deșeurile de ambalaje și deșeurile de echipamente electrice și electronice[11].
3.4.2 Piroliza
Piroliza este procedeul de descompunere chimică în condiții controlate, în reactoare corespunzătoare materialelor organice, respectiv a deșeurilor organice, pe baza căldurii, în mediu sărăcit în oxigen, sau fără oxigen – eventual cu adiție de gaz inert (ex. nitrogen).
Pe baza procedurii produsele finite generate din deșeuri sunt de natură gazoasă, lichidă (ulei, gudron, apă de descompunere cu conținut de acizi organici) și solide. Acestea din urmă pot fi reutilizați în primul rând ca și combustibili (gaz pentru încălzire, ulei pentru încălzire, cocs), mai rar ca și materie primă secundară în industria chimică, respectiv în alte scopuri (ameliorarea solului, tratarea apelor uzate).
Piroliza este o metodă termică de pre-tratare, care poate fi aplicată pentru a transforma deșeul organic într-un gaz mediu calorific, în lichid și o fracție carbonizată având drept scop separarea sau legarea compușilor chimici pentru a reduce emisiile și levigatul din mediu.
Piroliza poate fi o metodă de tratare propriu-zisă, dar, de cele mai multe ori, este urmată de o treaptă de combustie și, în unele cazuri, de extracția de ulei pirolitic. Piroliza, spre deosebire de incinerare, este endotermică.
Ca alternativă la incinerare, piroliza a apărut relativ recent. Fracția gazoasă conține majoritatea energiei din deșeurile supuse pirolizei. Aceasta poate fi folosită la obținerea de energie utilizând turbine[3].
Piroliza este cunoscută din tehnica procedural industrială. În ceea ce privește tratarea
deșeurilor s-au dorit printre altele următoarele avantaje ale pirolizei:
-procedee necomplicate, care să poată funcționa și cu cantități mici de prelucrare de până la 10 tone/h;
-posibilitatea recuperării energiei și materiei prime;
-posibilitatea de depozitare a produselor valorificabile în mod energetic;
-flexibilitate față de diversele și schimbătoarele componente ale deșeurilor;
-evitarea în mare măsură a impactului asupra mediului.
Cu ajutorul pirolizei deșeurilor s-a urmărit un scop asemănător cu cel al incinerării.Volumul deșeurilor se reduce considerabil și se transformă într-o formă ce face posibilă o depozitare fără impact semnificativ asupra împrejurimilor. La o incinerare convențională, procesele de uscare, degazare, gazare și incinerare au loc într-o singură cameră. La piroliză, unele dintre aceste procese parțiale pot fi executate în reactori separați, astfel încât degazarea și gazarea să devină procedee de tratare a deșeurilor de sine stătătoare[10].
Deșeurile sunt încărcate într-un siloz în care o macara amestecă materialul de intrare și mută acest material într-un tocător și de aici într-un alt siloz. Deșeul amestecat este introdus apoi într-o cameră etanșă, printr-un alimentator cu pâlnie, șurub sau piston. Deșeul mărunțit grosier intră într-un reactor, în mod normal un tambur rotativ încălzit extern, funcționând la presiune atmosferică.
În absența oxigenului, deșeurile sunt uscate și apoi transformate la 500-700°C prin conversie termo – chimică (de exemplu distilare distructivă, cracare termică), în hidrocarburi (gaz și uleiuri/gudroane) și reziduu solid (produse carbonizate/cocs pirolitic) ce conțin carbon, cenușă, sticlă și metale ne-oxidate.
Dacă temperatura procesului este de 500°C sau mai mică, procesul se numește uneori termoliză. Timpul de retenție al deșeurilor în reactor este tipic de 0,5-1h.
Produsul fierbinte – gazul – cu temperatura >300°C, este condus la o stație de boilere, unde conținutul energetic este utilizat pentru producerea aburului sau a apei calde. Acesta nu este adecvat folosirii într-un motor cu ardere internă, din cauza conținutului mare de gudroane din faza gazoasă, care va condensa în momentul în care gazul este răcit înainte de intrarea în motorul cu ardere internă.
Cracarea termică a gudroanelor din gaz, urmată de curățarea gazului, poate rezolva necesitățile de purificare[3].
Fig 3.3Instalație de piroliză[3];
Piroliza ca instalație de tratare a deșeurilor nu s-a putut impune în fața incinerării deșeurilor din cauza diverselor probleme și a redusei disponibilități. Însă se are în vedere utilizarea pirolizei în combinație cu incinerarea la temperaturi înalte. Aici, gazele pirolitice obținute se vor folosi într-o a două etapă procedurală la incinerarea și vitrifierea cocsului pirolitic. Apa reziduală provenită din piroliză se compune din umiditatea deșeurilor, apa de descompunere și apa de incinerare, mai puțin apa care s-a consumat în timpul reacției.
Apa reziduală provenită din piroliză părăsește reactorul sub formă de abur și apare după răcirea gazului drept condensat. Apele reziduale cu conținut organic mare, în special în cazul pirolizei deșeurilor necesită o pretratare chimico-fizică, deoarece materialele nocive pot fi reduse în instalații de epurare biologice numai parțial. O altă posibilitate a evitării materialelor nocive în apele reziduale este descompunerea termică a gazelor de ardere mocnită[10].
3.4.3 Gazeificarea
Gazeificarea reprezintă procesul de transformare a compușilor cu potențial caloric în gaze combustibile (monoxid de carbon, metan și hidrogen) care conțin în mod ideal, toată energia prezentă în produșii naturali neprocesați. În practică, eficiența transformării energiei este de 70% până la 90%. Gazeificarea este o metodă de tratare termică, aplicabilă pentru transformarea deșeurilor organice într-un gaz mediu calorific, produse reciclabile și reziduuri. Gazeificarea se realizează prin degradarea termică a materialelor organice, într-un mediu lipsit de aer, pentru a favoriza combustia totală. Prin acest proces se urmărește producerea unui gaz curat și a unei zguri inerte care nu poluează mediul. Procesul este, în mod normal, urmat de combustia gazelor produse, într-un furnal și în motoare cu ardere internă sau în turbine simple de gaz, după o purificare corespunzătoare a gazului produs. Deșeurile mărunțite grosier (câteodată deșeuri de la piroliză) intră într-un gazeificator, unde materialele care conțin carbon reacționează cu un agent de gazeificare, care poate fi aer, O2, H2O sub formă de abur sau CO2.[3]
Procesul are loc la 800-1000°C (oxigenul insuflat în fluxul de gazeificare poate atinge 1.400-2.000°C) depinzând de puterea calorifică, și include un număr de reacții chimice pentru a forma gazul combustibil cu urme de gudron. Cenușa este, de cele mai multe ori, vitrificată și separată ca reziduu solid. Stațiile de gazeificare pot fi proiectate ca un proces cu 1 sau 2 trepte.
Gazeificatorul însuși poate fi în contracurent sau nu, de tip cu pat fix sau fluidizat sau, pentru stații mari, de tipul pat fluidizat cu barbotare sau circulare, funcționând la presiune atmosferică sau sub presiune, atunci când sunt combinate cu turbine de gaz. În unele cazuri, prima treaptă este o unitate de uscare, în alte cazuri, o unitate de piroliză. Atât unitățile de piroliză cât și cele de gazeificare pot fi instalate în fața unui cazan ce funcționează cu cărbune dintr-o uzină de producere a energiei, lucru ce favorizează arderea combinată cu un foarte mare raport energie/căldură.
Principala diferență dintre gazeificare și piroliză este că prin gazeificare, carbonul fixat este, de asemenea, gazeificat.
Pentru ca procesul de gazeificare să se desfășoare în mod corect, trebuie ca un anumit număr de parametri să fie menținuți constanți între anumite limite:
-Distribuția în funcție de dimensiunea particulelor;
-Gradul de umiditate;
-Cantitatea de cenușă;
-Conținutul de material volatil;
-Potențialul caloric;
-Densitatea;
-Compoziția materiei prime.
Componentele principale ale unui sistem de gazeificare a deșeurilor municipale solide sunt următoarele:
-Echipamentul de mărunțire și reciclare;
-Gazeificatorul și tratamentul termic;
-Echipamentul de răcire a gazului și de curățare;
-Echipamentul de utilizare a gazului[3].
Fig 3.4Instalație de gazeificare[3];
Gazeificatorul însuși poate fi în contracurent sau nu, de tip cu pat fix sau fluidizat sau, pentru stații mari, de tipul pat fluidizat cu barbotare sau circulare funcționând la presiunea atmosferică sau sub presiune, atunci când sunt combinate cu turbine de gaz. În unele cazuri, prima treaptă este o unitate de uscare, în alte cazuri, o unitate de piroliză. Atât unitățile de piroliză cât și cele de gazeificare pot fi instalate în fața unui cazan ce funcționează cu cărbune dintr-o uzină de producere a energiei, lucru ce favorizează arderea combinată cu un foarte mare raport energie/căldură[12].
Energia necesară reacției pentru procesul de gazeificare se produce prin incinerarea parțială a materialului organic în interiorul reactorului. Procedeele executate la temperatură înaltă în intervalul de temperatură între 800 – 11000C livrează cea mai mare cantitate de gaz, care este însă cu o valoare calorică scăzută[10].
Avantajele și dezavantajele gazeificării:
Avantaje:
-Grad înalt de recuperare și folosire bună a deșeurilor ca resursă energetică (se poate obține o recuperare energetică de până la 85%, dacă se cogenerează electricitate și căldură sau numai căldură, fiind posibil un câștig energetic de 25-35%);
-Producerea energiei neutre din punct de vedere al emisiilor de CO2, substituind arderea combustibililor fosili;
-O mai bună reținere a metalelor grele în cenușă în comparație cu alte procese de combustie, în special pentru crom, cupru și nichel;
-Percolare scăzută a metalelor grele la depozitarea fracției solide (vitrificate);
-Producerea de zgură și alte reziduuri sterile;
-Producerea unui gaz cu valoare calorifică scăzută (insuflare de aer) de 5 MJ/Nm3 sau 10 MJ/Nm3 (insuflare de oxigen), care poate fi ars într-o cameră compactă de ardere cu un timp de retenție mic și emisii foarte scăzute (sau poate fi curățat de particulele de gudron și utilizat într-un motor cu combustie internă);
-Cantitate mai mică de gaze de ardere decât în cazul incinerării convenționale;
-Sistemele de curățare a gazelor de ardere pot reține praf, PAH, acid clorhidric, HF, SO2 etc., ceea ce conduse la emisii scăzute;
-Procesul este indicat și pentru lemn contaminat[3].
Dezavantaje:
-Deșeurile trebuie mărunțite sau sortate înainte de intrarea în unitatea de gazeificare, pentru a preveni blocarea sistemelor de alimentare și transport;
-Gazele conțin urme de gudroane cu compuși toxici și carcinogeni, care pot contamina apa de răcire, conducând la necesitatea de recirculare a apei de spălare sau de tratare a acesteia ca deșeu chimic;
-Proces complicat de curățare a gazului în cazul folosirii acestuia la un motor cu ardere internă;
-Arderea gazului produs generează NO;
-Reziduul solid poate conține carbon neprocesat în cenușă[3].
3.4.4 Coincinerare
Coincinerarea reprezintă valorificarea energetică a anumitor tipuri de deșeuri din industrie, cum ar fi, de exemplu, valorificarea anvelopelor uzate sau a combustibililor alternativi în cuptoare de ciment[10].
Instalație de coincinerare – orice instalație fixă sau mobilă al cărei scop principal este generarea energiei sau a unor produse materiale, care folosește deșeuri drept combustibil uzual ori suplimentar sau în care deșeurile sunt tratate termic pentru eliminare. În cazul în care coincinerarea are loc astfel încât scopul principal al instalației nu este generarea de energie sau produse materiale, ci tratarea termică a deșeurilor, instalația este considerată instalație de incinerare.
Această definiție include amplasamentul și ansamblul instalației incluzând toate liniile de coincinerare, instalațiile de recepție, de stocare, de pretratare a deșeurilor pe amplasament, sistemele de alimentare cu deșeuri, combustibil și aer, cazanul, instalațiile de tratare a gazelor de ardere, instalațiile pentru tratarea sau stocarea reziduurilor și a apelor uzate de pe amplasament, coșul de fum, aparatele și sistemele de control al operațiilor de incinerare și de înregistrare și monitorizare a condițiilor de incinerare[11].
Avantajele coincinerării sunt:
-Reducerea cantității de deșeuri depozitate;
-Valorificarea energetică a deșeurilor acolo unde valorificarea materială nu este posibilă;
-Conservarea resurselor de materii prime necesare pentru producerea energiei.
Coincineratoarele în centralele electrice
Centralele electrice sunt proiectate pentru folosirea eficientă a combustibililor convenționali, dar ele pot fi adaptate și pentru folosirea conbustibililor alternativi.
Folosirea deșeurilor și a combustibililor alternativi este limitată de:
-Cerințele de pretratare a deșeurilor;
-Posibilitățile de stocare a deșeurilor în centralele electrice;
-Comportarea deșeurilor pe parcursul procesului de combustie[21].
Coincinerarea în cuptoarele de ciment.
Un exemplu de instalație de coincinerare este cuptorul pentru producerea cimentului.
Materia primă pentru producerea clincherului este uscată și încălzită până la 400 grade Celsius. Datorită temperaturilor înalte din cuptorul de ciment conținutul organic al combustibililor alternativi este distrus. Procesul se desfășoară în condiții sigure din punct de vedere al mediului înconjurător, sănătății oamenilor și calității produsului finit: cimentul!
În ceea ce privesc gazele reziduale, coincinerarea deșeurilor în fabricile de ciment nu trebuie să conducă la emisii mult mai ridicate de poluanți comparativ cu utilizarea combustibililor convenționali. Condiția esențială este ca valorificarea acestor deșeuri să nu conducă la o creștere semnificativă a emisiilor de noxe și a conținutului de substanțe nocive în produsul finit. Aceasta se realizează prin limitări cantitative ale cantităților de poluanți conținute de deșeurile introduse spre coincinerare, limite care se stabilesc de către operatorul instalației de coincinerare, în funcție de specificul fiecărei instalații și a procesului tehnologic de obținere a clincherului[21].
4. Combustibilii și arderea
4.1 Introducere
Energia de la Soare este transformată in energie chimică prin fotosinteză. Dar, după cum știm, când ardem plante uscate sau lemn, producerea de energie sub formă de căldură sau lumină, eliberăm energia Soarelui stocată în acele plante sau în acel lemn prin fotosinteză. Știm că în cea mai mare parte din lume în ziua de azi lemnul nu mai este principala sursă de combustibil. În general folosim gazul natural sau petrol în casele noastre, și folosim în principal petrol și cărbune pentru a încălzi apa pentru a produce abur pentru a conduce turbinele pentru sistemele noastre mari de producere a energiei. Acești combustibili – cărbunele, petrolul și gazul natural sunt adesea menționați ca combustibil fosili.
Aceste diferite tipuri de combustibili (lichide, solide sau gazoase) care sunt disponibile depind de diverși factori precum costuri, disponibilitate, depozitare, manipulare, poluare, cuptoare de ardere și alte echipamente de ardere.
Cunoșterea proprietaților combustibilior ajută la selectarea combustibilului potrivit pentru scopul potrivit și pentru eficiența folosirii combustibilului. Testele din laboratoare sunt în general folosite pentru stabilirea naturii și calității combustibilului[13].
Arderea este procesul de oxidare rapidă a unor substanțe, în urma căruia se degajă căldură. Din punct de vedere termodinamic, procesul de ardere este analizat global, în sensul că nu se studiază mecanismul de desfășurare a arderii, denumit cinetica arderii, care este un fenomen chimic extrem de complex și nu se studiază nici produsele intermediare ale arderii.
Combustibilii sunt substanțe care prin ardere, respectiv oxidare, produc o însemnată cantitate de căldură și deci pot să fie utilizate ca surse economice de căldură. De exemplu o piesă de mobilier din lemn, chiar dacă prin ardere produce căldură, nu poate fi considerată combustibil, pentru că nu este o sursă economică de căldură, dar în anumite condiții lemnul în sine, poate să fie considerat combustibil[22].
Câteva condiții pe care trebuie să le îndeplinească o substanță pentru a fi considerată combustibil sunt următoarele:
– să reacționeze exoterm cu oxigenul, cu viteză mare și la temperaturi ridicate;
– produsele rezultate în urma arderii să nu fie toxice;
– să fie suficient de răspândit în natură, deci să fie ieftin și să nu prezinte alte utilizări posibile, mai economice;
– produsele arderii să nu fie corozive pentru suprafețele cu care intră în contact etc[22].
4.2 Clasificarea combustibililor
Clasificarea combustibililor se poate realiza pe de-o parte după starea de agregare în combustibili solizi, lichizi și gazoși, iar pe de altă parte după proveniență în combustibili naturali și artificiali. În continuare sunt prezentate câteva exemple:
-combustibili solizi naturali: rumeguș, lemn, cărbune (turbă, huilă, antracit etc.), șisturi combustibile, paie, etc.;
-combustibili solizi artificiali: mangal, cocs, brichete de cărbuni, peleți, etc.;
-combustibili lichizi naturali: țiței;
-combustibili lichizi artificiali: benzină, petrol, păcură, gaze lichefiate etc.;
-combustibili gazoși naturali: gaz metan, gaz de sondă etc.;
-combustibili gazoși artificiali: gaz de cocserie, gaz de furnal, gaz de generator etc[22].
4.3 Compoziția combustibililor
Compoziția combustibililor poate să fie stabilită global prin desemnarea părții care participă efectiv la procesul de ardere, denumită masa combustibilă și a părții care nu participă la ardere, denumită balast, care se regăsește între produșii finali ai arderii, sub formă de zgură. Această modalitate de definire a compoziției combustibililor evidențiază și umiditatea, respectiv cantitatea de apă conținută de combustibili și este numită analiză tehnică[22].
Combustibilii solizi și lichizi, au în compoziție ca și elemente chimice combustibile: carbonul (c), hidrogenul (h) și sulful (s). În paranteze, cu litere mici, au fost notate participațiile masice ale elementelor chimice. Dintre aceste elemente, sulful este o prezență nedorită, deoarece reacționează cu umiditatea din combustibil, rezultând acid sulfuric, iar acesta este extrem de coroziv pentru elementele metalice ale instalațiilor de ardere. Alte elemente care participă la procesul de ardere sunt: oxigenul (o) legat, deci existent în combustibil și umiditatea combustibilului (w). Masa inertă, minerală, sau balastul, are participația masică notată prin (a). Suma participațiilor masice evidențiate prin analiza elementară, trebuie să satisfacă relația[22]:
c+h+s+o+w=1
Combustibilii gazoși au în compoziție ca elemente cobustibile: hidrogen (h2), oxid de carbon (co), diferite hidrocarburi de tipul (cmhn) de exemplu metanul (ch4), iar ca elemente necombustibile: oxigen (o2), azot (n2), bioxid de carbon (co2) și umiditate (w). Între paranteze au fost notate participațiile volumice, care trebuie să satisfacă relația[22]:
h2+co+∑cmhn+o2+n2+co2+w=1
4.4 Caracteristicile combustibililor lichizi
4.4.1 Densitatea
Densitatea este definită ca raportul dintre masa combustibilului și volumul combustibilului având ca referință temperatura de 15° C. Densitate este măsurată cu un instrument ce poartă numele de hidrometru. Cunoașterea densității este utilă pentru calculele cantitative și pentru evaluare calității de aprindere. Unitatea de măsură a densității este kg/m³[13].
4.4.2 Greutatea specifică
Aceasta este definită ca raportul dintre greutatea unui volum dat de petrol la greutate aceluiași volum de apă la o temperatură dată. Densitatea combustibilului, în raport cu apa, este numită greutatea specifică. Greutatea specifică a apei este definită ca fiind 1. Deorece greutatea specifică este un raport, nu are unități. Masurarea greutății specifice este realizată cu hidrometrul. Greutatea specifică este folosită în calculele ce implică greutatea și volumul.
Greutatea specifică pentru diverși combustibili lichizi este reprezentată în tabelul 4.1[13].
Tabelul 4.1 Greutatea specifică a diferiților combustibili lichizi[13];
4.4.3 Vâscozitatea
Vâscozitatea unui fluid este măsura rezistenței interne de curgere. Vâscozitatea depinde de creșterea și descreșterea temperaturii. Orice valoare numerică a vâscozității nu are nici un sens decât dacă temperatura este specificată. Vâscozitatea este măsurată in Stokes / Centistokes. Uneori vâscozitatea este citită în Engler, Saybolt sau Redwood. Fiecare tip de petrol are tempertura sa proprie – relativ la vâscozitate. Aparatul de măsură a vâscozității este denumit vâscozimetru[13].
Vâscozitatea este caracteristica cea mai importantă în depozitarea și în folosirea combustibililor lichizi. Ea influențează gradul de pre-încălzire necesar pentru manipulare, depozitare și pulverizare. Dacă petrolul este prea vâscos, devine mai dificil pentru pompare, este mai greu pentru aprindere și mai greu pentru manipulare. Ditr-o pulverizare slabă poate rezulta în formarea de depunerile de carbon pe pereții arzatorului. De aceea pre-încălzirea este necesara pentru o pulverizare adecvată[13].
4.4.4 Punctul de aprindere
Punctul de aprindere al unui combustibil este temperatura cea mai joasă la care un combustibil poate fi încălzit astfel încât vaporii emit lumini din clipă in clipă când o flacără deschisă a trecut peste ea. Punctul de aprindere al furnalelor este de 66°C[13].
4.4.5 Punctul de curgere
Punctul de curgere al unui combustibil este cea mai joasa temperatura la care va curge când atunci când este răcit sub condiții prescrise. Este o indicație a celei mai mici temperaturii la care combustibilul lichid este gata pentru a fi pompat[13].
4.4.6 Căldura specifică
Căldura specifică este cantitea de kilocalorii necesară pentru a crește temperatura de 1 KG de petrol cu 1°C. Unitatea de măsură a căldurii specifice este kcal/kg°C. Poate varia de la 0.22 la 0.28 în funcție de greutatea specifică a petrolului. Căldura specifică determină cât abur sau câtă energie electrică trebuie să încălzească petrolul la o temperatura dorită. Uleiurile slabe au căldură specifică mică pe când uleiurile grele au o căldură specifică mai mare[13].
4.4.7 Valorea calorică
Valorea calorică este o măsură a energiei calorice și este măsurată fie ca o putere calorifică brută sau valoarea calorifică netă. Diferența este determinată de căldura latentă de condensare a vaporilor de apă produsă în timpul procesului de ardere. Putere calorifică presupune ca toți vaporii produsi în timpul procesului de ardere este complet condensat. Puterea calorică netă presupune că apa iese cu produse de ardere, fără a fi pe deplin condensat. Combustibilul ar trebui să fie comparat pe baza puterii calorifice nete. Valoarea calorică a cărbunelui variază considerabil în funcție de cenușă, conținutul de umiditate și de tipul de cărbune în timp ce valoarea calorica a combustibili lichizi este mult mai consistentă. Valoarile tipice a puterii calorice brute pentru combustibilii lichizi cei mai folosiți sunt date mai jos[13]:
Tabelul 4.2Valoarile tipice a puterii calorice brute[13];
4.4.8 Cantitatea de sulf
Cantitatea de sulf în păcură depinde în principal de sursa de țiței și în mai mică măsură de procesul de rafinare. Conținutul normal sulf pentru păcura este de regula 2-4%[13].
Tabelul 4.3Valorile procentuale pentru diferiți combustibili lichizi[13];
Principalul dezavantaj al sulfului este riscul de coroziune de acid sulfuric format în timpul și după combustie, și condensarea în părțile reci ale coșului de fum sau stiva, aer pre-încălzire și economizor[13].
4.4.9 Conținutul de cenușă
Valoarea cenușei este legată de material anorganic sau de sărurile din combustibilul lichid. nivelurile de cenușă din distilate sunt neglijabile.Combustibili reziduali au niveluri mai ridicate de cenușă. Nivelurile de cenușă din combustibili distilați sunt neglijabile. Combustibili reziduali au niveluri mai ridicate de cenușă. Aceste săruri pot fi compuse din vanadiu sodiu calciu magneziu siliciu fier aliminiu nichel etc[13].
De obicei, valoarea cenușei este cuprinsă în intervalul 0.03-0.07%. Cenușă excesivă în combustibili lichizi poate provoca depuneri de praf în echipamentele de ardere. Cenusa are un efect eroziv pe vârfurile arzătorului, deteriorând materialele refractare la temperaturi ridicate și dă naștere la temperaturi ridicate corozive și la ancrasarea echipamentelor[13].
4.4.10 Reziduul de carbon
Reziduul de carbon indică tendința uleiului de a depune un reziduu solid carbonifer pe o suprafață fierbinte, cum ar fi un arzător sau o duză de injecție, atunci când constituenți vaporizabili se evaporă. Uleiul rezidual conține reziduul de carbon a unui procent sau mai multe[13].
4.4.11 Depozitarea combustibililor lichizi
Poate fi foarte periculos să depozitezi păcură in butoaie. O metoda mai bună ar fi depozitarea ei în rezervoare cilindrice sub sau deasupra pâmântului. Păcura care urmează a fi livrată poate conține praf, apă sau alti contaminanți.
Mărimea instalației rezervorului de stocare este foarte importantă. O mărime estimativă de depozitare recomandată este de a furniza cel puțin 10 zile de consum normale. Rezervoare de combustibil de încălzire industrială sunt în general rezervoare verticale din oțel montate deasupra solului. Este prudent pentru motive de siguranță și de mediu pentru a construi ziduri tampon în jurul rezervoarelor pentru a preveni scurgerile accidentale.
O anumită cantitate de decantare a solidelor și a nămolului va avea loc în rezervoare de-a lungul timpului, rezervoarele trebuiesc curățate la intervale regulate: anual pentru combusibili grei și la doi ani pentru combustibili ușori. Trebuie avută grijă când petrolul este descărcat din cisternă în rezervorul de depozitare. Toate scurgerile din articulați, flanșe și conducte trebuie prevenite cât mai devreme. Păcura trebuie sa fie curată să nu conțină pâmânt, nămol și apă înainte de a fi alimentat sistemului de ardere[13].
4.4.12 Conținutul de apă
Conținutul de apă al păcurei când este furnizat este în mod normal foarte scăzut deoarece produsul de la rafinărie este manipulat fierbinte. O limită superioară de 1% este specificată ca standard. Apa poate fi prezentă în stare liberă sau în stare de emulsie și poate cauza daune suprafețelor interioare ale furnalului în timpul arderii mai ales dacă conține săruri dizolvate. Acesta poate provoca de asemenea pulverizarea flăcării de la vârful arzătorului, eventual stingerea flăcării, reducând temperatura flăcării sau prelungirea ei[13].
Specificațiile tipice ale combustibililor lichizi sunt cuprinse în tabelul 4.4 de mai jos:
Tabelul 4.4Specificațile tipice ale combustibililor lichizi[13];
4.5 Caracteristicile combustibililor solizi
Conținutul de materii volatile este constituit din gazele degajate din cărbune când este încălzit; în materiile volatile neincluzându-se și vaporii de apă rezultați din această încălzire. Conținutul de materii volatile are o mare influență asupra procesului de ardere. Cu cât acesta este mai mare cu atât cărbunele se aprinde mai ușor, la o temperatură mai mică, arderea decurge mai repede, flacăra este mai lungă și cu o luminozitate mai intensă.
Conținutul de materii volatile depinde de vârsta combustibilului. Cărbunele mai tânăr conține mai multe materii volatile decât cel bătrân (turba are 70%, iar antracitul numai 15–20%)[14].
Conținutul de umiditate (W) exprimă cantitatea de apă conținută în combustibil. Se compune din:
-umiditatea de îmbibație provenind din apa amestecată mecanic cu cărbunele și care poate fi eliminată prin uscare în aer liber până la greutate constantă sau în etuvă, la temperatura maximă de 45°C;
-umiditatea higroscopică conținută în structura cărbunelui și a masei minerale.
Se poate elimina prin încălzire la 105°C după ce s-a îndepărtat umiditatea de îmbibație.
Umiditatea combustibililor creează probleme dificile la:
-descărcarea cărbunilor înghețați din vagoane, în timpul iernii;
-îngreunează măcinarea cărbunilor;
-încetinește procesul de ardere;
-pentru vaporizarea apei conținute în combustibil se consumă o cantitate de căldură latentă, afectând puterea calorică a cărbunelui[14].
Conținutul de cocs (K) reprezintă partea din cărbune care rămâne în procesul de ardere după degajarea materiilor volatile și a vaporilor de apă. Cocsul are două componente:
-Carbon fix reprezintă cota parte din cocs care rămâne după dispariția umidității, a volatilelor și a cenușii;
-Conținutul de cenușă (A) reprezintă masa minerală rămasă după arderea combustibilului solid sau lichid. Cantitatea mare de cenușă a combustibilului scade valoarea energetică a cărbunelui, îngreunează arderea, iar evacuarea cenușii din cazan contribuie la scăderea randamentului acestuia[14].
Tabel 4.5Conținutul de cenușă a unor combustibili[14];
Componentele cenușii (SiO2, CaO, Fe2O3, Al2O3, MgO, FeO, carbonați, pirite) se topesc la temperaturi diferite și, în funcție de ponderea uneia sau alteia din componente în amestec, rezultă temperatura de topire a cenușii[14].
Aceasta are o importanță deosebită în cazul arderii combustibililor în cazane, deoarece cenușa topită prin solidificare se transformă într-o substanță dură de consistență sticloasă care se depune pe suprafețele schimbătoare de căldură și înrăutățește transferul termic, precum și evacuarea gazelor către exterior. Substanța se numește zgură.
Conținutul de sulf (S) reprezintă cantitatea de sulf conținută în cărbune, care se prezintă sub formă de sulfuri și sulfați. Prima substanță arde rezultând în gazele de ardere bioxidul și trioxidul de sulf (SO2, SO3). A doua componentă (sulfații) sunt incombustibili și se regăsesc în cenușa evacuată[14].
Componentele gazoase apărute (SO2, SO3) se combină cu apa condensată din gazele de ardere rezultând acid sulfuric (H2SO4) care corodează suprafețele metalice finale ale cazanului. Condensarea vaporilor de apă se produce la ieșirea gazelor din cazan acolo unde temperatura este mai scăzută (temperatura de rouă acidă).
Fig. 4.1.Reprezentarea schematică a analizei imediate a combustibililor solizi[14];
Granulația este o caracteristică a cărbunelui care urmează a fi ars și arată intervalul în care se pot afla dimensiunile particulelor de combustibil.
Unghiul taluzului natural reprezintă unghiul pe care îl face panta cea mai înclinată a stivei de cărbune aruncat în mod natural, pe un plan orizontal. După mărimea granulației și sortimentului de cărbune, acest unghi variază între 32°–45° și are o importanță deosebită pentru stivuirea și manipularea acestuia pe benzile transportoare, precum și pentru alunecarea în interiorul buncărului de cărbune brut.
Exfolierea exprimă proprietatea cărbunelui de a se fărâmița datorită uscării în depozit. Este importantă în calcularea duratei maxime de stocare a cărbunilor.
Autoaprinderea reprezintă proprietatea cărbunelui de a se aprinde în depozit fără existența unei surse exterioare de energie. Cauza autoaprinderii o constituie fixarea oxigenului din aer de către cărbune. Ca urmare a acestui fenomen, temperatura în interiorul haldei de cărbune crește treptat și acesta se autoaprinde. Apar, astfel, în interiorul stivei, zone cu cărbune degradat prin ardere, care nu mai posedă puterea calorică inițială. Pentru urmărirea temperaturii în interiorul stivei de cărbune se introduc periodic termometre, iar atunci când aceasta depășește o anumită limită se iau măsuri adecvate[14].
4.5.1 Cărbunii: Clasificare
Cărbunii sunt clasificați în trei mari categorii: antraciți, bituminoși, ligniți. Cu toate acestea nu există nici o delimitare între ei. Cărbunii sunt în continuare clasificați ca semi-antraciți, semi-bituminoși și semi-ligniți. Antracitul este cel mai vechi cărbune din perspectivă geologică. Este un cărbune tare compus în principal din carbon cu puțini compuși volatili și nu are umiditate. Lignitul este cel mai tânăr carbune din perspectivă geologică. Este un cărbune moale compus în principal din materii volatile și conținut de umiditate cu carbon scăzut stabil. Carbonul stabil se referă la carbonul în stare liberă necombinată cu alte elemente. Materiile volatile se referă la acei constituenți ai combustibilului din cărbune care vaporizează atunci când este încălzit[13].
Cărbunii folosiți de regulă ca exemplu în industria indiană sunt bitominoși și sub-bituminoși. Calitatea cărbunelui indian bazat pe valoarea sa calorică este după cum urmează în tabelul 4.6:
Tabelul 4.6Valorile calității cărbunelui indian[13];
În mod normal calitățile D,E și F sunt disponibile doar pentru industria indiană. Compunea chimică a cărbunelui are o influență puternică asupra aprideri sale. Proprietățile cărbunilor sunt clasificate ca proprietăți fizice și proprietăți chimice[13].
4.5.2 Cărbunii: Proprietățile fizice și chimice
Proprietățile fizice includ valoarea de încălzire, umiditatea, materiile volatile și cenușa. Proprietățile chimice se referă la diferiți constituenți elementali chimici precum carbonul, hidrogenul, oxigenul și sulful. Valoarea de încalzire a cărbunelui variază din domeniu în domeniu de la cărbune la cărbune[13].
Puterile calorifice brute tipice pentru diverși cărbuni sunt prezentate în tabelul 4.7 de mai jos:
Tabelul 4.7Puterile calorifice brute tipice pentru diverși cărbuni[13];
4.5.3 Cărbunii: Analiza
Există două metode de analiză a cărbunelui: analiza finală și analiza proximă. Analiza finală determină toate elementele componente ale cărbunilor, solide sau gazoase, iar analiza proximă determină doar materiile volatile, umiditatea și procentul de cenușă alea carbonului stabil. Analiza finală se face într-un laborator echipat corespunzător de un chimist specialist, pe când analiza proximă se face cu simple aparate[13].
Măsurarea umidității:
Determinarea conținutului de umiditate este realizată prin plasarea unui eșantion de praf de cărbune brut de mărime de 200 microni într-un creuzet neacoperit care este apoi plasat în etuvă la 108±2°C, împreună cu capacul. Apoi proba se răcește la temperatura camerei și se cântărește din nou. Pierderea de greutate reprezintă umiditatea[13].
Măsurarea materiilor volatile:
O proaspată probă de cărbune strivit este masurată, plasat într-un creuzet acoperit și încălzit într-un cuptor la 900±15°C. Proba se răcește și se cântărește. Pierderea de greutate reprezintă umiditatea și materiile volatile. Restul este cocsului (carbon stabil și cenușă). Măsurarea carbonului și a cenușei:
Capacul de la creuzet utilizat în ultimul test este îndepărtat și creuzetul este încălzit peste arzătorul Bunsen până când tot carbonul este ars. Reziduul se cântărește, acesta fiind cenușă necombustibilă. Diferența de greutate de cântărire precedentă este carbon stabil. În practică carbon stabil este derivat prin scăderea din 100 valoarea de umiditate, materii volatile și cenușă[13].
Analiza proximă indică procentul din greutatea carbonului stabil, cenușei și conținutului de umiditate în cărbune. Cantitățile de carbon stabil și materii combustibile volatile contribuie direct la valoarea de încălzire a cărbunelui. Carbon stabil acționează ca un generator de căldură principal timpul arderii. Materii volatile mari indică aprinderea ușoră a combustibilului. Conținutul de cenușă este important în proiectarea grătarelor furnalelor, volumul de ardere, echipamentele de control ale poluării și sistemele de manipulare a cenușei la un furnal[13].
Parametrii analizei proxime:
Carbon stabil:
Carbonul stabil este combustibilul solid rămas în furnal după ce materiile volatile se distilează. Constă mai mult în carbon de asemea conține hidrongen, oxigen, sulf și azot nefiind evacuat împreună cu celelalte gaze. Carbonul stabil oferă o estimare brută a valorii de încălzire a cărbunelui[13].
Materiile volatile:
Materiile volatile sunt: metanul, hidrocarburile, hidrogenul și monoxidul de carbon, precum și gaze neinflamabile cum ar fi bioxidul de carbon și azotul gasit în cărbune. Așadar materia volatilă reprezintă un index al combustibilului gazos prezent. Materia volatila are un interval de 20 până la 30%.
Materiile volatile:
-cresc proporțional lungimea flacărei și ajuta la aprinderea mai rapidă a carbunelui;
-stabilesc limita minimă a înălțimii și volumului furnalului;
-influențează cerința de aer secundar și aspectele de distribuție;
-influențează sprijinul secudar de petrol.
Conținutul de cenușă:
Cenușa este o impuritate care nu arde. Intervalul caracteristic este de 5% până la 40%. Cenușa:
-reduce manipularea și capacitatea de ardere;
-crește prețurile de manipulare;
-afectează eficiența arderii și eficiența cazanului;
-produce zgură și clincher.
Conținutul de umiditate:
Umiditatea din cărbune trebuie să fie transportată, manipulată și depozitată. Deoarece ea înlocuiește materia combustibilă, ea scade conținutul de căldură pe kg de cărbune. Intervalul caracteristic este de la 0.5 până la 10%[13].
Umiditatea:
-crește pierderea de căldură datorită evaporării și supraîncălzirii de vapori;
-ajută până la o anumită masură cu amenzi obligatorii;
-ajută la transferul radiației de căldură.
Conținutul de sulf:
Intervalul caracteristic este de la 0.5 până la 0.8% normal.
Sulful:
-afectează tendințele de zgură și de clincher;
-corodează coșul și alte echipamente precum încălzitoarele de aer și economizoarele;
-limitează temperatura de ieșire a gazelor arse[13].
Analiza finală indică diferiți compuși chimici elementari precum carbonul, hidrogenul, oxigenul, sulful, etc. Este folosită în determinarea cantității de aer necesar pentru ardere, volum și compoziția gazelor de ardere. Această informație este necesară pentru calculul temperaturii flacării și de proiectare a conductei de evacuare etc.
Incertitudinea în disponibilitatea și transportul de combustibil necesită depozitare și manipulare ulterioară. Depozitarea cărbunilor are propriile dezavantaje cum ar fi acumularea de inventar, constrângerilor de spațiu, deteriorarea calității și potențiale pericole de incendiu. Alte pierderi minore asociate cu depozitarea de cărbune se numără oxidarea, vântul și pierderile covor[13].
O oxidarea de 1% din cărbune are aceleași efecte ca 1% cenușă în cărbune. Pierderile vântului pot fi responsabile pentru aproape 0.5-1.0% din totalul pierderilor.
Scopul principal al cărbunelui bun depozitat este de a minimiza pierderea covor și pierderea datorită combustiei spontane. Formarea unui covor moale, care cuprinde praf de cărbune și sol cauzeaza pierderea covor. Pe de altă parte, în cazul în care temperatura crește treptat într-o grămadă de cărbune, apoi oxidarea poate duce la combustie spontană a cărbunelui stocat[13].
Pierderea covor poate fi redusa prin:
-pregătirea unei suprafațe grea solidă pentru ca cărbune să fie stocat;
-pregătirea standard de stocare a comportimentelor de beton si cărămidă.
În industrie, metodele de manipulare a cărbunelui variază de la sisteme manuale și transportoare. Ar fi recomandabil să se minimizeze manipularea cărbunelui, astfel încât generația ulterioară a amenzilor și efectele segregării să fie reduse.
Prepararea cărbunelui înainte de introducerea în cazan este un pas important pentru realizarea unei arderi bune. Bucăți mari și neregulate de cărbune pot cauza următoarele probleme:
-condițiile sărace de ardere și temperatură inadecvate în furnal;
-exces mare de aer rezultă în pierderi mari de stivă;
-creșterea materialelor nearse în cenușă;
-eficiență termică scăzută[13].
4.6 Caracteristicile combustibililor gazoși
Combustibili gazoși sunt cei mai convenabili, deoarece acestia necesită cel mai mic efort în manipulare și sunt folositi în cele mai simple și cele mai întreținute sisteme de arzătoare.
Gazul este livrat "la robinet", prin intermediul rețelei de distribuție și astfel este potrivit pentru zonele cu o populație ridicată sau cu densitate industrială. Cu toate acestea marii consumatori individuali au rezervoarele lor de gaze și uni produc propriul lor gaz.
Deoarece cele mai multe aparate de ardere a gazelor nu pot utiliza conținutul de căldură al vaporilor de apă puterea calorifică este de interes mic. Combustibili ar trebui comparați pe baza puterii calorifice nete. Acest lucru este valabil mai ales pentru gaze naturale, conținutul crescut de hidrogen poate duce la formarea mare de apă în timpul arderii[13].
Tabelul 4.8 Proprietățile fizice și chimice ale diferiților combustibili gazoși[13]
4.6.1 Clasificarea combustibililor gazoși
a)Combustibili gasiți în natură:
-gaz natural;
-metan din minele de cărbuni.
b)Combustibili gazoși realizați din combustibili solizi:
-gaze derivate din cărbuni;
-gaze derivate din deșeuri și biomasă;
-din alte procese industriale (gaze de furnal).
c)Gaze realizate din petrol:
-gaz petrolier lichefiat;
-gaze de rafinărie;
-gaze din gazeificare petrolului.
d)Gaze din unele procese de fermentație[13].
4.6.2 Gaze petroliere lichefiate (GPL)
GPL sunt predominant o amestecătură de propan și butan cu mici procente de nesaturați (Propilenă și Butilenă) și cu un C₂ mai ușor de asemeni și cu un C₅ mai greu. Incluse în gama GPL sunt propanul (C₃H₈), propilena (C₃H₆), izobutanul (C₄H₁₀) și butilena (C₄H₈). GPL mai pot fi definite ca hidrocarburi de furtun care sunt gazoase la presiunea atmosferică normală. dar pot fi condensate la stare lichidă la o temperatură normală prin aplicarea unor presiuni moderate. Desi sunt folosite normal ca gaze ele sunt depozitate și transportate ca lichide sub presiune pentru manipulare mai ușoara. Sunt evaporate pentru a produce în jur de 250 de ori volumul de gaz.
Vapori de GPL sunt mai denși decât aerul: butanul este de douăzeci de ori mai greu ca aerul și propanul este o dată și jumătate mai greu decât aerul. În consecință, vapori pot curge pe pământ și în canalizari la cel mai scăzut nivel din împrejurimi pot fi aprinși de la o distanță considerabilă de la sursa de scurgere. În continuare vapori de aer se vor dispersa lent. Scăpari mici de cantități de gaze lichefiate poate da naștere la volume mari de amestec de vapori / amestecuri de aer și pot provoca un pericol considerabil. Pentru a ajuta la detectarea scurgerilor atmosferice toate GPL sunt necesare a fi odorizate. Ar trebui să fie ventilație adecvată la nivelul solului unde sunt stocate GPL[13].
4.6.3 Gazul natural
Metanul este principalul constituent al gazului natural și este în proporție de 95% din volum total al acestuia. Alte componente sunt: etanul, propanul, butanul, pentanul, azotul, carbonul, bioxidul, și alte gaze. Mici cantități de sulf sunt prezente de asemenea. Întrucât metanul este componenta cea mai mare a gazului natural, proprietăți alea metanului sunt folosite pentru compararea proprietăților gazelor naturale cu alți combustibili.
Gazul natural are o valoarea calorifică mare și nu necesită facilități pentru al stoca. Se amesteca ușor cu aerul și nu produce fum sau funingine. Nu conține sulf. Este mai ușor ca aerul și se dispersează rapid în aer în cazul unei scurgeri[13].
Tabelul4.9Comparația compoziției chimice a diferiților combustibili[13];
4.7 Procesul de ardere
4.7.1 Arderea combustibililor
Procesul de ardere este o reacție chimică însoțită de producere de căldură și emisie de lumină prin care anumite elemente din componența combustibilului se combină cu oxigenul din aer. Fiind vorba de ardere în interiorul unor aparate termice, arderea este controlată. Aceasta, spre deosebire de arderea necontrolată care definește incendiul. Arderea este caracterizată prin două fenomene diferite:
-fenomenul chimic constând în reacția compușilor combustibilului cu aerul de ardere;
-fenomenul fizic reprezentat de pătrunderea aerului prin difuzie până la combustibil.
În sensul celor arătate mai sus, dacă durata de timp necesară fenomenului chimic este mult mai lungă decât cea solicitată de fenomenul fizic, arderea se numește cinetică. Invers, dacă fenomenul fizic de difuzie durează mai mult decât cel chimic de ardere propriu-zisă, arderea se desfășoară în domeniul difuziv[14].
În primul caz, viteza de ardere crește mult cu temperatura. În a doua situație, viteza de ardere este influențată puțin de temperatură, însă crește substanțial odată cu creșterea vitezei aerului față de particulele de combustibil. Din punct de vedere al fenomenului chimic, procesul de ardere poate fi perfect sau imperfect, ultima situație caracterizând arderea incompletă. Dacă în urma arderii tot carbonul din combustibil se regăsește în CO2, hidrogenul participă integral la obținerea apei, iar sulful se oxidează rezultând SO2, în gazele de ardere nu se mai găsesc elemente care să mai poată arde și arderea este considerată perfectă.
Condițiile ca arderea să fie completă sunt:
-asigurarea unei cantități suficiente de aer;
-asigurarea amestecării omogene a combustibilului cu aerul.
Dacă cele două condiții de mai sus nu sunt îndeplinite decât parțial, carbonul din combustibil nu se poate transforma prin ardere în totalitate în CO2, o parte rămânând sub formă de CO. Este posibil, de asemenea, ca și o parte din hidrogen sau metan (în cazul combustibililor gazoși) să rămână nears. Avem, în acest caz, de-a face cu o ardere imperfectă.
Arderea combustibililor nu reprezintă o reacție simplă de oxidare a carbonului, hidrogenului și sulfului. Ea constituie un fenomen mai complex atât chimic, cât și fizic[14].
Din punct de vedere chimic apar produși de ardere ca urmare a unor reacții intermediare, iar ca fenomen fizic înainte de ardere combustibilul (solid) se usucă și își degajă materiile volatile conținute[14].
Așadar, etapele de ardere la combustibilul solid sunt:
1.Uscarea. Sub acțiunea căldurii, umiditatea de îmbibație se elimină rezultând combustibilul uscat. Acest proces se realizează în focarul cazanului sau în exteriorul acestuia, în mori de măcinat cărbune. Agentul încălzitor este constituit fie din gaze de ardere, fie din aerul preîncălzit necesar arderii.
2.Degajarea materiilor volatile. Constituie un stadiu pregătitor pentru ardere și constă în separarea din masa combustibilului a materiilor volatile.
3.Arderea materiilor volatile. Prin încălzirea combustibilului până la temperatura de aprindere se produce arderea materiilor volatile. Aprinderea combustibilului solid nu se realizează în toată masa acestuia începând cu câteva nuclee de aprindere.
4.Arderea carbonului. Se compune din mai multe stadii:
-difuzia oxigenului spre suprafața cărbunelui;
-absorbția oxigenului însoțită de combinarea carbonului din combustibil cu oxigenul din aerul de ardere;
-arderea propriu-zisă.
Combustibilii lichizi sunt pulverizați în focar (prin comprimare sau cu ajutorul unui agent de pulverizare), în scopul măririi suprafețelor de contact cu aerul. Astfel, diametrul picăturilor variază între 0,05 mm până la 0,5 mm, iar calitatea procesului de pulverizare și a amestecului combustibil-aer de ardere au o influență covârșitoare asupra arderii[14].
Combustibilii gazoși ard în două etape:
-aprinderea;
-arderea propriu-zisă
Primul stadiu constă în creșterea temperaturii până la temperatura de aprindere (cca 700°C) urmată de accelerarea reacției de oxidare și trecerea în ardere propriu-zisă.
O proprietate caracteristică a combustibililor gazoși este viteza de propagare a flăcării, respectiv viteza de înaintare a frontului de flacără în amestecul combustibilaer. Această viteză depinde de compoziția amestecului de gaze, de forma focarului și tipul arzătorului. În anumite proporții, amestecul gaz-aer devine exploziv.
S-a constatat că pentru fiecare tip de gaze combustibile viteza de propagare a flăcării atinge un maxim la o anumită compoziție a amestecului gaz-aer. La presiunea atmosferică, viteza de propagare a flăcării este proporțională cu pătratul temperaturii absolute a amestecului combustibil-aer[14].
Tabelul 4.10Viteze maxime de propagare a flăcării la combustibilii gazoși[14];
4.7.2 Analiza procesului de ardere
Pentru a analiza procesul de ardere, sistemul termodinamic în care se produce aceasta, este definit ca în schema din figura alăturată și permite introducerea unor noțiuni foarte importante pentru înțelegerea ulterioară a fenomenelor legate de ardere[22].
Fig. 4.2 Schema sistemului termodinamic în care se produce arderea[22];
Spațiul în care se desfășoară arderea este denumit focar. În acest spațiu sunt introduse cele două elemente care se întâlnesc obligatoriu în orice proces de ardere și anume combustibilul, adică acea componentă care urmează să ardă, având debitul ṁcb și comburantul, adică acea componentă care conține oxigenul necesar arderii. De regulă, în procesele de ardere uzuale din tehnică, aerul este cel mai întâlnit comburant. Mai rar, de exemplu uneori în metalurgie, se utilizează ca și comburant, oxigen tehnic, având o puritate foarte ridicată. Debitul volumic de oxigen conținut de aer, este notat cu V̇O2[22].
În urma arderii, rezultă:
-gaze de ardere, având o compoziție care diferă în funcție de tipul combustibilului și al comburantului;
-cenușă sau zgură, datorită balastului conținut de combustibil;
-căldură, care reprezintă efectul util și care depinde de condițiile în care se desfășoară arderea și de cantitatea de aer (comburant) introdusă în sistem.
Puterea termică rezultată în urma arderii este notată cu Q̇.
Pentru oxidarea completă a elementelor combustibile, deci pentru ca arderea să fie completă, este necesară o cantitate minimă de oxigen (O2min), conținută într-o cantitată minimă de aer (Lmin).
Arderea desfășurată în prezența aerului minim necesar, poartă denumirea de ardere stoichiometrică, sau ardere teoretică. Stoichiometria este ramura chimiei care studiază raporturile cantitative dintre elemente, în combinații sau în reacții (conform DEX online).
Gazele de ardere, obținute în urma arderii, conțin în principal bioxid de carbon (CO2), azot (N2), apă (H2O), oxid de carbon (CO), bioxid de sulf (SO2) etc.
În cazul utilizării combustibililor solizi, în gazele de ardere se întâlnește și funingine, care de fapt reprezintă particule nearse de carbon.
Arderea perfectă, denumită și arderea teoretică este caracterizată prin faptul că gazele de ardere nu conțin elemente chimice combustibile (de exemplu funingine sau CO).
Arderea incompletă mecanic, este caracterizată prin faptul că gazele de ardere conțin particule mecanice combustibile (C) [22].
Arderea incompletă chimic, este caracterizată prin faptul că gazele de ardere conțin gaze combustibile (de exemplu CO).
Prin ardere, energia chimică a combustibililor este eliberată sub formă de căldură, denumită și căldură de reacție (căldură de ardere). Pentru căldura de reacție (căldura de ardere) se utilizează și denumirea de putere calorică (H) a combustibililor. A nu se confunda cu noțiunea de putere termică[22].
În funcție de valoarea căldurii de reacție (căldurii de ardere) degajate în procesul de ardere, poate să fie stabilită calitatea unui combustibil, iar aceasta reprezintă un criteriu de comparație a combustibililor.
Puterea calorică este căldura de reacție (căldura de ardere) produsă în condițiile stării normale fizice (p0=1.013 bar; t=0°C).
Puterea calorică (căldura de ardere) poate să fie definită mai simplu, ca fiind căldura dezvoltată prin arderea completă a unității de cantitate de combustibil.
Unitatea de măsură a puterii calorice (căldurii de ardere), pentru combustibilii solizi și lichizi, este [kJ/kg], iar pentru combustibilii gazoși este [kJ/m3N].
Ținând seamă că în gazele de ardere există apă (H2O), provenită din oxidarea hidrogenului sau a hidrocarburilor (CmHn), pot să fie definite două tipuri de puteri calorice (călduri de ardere), în funcție de starea de agregare în care se regăsește apa, ca produs final al arderii.
Dacă apa rezultată în urma arderii, se regăsește în gazele de ardere sub formă de vapori, căldura latentă de vaporizare a apei (Qvap) este conținută în gazele de ardere.
Dacă apa rezultată în urma arderii, se regăsește ca produs de ardere sub formă lichidă, căldura căldura de vaporizare a apei (Qvap) este conținută în căldura de reacție.
Puterea calorică (căldura de ardere) superioară (Hs), este căldura de reacție pentru cazul în care aceasta conține căldura de vaporizare a apei (apa reprezintă un produs al arderii în stare lichidă, iar toate produsele arderii sunt obtinute în condițiile de temperatură și presiune corespunzătoare stării normale fizice – starea inițială a combustibilului și comburantului, înainte de arderea propriu-zisă)[22].
Puterea calorică (căldura de ardere) inferioară (Hi), este căldura de reacție pentru cazul în care aceasta nu conține căldura de vaporizare a apei, deoarece aceasta se regăsește în gazele de ardere (apa reprezintă un produs al arderii în stare de vapori, iar toate produsele arderii sunt obtinute în condițiile de temperatură și presiune corespunzătoare desfășurării arderii)[22].
Între cele două tipuri de puteri calorice există relația evidentă:
Hi = Hs – Qvap;
4.7.3 Calculul procesului de ardere
Calculul procesului de ardere se efectează pe baza reacțiilor chimice de ardere a elementelor combustibile și are ca scop, pe lângă determinarea căldurii rezultate, pe de-o parte determinarea cantității de aer necesar desfășurării acestor reacții și pe de altă parte determinarea volumului de gaze rezultate în urma arderii. Cele două aspecte sunt foarte importante pentru că dacă nu se asigură o cantitate suficientă de oxigen, respectiv de aer, arderea va fi incompletă, iar dacă se introduce prea mult oxigen, deci aer, se diminuează temperatura de ardere, pentru că aerul în exces trebuie încălzit și în plus crește cantitatea de gaze de ardere rezultate. Cunoașterea cantității de gaze de ardere obținute este esențială pentru dimensionarea tubulaturii pentru evacuarea acestora, pentru dimensionarea coșului de fum și pentru dimensionarea sistemelor de recuperare a căldurii din gazele de ardere[22].
Ecuațiile arderii:
Pentru fiecare element combustibil, trebuie scrisă ecuația procesului de oxidare (ardere):
Arderea carbonului:
C + O2 = CO2 + QC
1 kmol C + 1 kmol O2 = 1 kmol CO2 + 405800 kJ
c kg C + c/12 kmol O2 = c/12 kmol CO2 + 405800 kJ
Dacă arderea carbonului este incompletă se obține ca produs de ardere oxidul de carbon (CO):
C + 1/2 O2 = CO + Q
Arderea hidrogenului în combustibilii solizi sau lichizi:
H2 + 1/2 O2 = H2O + QH
1 kmol H2 + 0,5 kmol O2 = 1 kmol H2O + 240000 kJ
h kg H2 + h/4 kmol O2 = h/2 kmol H2O + 240000 kJ
Arderea sulfului:
S + O2 = SO2 + Qs
1 kmol S + 1 kmol O2 = 1 kmol SO2 + 290200 kJ
s kg S2 + s/32 kmol O2 = s/32 kmol SO2 + 290200 kJ
Arderea oxidului de carbon:
CO + 1/2 O2 = CO2 + QCO
1 kmol CO + 0,5 kmol O2 = 1 kmol CO2 + 283700 kJ
(co) CO + 0,5 (co) O2 = (co) CO2 + 283700 kJ
Arderea hidrogenului în combustibilii gazoși:
H2 + 1/2 O2 = H2O + QH
1 kmol H2 + 0,5 kmol O2 = 1 kmol H2O + 240000 kJ
(h2) H2 + 0,5 (h2) O2 = (h2) H2O + 240000 kJ
Arderea unei hidrocarburi:
CmHn + O2 = mCO2 + H2O +
1 kmol CmHn + (m+n/4) kmol O2 = m kmol CO2 + n/2 kmol H2O +
(cmhn) CmHn + (m+n/4)(cmhn) O2 = m(cmhn) CO2 + n/2(cmhn) H2O +
4.7.4 Cele trei T – uri ale arderii
Obiectivul unei arderi bune este de a elibera toate căldură din combustibil. Acesta este realizat prin controlarea celor ”trei T-uri” ale arderii care sunt (1) temperatura ridicată suficient pentru a aprinde și a menține arderea combustibilului, (2) turbulența sau sesizare amestecării combustibilului cu oxigenul și (3) timpul suficient pentru combustia completă.
Combustibili utilizate în mod obișnuit, cum ar fi gazul natural și propan, în general, constau din carbon și hidrogen. Vapori de apă sunt produși secundari de ardere a hidrogenului. Astfel, se elimină căldură din gazele de ardere, care altfel ar fi disponibile pentru transfer de căldură[13].
Gazul natural conține mai mult hidrogen și mai puțin carbon pe kg decât alți combustibili lichizi și, ca atare, produce mai mulți vapori de apa. Prin urmare, mai multă căldură va fi dusă spre evacuare în timpul arderii gazului natural. Prea mult sau prea puțin combustibil împreună aerul de ardere disponibil poate rezulta la combustibil nears și generarea de monoxid de carbon. Este necesară o cantitate foarte specifică de O2 pentru arderea perfectă și niște aer suplimentar (în exces) este necesar pentru a asigura o ardere completă. Totuși, prea mult aer în exces va duce la căldură și pierderi de eficiență[13].
Nu tot combustibilul este transformat în căldură și absorbit de echipamentul de generare a aburului. De obicei, tot hidrogenul din combustibil este ars și majoritatea cazanelor cu combustibil, admise cu standardele din prezent de poluare a aerului, conține puțin sau deloc sulf. Deci, principala provocare în eficiența arderii este îndreptată spre carbon nears (în cenușă sau gaz incomplet ars), care formează CO în loc de CO2[13].
Fig.4.3 Schema pentru cele trei tipuri de ardere[13];
4.7.5 Controlul arderii
Arderea este un proces fizico-chimic extrem de complex, care depinde de condițiile în care se desfășoară, de natura combustibilului, de caracteristicile consumatorului de căldură și de alți factori, fiind practic imposibilă o ardere perfectă. Măsura în care arderea se apropie de perfecțiune, este determinată prin controlul arderii. Această operație se realizează prin determinarea experimentală a compoziției gazelor de ardere și prin determinarea analitică sau grafică a coeficientului excesului de aer. Unul din rezultatulele finale al controlului arderii este determinarea randamentul arderii[22].
Pe baza constatărilor efectuate se pot stabili măsuri în vederea îmbunătățirii sau optimizării procesului de ardere. De exemplu absența carbonului și a oxidului de carbon din gazele de ardere denotă o ardere perfectă, dar prezența acestor elemente indică imperfecțiuni. Prezența unor elemente combustibile în gazele de ardere, chiar în proporții reduse, indică o ardere imperfectă din punct de vedere chimic. Experimental s-a constatat că modificarea excesului de aer, de exemplu, poate să îmbunătățească procesul de ardere[22].
Compoziția gazelor de ardere se verifică experimental, prin prelevarea unor probe de gaze arse. Aparatul care efectuează analiza chimică a compoziției gazelor de ardere este denumit analizor de gaze. Pe conducta de legătură dintre priza de prelevare a probei de gaze și modulul de analiză chimică a analizoarelor de gaze, se produce condensarea vaporilor de apă conținuți de aceste gaze. Din acest motiv se efectuează de fapt analiza compoziției gazelor de ardere uscate, de aceea în relațiile de calcul, se va asocia fiecărui element chimic, indicele u (de la uscat)[22].
Controlul arderii ajută arzătorul la reglarea combustibilului furnizat, aer furnizat (raport combustibil aer) și la evacuarea gazelor de ardere pentru a obține eficiență optima în cazan. Cantitatea de combustibil furnizat arzătorului trebuie să fie în proporție cu presiunea de abur și cu cantitatea de abur necesară. Controalele arderii sunte de asemenea necesare ca dispozitive de siguranță pentru a garanta siguranța cazanului în funcționare[22].
Diferite moduri de controlare a arderii folosite sunt:
-On/Off Control: Cel mai simplu control, controlul ON/OFF înseamnă că arzătorul merge la o nivelul maxim de ardere sau este OFF. Acest tip de control este limitat la cazanele mici.
-High/low/off control: Puțin mai complex acest sistem deorece arzătorul are doua sisteme de ardere. Arzătorul operează la o rata de ardere scăzută iar apoi este trecut la o rata maximă necesară. Arzătoarele pot de asemenea reveni la poziția de ardere scăzută pentru sarcini reduse. Acest control este întalinit la cazanele de capacitate medie.
-Controlul de modulare: Operează pe principiul de potrivire cu presiune aburului necesară prin alternarea ratei de ardere peste întreaga gamă de funcționare a cazanului. Motoarele modulare folosesc legătura mecanică convențională sau valve electrice pentru a regla aerul secundar, aer primar și combustibilul alimentat arzătorul. Modularea completă înseamnă cazanul menține arderea iar combustibilul și aerul sunt potriviți pentru o gama largă de ardere pentru a maximiza eficiența termică[13].
În figura alăturată este prezentată o imagine a unui analizor de gaze și un buletin de analiză a gazelor de ardere.
Prin control grafic-experimental al arderii, se înțelege stabilirea experimentală a unor elemente din compoziția gazelor de ardere, urmată de determinarea grafică a coeficientului excesului de aer. Metoda este mai puțin utilizată actualmente în practică și a fost definită în condițiile în care metoda experimentală de analiză a compoziției gazelor de ardere era mult mai limitată.
Pentru fiecare tip de combustibil a fost trasată câte o diagramă care permite stabilirea pe cale grafică a unei legături între compoziția chimică a gazelor de ardere și excesul de aer corespunzător acelei compoziții. Această diagramă poartă denumirea de triunghiul arderii, sau diagrama Ostwald, și are structura prezentată în figura alăturată.[22]
Fig.4.5 Triunghiul arderii[22];
Orice proces de ardere este caracterizat printr-un punct în triunghiul arderii. Punctele marcate pe figura au următoarea semnificație:
A corespunde arderii complete, stoichiometrice (λ = 1);
B corespunde arderii complete, cu exces de aer infinit (λ = ∞);
C reprezintă concentrația oxigenului în gazele de ardere pentru o ardere incompletă în care (co2) = 0, iar (co) = maxim;
D reprezintă intersecția dintre dreapta AB și perpendiculara ridicată din C, pe AB.
Dreapta AB reprezintă locul geometric al punctelor corespunzătoare arderii complete, cu diferite valori ale excesului de aer (λ). În urma analizei compoziției gazelor de ardere, se obține un punct care definește procesul respectiv de ardere, iar acel punct trebuie să se găsească în interiorul triunghiului arderii, sau la limită pe dreapta AB. Dacă punctul se găsește în afara triunghiului, atunci determinările experimentale sunt eronate. Dreptele paralele la AB sunt drepte având concentrația de CO constantă, iar această concentrație crește de la D (co) = 0 spre C (co) = (co)max. Dreptele paralele la AC sunt drepte cu exces de aer (λ) constant, această mărime crește de la punctul A (λ = 1) spre punctul B (λ = ∞).[22]
4.7.6 Tirajul sistemului
Funcția de tiraj în arderea sistemului este de a evacua produșii arderii, cum ar fi gazele arse în atmosferă. Tirajul se poate clasifica în doua categorii: tirajul natural și tirajul mecanic[13].
4.7.6.1Tirajul natural
Tirajul natural este tirajul produs de coș. Este rezultat ca diferența în greutate dintre coloana de gaz fierbinte din interiorul coșului și coloana din exterior. Fiind mai ușor decât aerul din exterior, fumul coșului are tendința de a urca.
Tirajul este de regula controlat de clapete acționate manual în coșul de fum și limitează conectarea centralei la coșul de fum. Aici nu sunt folosite ventilatoare sau suflante. Produsele de ardere sunt evacuate la o astfel de înălțime, care nu vor deranja comunitatea înconjurătoare[13].
4.7.6.2 Tirajul mecanic
Reprezintă tirajul artificial produs de ventilatoare[13].
Trei tipuri de tiraje sunt aplicate:
-Tirajul echilibrat: Tirajul-forțat de un ventilator care suflă aer în furnal și induce tirajul, ventilatorul trage aerul în coșul de fum, așadar furnizeza tiraj pentru a scoate gazele din cazan. Aici presiunea este menținută între 0.05 și 0.10 de coloana de apă care se află sub presiunea atmosferică în cazul cazanelor și ușor pozitivă pentru reîncălzire și cuptoare de tratament termic[13].
-Tiraj indus: Un tiraj indus de un ventilator trage suficient tiraj pentru fluxul din furnal, cauzând produși ai arderii eliminați în atmosferă. Aici furnalul este ținut la o presiune ușor negativă sub presiunea atmosferică pentru a permite aerului de combustie să curgă prin sistem.
-Tiraju forțat: Sistemul tirajului forțat folosește un ventilator care să ducă aerul în furnal, forțând produșii arderii șă circule prin unitate și să urce în stivă[13].
5. Soluții constructive pentru incineratoare
5.1 Incineratorul INCINER8 10S
Modelul 10S este un incinerator de capacitate mică. Acest model este un incinerator cu aer controlat, asigurând condiții de ardere optime pentru diferite tipuri de deșeuri. Încarcarea verticală asigură retenția lichidelor, incineratorul fiind ideal pentru multe tipuri diferite de deșeuri. Este prevazut cu o cameră secundară de ardere (postcombustie) cu 0.5 secunde de retenție pentru emisiile nocive[23].
Caracteristici tehnice[23]:
-Volumul camerei de ardere: 0.1m3;
-Capacitatea de încarcare (max.): 10kg;
-Rata de ardere (max.): 10kg pe oră;
-Consum mediu de combustibil: 4kg pre oră;
-Temperatura de operare: 800-1320oC;
-Timp de retenție gaze: 0.5sec;
-Monitorizare temperatură: opțional;
-Cenușă medie rezultată: 3%;
-Dimensiuni de gabarit: (m): 0.74 (L) x 0.46 (l) x 3.28 (h);
-Masă proprie: 380kg.
Tabel de emisii[23]:
Fig.5.1 Incineratorul INCINER8 10S[23];
5.2 Incineratorul INCINER8 M15
Modelul M15 este un incinerator special proiectat pentru deșeuri medicale. Acest model este un incinerator cu aer controlat, asigurând condiții de ardere optime pentru diferite tipuri de deșeuri. Încărcarea verticală asigură retenția lichidelor, incineratorul fiind ideal pentru multe tipuri diferite de deșeuri. Este prevazut cu o cameră secundară de ardere (postcombustie) cu 0,5 secunde de retenție pentru emisiile nocive[24].
Caracteristici tehnice[24]:
-Volumul camerei de ardere: 0.13m3;
-Capacitatea de încarcare (max.): 12kg;
-Rata de ardere (max.): 20kg pe oră;
-Consum mediu de combustibil: 5kg pre oră;
-Temperatura de operare: 950-1320oC;
-Timp de retenție gaze: 0,5sec;
-Monitorizare temperatură: opțional;
-Cenușă medie rezultată: 3%;
-Dimensiuni de gabarit: (m): 0,75 (L) x 0,75 (l) x 2,72 (h);
-Masă proprie: 400kg.
Tabel de emisii[24]:
Fig.5.3 Incineratorul INCINER8 M15[24];
5.3 Incineratorul INCINER8 20A
Modelul 20A este un incinerator de capacitate mică. Acest model este un incinerator cu aer controlat, asigurând condiții de ardere optime pentru diferite tipuri de deșeuri. Încarcarea verticală asigură retenția lichidelor, incineratorul fiind ideal pentru multe tipuri diferite de deșeuri. Este prevazut cu o cameră secundară de ardere (postcombustie) cu 2 secunde de retenție pentru emisiile nocive[25].
Caracteristici tehnice[25]:
-Volumul camerei de ardere: 0.18m3;
-Capacitatea de încarcare (max.): 100kg;
-Rata de ardere (max.): 35kg pe oră;
-Consum mediu de combustibil: 9kg pre oră;
-Temperatura de operare: 950-1320oC;
-Timp de retenție gaze: 2sec;
-Monitorizare temperatură: opțional;
-Cenușă medie rezultată: 3%;
-Dimensiuni de gabarit: (m): 1,07 (L) x 0,67 (l) x 4,31 (h);
-Masă proprie: 880kg.
Tabel de emisii[25]:
Fig.5.2 Incineratorul INCINER8 20A[25];
5.4 Incineratorul Volkan 200;
Volkan 200 este un incinerator cu încărcare pe deasupra cu un capac culisant ce ofera acces ușor pentru încărcare. A fost proiectat și pentru încărcare mecanica. Pentru aceasta toate elementele de comandă sunt plasate în afara ariei de încărcare în așa fel încât să nu fie afectate de dispozitivul de încărcare[26].
Volkan 200 are posibilitatea de pre-încălzire a camerei de postcombustie la temperatura cerută înainte de încărcarea carcaselor animale. Incineratorul este foarte eficient în atingerea rapidă a temperaturii cerute prin utilizarea arzătoarelor cu rată mare de ardere. După ce incineratorul a fost încărcat, se alege programul de ardere, iar incineratorul poate fi lăsat nesupravegheat până la arderea completă a deșeurilor animale.
Cu o rată de ardere sub 50kg pe oră, Volkan 200 nu necesită avizări speciale pentru a fi utilizat la fermă.
Echipamentul de masură și control al temperaturii este livrat odată cu incineratorul. Acestea asigură ca temperatura de 850 grade celsius în camera postcombustie să se atingă cât se poate de repede. Odată atinsă această temperatură este menținută până la sfârșitul ciclului de ardere. Pe masură ce temperatura crește unul sau amândouă arzătoarele se opresc, acesta asigurând o economie semnificativă de combustibil. Cerința ca gazele evacuate să stea 2 secunde la temperatura de 850 grade celsius este respectată în permanență[26].
Fig.5.4 Incineratorul Volkan 200[26];
5.5 Incineratorul INCINER8 75S
Modelul 75S este un incinerator de capacitate medie. Acest model este un incinerator cu aer controlat, asigurând condiții de ardere optime pentru diferite tipuri de deșeuri. Încarcarea verticală asigură retenția lichidelor, incineratorul fiind ideal pentru multe tipuri diferite de deșeuri. Este prevazut cu o cameră secundară de ardere (postcombustie) cu 0.5 secunde de retenție pentru emisiile nocive. Acest lucru permite re-arderea emisiilor nocive[27].
Caracteristici tehnice[27]:
-Volumul camerei de ardere: 0.75m3;
-Capacitatea de încarcare (max.): 100kg;
-Rata de ardere (max.): 50kg pe oră;
-Consum mediu de combustibil: 14kg pre oră;
-Temperatura de operare: 800-1320oC;
-Timp de retenție gaze: 0.5sec;
-Monitorizare temperatură: opțional;
-Cenușă medie rezultată: 3%;
-Dimensiuni de gabarit: (m): 1.53 (L) x 1.14 (l) x 4.16 (h);
-Masă proprie: 1850kg.
Tabel de emisii[27]:
Fig.5.5 Incineratorul INCINER8 75S[27];
5.6 Incineratorul INCINER8 M60
Modelul M15 este un incinerator special proiectat pentru deșeuri medicale. Acest model este un incinerator cu aer controlat, asigurând condiții de ardere optime pentru diferite tipuri de deșeuri. Încărcarea verticală asigură retenția lichidelor, incineratorul fiind ideal pentru multe tipuri diferite de deșeuri. Este prevazut cu o cameră secundară de ardere (postcombustie) cu 0,5 secunde de retenție pentru emisiile nocive[28].
Caracteristici tehnice[28]:
-Volumul camerei de ardere: 0.57m3;
-Capacitatea de încarcare (max.): 60kg;
-Rata de ardere (max.): 60kg pe oră;
-Consum mediu de combustibil: 21kg pre oră;
-Temperatura de operare: 950-1320oC;
-Timp de retenție gaze: 0,5sec;
-Monitorizare temperatură: opțional;
-Cenușă medie rezultată: 3%;
-Dimensiuni de gabarit: (m): 2.12 (L) x 1.25 (l) x 3.84 (h);
-Masă proprie: 1850kg.
Tabel de emisii[28]:
Fig.5.6 Incineratorul INCINER8 M60[28];
6. Memoriu de calcul
În sistemul integrat de gestionare a deșeurilor, incinerarea deșeurilor periculoase este luată în considerare alături de depozitarea lor controlată și tratarea chimică/ fizică/ biologică a acestora ca metodă de eliminare a deșeurilor combustibile care nu mai sunt proprii pentru recuperarea materială și care datorită tipurilor, proprietăților și cantităților sunt în mod special periculoase pentru sănătatea populației și factorii de mediu, sunt explozive sau inflamabile, conțin sau pot genera germeni patogeni de boli transmisibile. Acestea sunt predominant tipuri de deșeuri care conțin compuși organici în cantități mari sau care au un mare potențial de risc.
Procedeul de incinerare se împarte în 5 faze, ce se întrepătrund în mare măsură:
-uscarea: în partea superioară a grătarului deșeurile se încălzesc până la peste 100șC prin intermediul iradierii cu căldură sau a convecției, astfel având loc îndepărtarea umezelii.
-degazarea: prin continuarea procesului de încălzire până la temperaturi de peste 250șC se exclud materiile volatile. Acestea sunt în primul rând umezeala reziduală și gazele reziduale. Procesul de piroliză are loc la presiune atmosferică scăzută și la creșterea temperaturii..
-arderea completă: în cea de-a treia parte a grătarului se atinge temperatura de ardere completă a deșeurilor.
-gazarea: numai o mică parte din deșeurile arse sunt oxidate în procesul de piroliză. Cea mai mare parte a deșeurilor se oxidează în partea superioară a camerei de incinerare la 1000șC.
-post-combustia: pentru minimizarea gazelor reziduale rămase neincinerate și a CO din emisii, există mereu o camera de post-combustie. Aici se adaugă aer sau gaz rezidual desprăfuit în vederea realizării incinerării complete. Timpul de păstrare în această zonă este de minim 2 secunde la 850 șC.
Pentru pornirea instalației este necesară preîncălzirea spațiului de ardere. În acest scop sunt instalate arzătoare ce funcționează cu ulei, praf de cărbune sau orice alt tip de combustibil, ce au rolul de a preîncălzi camera de ardere și de a întreține flacăra în cazul unei compoziții mai dificile a deșeurilor. Când camera de ardere a atins temperatura corespunzătoare, atunci deșeurile pot fi aprinse cu ajutorul arzătoarelor de aprindere, instalate în camera de ardere[10].
6.1Bilanțul termic al incineratorului
Bilanțul termic al incineratorului, expresie a principiului conservării energiei, pune în evidență fluxurile de căldură introduse, fluxurile utile și pierderile de căldură ale incineratorului față de conturul de bilanț și permite calculul randamentului termic și al consumului de combustibil. Ecuația bilanțului termic al incineratorului se scrie sub forma:
Qc + Qa = Q + Qmec + Qch + Qext + Qev + Qcos [kW]
unde: Qc – debitul de căldură diponibilă a deșeurilor;
Qa – debitul de căldură adus de aerul utilizat la arderea deșeurilor;
Q – debitul de căldură utilă produs de incinerator;
Qmec – debitul de căldură pierdut prin arderea incompletă de natură mecanică;
Qch – debitul de căldură pierdut prin ardere incompletă de natură chimică;
Qcos – debitul de căldură pierdut prin evacuarea gazelor de ardere pe coș;
Qext – debitul de căldură pierdut prin pereții exteriori ai incineratorului;
Qev – debitul de căldură pierdut prin evacuarea produselor solide de ardere din cazan.
Calculul randamentului termic al incineratorului și a debitului de combustibil:
Incineratorul este destinat neutralizării deșeurilor vegetale, ce sunt definite ca deșeuri biodegradabile provenite din grădini și parcuri, deci pierderea specifică de căldură prin ardere incompletă de natura mecanică (qmec) și cea prin evacuarea produselor solide ale arderii din incinerator (qev) se pot lua în considerare.
Totuși, datorită procesului de ardere ce are loc prin gazeificare, pierderea prin ardere incompletă de natură mecanică (qmec) și cea prin evacuarea produselor solide ale arderii din incinerator (qev) pot fi considerate nule, deoarece produsele de gazeificare ard complet în regim de ardere specific combustibilului gazos. În aceste condiții, consumul de combustibil este egal cu debitul de combustibil consumat (B*=B).
Incineratorul funcționează cu suprapresiune în focar, deci coeficientul de exces de aer este constant până la evacuarea la coș:
α = αj = ac = acos = 1.4÷1.6 = ct;
Se alege α = 1.5.
Se mai cunosc:
-sarcina termică a incineratorului: Q = 115 kW;
-temperatura la ieșire și intrare în incinerator: ti/te = 70/50°C;
-puterea calorică inferioară a deșeurilor: Hi = 5100 kJ/kg;
-umiditatea deșeurilor: W = 20%.
În funcție de umiditate, se dau caracteristicile de ardere:
-C = 39.68%;
-H = 4.8%;
-O = 34.4%;
-N = 0.16%;
-A = 0.96%;
-CO = 0.2%.
din care rezultă:
– volumul teoretic de aer necesar arderii stoechiometrice: V0 = 3.654 /kg;
– volumul de CO2 și SO2 din gazele de ardere: VR02 = 0.74 /kg;
– volumul de azot din gazele de ardere: VN2 = 2.888 /kg;
– volumul de vapori de apă din gazele de ardere: VH2O = 0.845 /kg;
– volumul teoretic de gaze de ardere fără exces de aer: Vgo = 4.473 /kg.
Se calculează pierderile specifice de căldură:
– pierderi specifice de căldură prin evacuarea gazelor de ardere la coș (qev):
În calculul cu călduri specifice, pierderile de căldură prin evacuarea la coș se determină cu relația:
qcos = (Vg · cpg · tcos – αcos · V0 · cpa · ta);
unde:
ta = 20°C = 293.15 K;
t = 850°C = 1123.15 K;
cpa = 1.297 kJ/K;
cpg = 4.186 ·(0.32265 + 4.45·10-5·t) = 4.186 ·(0.32265 + 4.45·10-5·1123.15);
cpg = 1.56 kJ/K;
Vg = Vgo + (αcos – 1) V0 = 4.473 + (1.5 – 1) 3.654 = 6.3 /kg;
tcos = (ti + te)/2 + (100 + 140)oC = (70 + 50)/2 + 100 = 160oC;
qcos = (6.3 · 1.56 · 160 – 1.5 · 3.654 · 1.297 · 20) = 0.280;
Relația de calcul a pierderilor specifice de căldură prin evacuarea la coș pune în evidență pierderea de căldură prin cantitatea minimă de gaze rezultate din ardere, precum și pierderea de căldură suplimentară prin aerul în exces.
Valoarea acestor pierderi specifice de căldură diferă funcție de tipul instalației de ardere, de natura deșeurilor si de tipul incineratorului.
Pierderi specifice de căldură prin ardere incompletă de natură chimică (qch):
Aceste pierderi de căldură apar datorită faptului că omogenizarea amestecului deșeu-aer de ardere nu poate fi perfectă oricât de performantă ar fi instalația de ardere. Astfel că, realizând chiar și amestecuri cu exces de aer, în gazele de ardere rezultate se găsesc componente gazoase de ardere incompletă, combustibile, ca: CO, H2, CH4, etc.
În cadrul calculelor de proiectare, datorită procesului de ardere difuzivă a deșeurilor biologice în regim de gazeificare, cu preponderență degajării de CO, în condițiile de ardere reducătoare, se admite, conform standardelor europene, un conținut de CO de 2000 ppm (0.2% CO), în gazele de ardere, ceea ce corespunde unei pierderi prin ardere incompletă de natură chimică:
qch = · 126.36 · CO · Vg = · 126.36 · 0.2 · 6.3 = 0.031;
Pierderi specifice de căldură prin pereții exteriori ai incineratorului (qext):
În cadrul calculelor pentru incineratoare de capacitate mică, în funcție de gradul dorit de izolație termică a incineratorului, se poate alege o valoare:
qext = 0.005 ÷ 0.015;
Se alege: qext = 0.015.
Randamentul termic al incineratorului:
Randamentul termic al incineratorului, în faza de proiectare, când se impun: sarcina termică utilă, temperatura gazelor de ardere la coș, etc. se determină cu relația:
η = 1 – (qcos + qch + qmec + qext + qev);
η = 1 – (0.280 + 0.031 + 0 + 0.015 + 0) = 0.674;
și exprimat în valoare procentuală:
η% = 100 · η = 100 · 0.674 = 67.4%;
Debitul de combustibil consumat:
B = = = 0.032 [kg/s];
Pentru o exprimare fizic inteligibilă se utilizează consumul orar de combustibil Bh, definit de relația:
Bh = 3600 ∙ B = 3600 ∙ 0.03 = 108 [kg/h];
Bilanțul de ansamblu al incineratorului:
-fluxul util de căldură al incineratorului:
Q = 110 kW;
-fluxul de căldură din arderea deșeurilor:
Qc = BHi = 0.032 ∙ 5100 = 163 kW;
-fluxul de căldură adus cu aerul de ardere:
Qa = BαV0cpata = 0.032 ∙ 1.5 ∙ 3.654 ∙ 1.297 ∙ 20 = 4.54 kW;
-fluxul de căldură pierdut prin coș:
Qcos = qcosBHi + Qa = 0.280 ∙ 0.032 ∙ 5100 + 4.54 = 50.236 kW;
-fluxul de căldură pierdut prin ardere incompletă:
Qinc = qchBHi = 0.031 ∙ 0.032 ∙ 5100 = 5.06 kW;
-fluxul de căldură pierdut spre exterior:
Qext = qextBHi = 0.015 ∙ 0.032 ∙ 5100 = 2.45 kW;
Rezultă tabelul de bilanț termic al incineratorului:
Tabelul 6.1Bilanțul termic al incineratorului;
Q' = Qc + Qa – Qcos – Qinc – Qext = 163 + 4.54 – 50.236 – 5.06 – 2.45 = 109.79 kW;
Q'' = 110 kW;
Eroarea relativă:
ε = ∙ 100 = ∙ 100 = 0.19;
Rezultă: ε = 19%.
6.2Alegerea și justificarea soluției constructive pentru incineratorul de deșeuri
Pentru alegerea și justificarea celei mai eficiente soluții constructive se poate apela la mai multe metode. Vom prezenta în continuare o metodă managerială de alegere a soluției optime, denumită metoda STEM, care are următorul algoritm:
-se stabilește mulțimea „m" a incineratoarelor supuse analizei, alegându-se incineratoare cu aceeași destinație, și, deci, comparabile între ele;
-se stabilește mulțimea criteriilor de departajare „n" care influențează în sens pozitiv sau negativ exploatarea;
-se împarte în două mulțimea criteriilor de departajare:
a)submulțimea criteriilor de maxim "n1", respectiv a criteriilor care în exploatare este de dorit să aibă valori cât mai mari;
b)submulțimea criteriilor de minim "n2", respectiv a criteriilor care în exploatare este de dorit să aibă valori cât mai mici;
este necesar ca n1 + n2 = n;
Se construiește o matrice cu "m" coloane și "n" linii în care se acordă utilități în locul valorilor cantitative și calitative ale caracteristicilor. În acest fel, prin trecerea la mărimi adimensionale, se face posibilă compararea mărimilor între ele;
Se acordă utilități astfel:
-pentru submulțimea "n1" se acordă utilitatea "1" incineratoarelor la care caracteristica analizată are valoarea maximă și utilitatea “0” incineratoarelor la care caracteristica analizată are valoarea minimă. Pentru restul incineratoarelor se vor acorda utilități după formula:
Uij =
unde Xij este mărimea caracteristicii;
-pentru submulțimea "n2" se acordă utilitatea "1" incineratorului la care valoarea caracteristicii analizate are valoarea cea mai mică și se acordă utilitatea "0" incineratorului la care valoarea caracteristicii analizate are valoarea cea mai mare. Pentru restul incineratoarelor se vor acorda utilități după formula:
Uij =
unde Xij este mărimea caracteristicii;
-se obține o matrice cu n linii și n coloane cu utilități;
– se acordă coeficientul de importanță pentru fiecare caracteristică în parte a utilității în exploatare;
– pentru aceasta se construiește un vector de ierarhizare a caracteristicilor după importanța în exploatare. Coeficientul de importanță se notează "aij", și se acordă astfel:
1, dacă Ci I Cj (caracteristica Ci este la fel de importantă pentru exploatare ca și caracteristica Cj);
2, dacă Ci P Cj (caracteristica Ci este mai importantă pentru exploatare decât caracteristica Cj);
4, dacă Ci PP Cj (caracteristica Ci este mult mai importantă pentru exploatare decât caracteristica Cj);
0, pentru restul cazurilor;
-în situația în care un vector de ierarhizare nu are situația Ci PP Cj atunci matricea de importanță se poate scrie astfel:
1, dacă Ci I Cj (caracteristica Ci este la fel de importantă pentru exploatare ca și caracteristica Cj);
2, dacă Ci P Cj (caracteristica Ci este mai importantă pentru exploatare decât caracteristica Cj);
0, pentru restul cazurilor.
Aceasta matrice este o matrice A2 cu n linii și n coloane. Se stabilesc apoi pierderile Yj
cu care trebuie înmulțite utilitățile. Notăm cu i liniile și cu j coloanele matricei A2 și vom avea:
Yj = ;
unde = 1;
având acestea se stabilesc apoi ușor utilitățile totale de exploatare:
Nti = Ut exp i = ;
Se face ierarhizarea prin întocmirea unui tabel, astfel:
locul 1 va fi atribuit incineratorului care are Utexpi maxim;
locul m va fi atribuit incineratorului care are Utexpi minim;
Criteriul de maxim: volum cameră, pentru comparatia cu celelalte tipuri de incineratoare (C1); Înălțimea coșului (C5).
Criteriul de minim: Rata de ardere (C2); Consumul de combustibil (C3); Greutate (C4). definim vectorul de ierarhizare astfel: C1 I C2 P C3 P C4 P C5.
Programul de calcul pentru determinarea soluției optime în alegerea incineratorului “Alegerea și justificarea soluției constructive.xmcd” a fost realizat in mediul software PTC Mathcad Prime 3.1 și este prezentat în cele ce urmează.
Pentru determinarea soluției optime se iau în considerare următoarele modele de incineratoare:
– Inciner 10S; – M15; – Inc20 A; – Volkan200 ; – J75S.
Fig. 6.1Incineratoarele supuse metodei de alegere STEM
Dateint:=
Tabelcaract:= ;
-se obține tabelul următor cu caracteristicile echipamentelor:
Tabelcaract = ;
-acordarea utilităților la volumul camerei se calculează cu formula:
Uij =
-acordarea utilităților la înălțimea coșului se calculează cu aceeasi relatie;
-acordarea utilităților la consumul de combustibil se calculează cu relația:
Uij =
-acordarea utilităților la rata de ardere se calculează cu aceeași relație;
-acordarea utilităților la masa instalatiei se calculează cu aceeași relație;
i:= 0..4
UVci:= ;
UIci:=;
URai:=;
UGri:=;
UConsi:=;
MUtilitati := augment(UVc, UCons, URa, UGr, UIc);
MUtilitati :=;
UVc:= ; UCons:= ; URa:= ; UGr:= UIc:= ;
Matriceutilitati:=
;
Matriceutilitati:=;
Se stabilesc apoi pierderile:
Yj = ;
Coeficientul de importanță se notează aij:
i:= 0..4; j:=0..4;
A:= ;
Sumai,j:= ;
Suma(0)= ; Sumadubla:= ;
Pierderea:= ; Pierderea(0)= ; Sumap:= ∑ Pierderea(0)= 1;
Având acestea se stabilesc apoi ușor utilitățile totale de exploatare:
Nti = Ut exp i = ;
A2:=
;
-stabilirea pierderilor Yj:
A2:= ;
A:= MUtilitati B:= Pierderea(0);
l:= rows(A) m:= rows(B) număr de rânduri;
n:= cols(A) p:= cols(B) număr de coloane;
-calculul utilităților totale de exploatare:
Nti = Ut exp i = ;
UtilitatiTotaleExploatare:= if n≠m
"Matricele nu pot fi inmultite"
else
for i 0..m-1
for j 0..p-1
Ci,j ← 0
for k 0..n-1
for i 0..m-1
for j 0..p-1
Ci,j ← Ci,j + Ai,k · Bk,j
UtilitatiTotaleExploatare:= ;
-din toate cele cinci soluții constructive se alege cea care are utilitatea totală de exploatare cea mai mare și anume Nt 1.
Soluția constructivă adoptată este incineratorul Inciner 10S produs de firma INCINER8, având sediu în Southport, Anglia, Regatul Unit.
7. Norme tehnice de exploatare și protecție a muncii în cazul incineratoarelor
Normele specifice de securitate a muncii sunt reglementări cu aplicabilitate națională, cuprinzând prevederi minimal obligatorii pentru desfășurarea diferitelor activități în condiții de securitate.
7.1 Condiții de exploatare
Instalațiile de incinerare se exploatează astfel încât să se atingă un nivel de incinerare la care conținutul de carbon organic total (COT) al cenușii și zgurii să fie mai mic de 3% din greutatea în stare uscată a acestora sau la care pierderea lor la aprindere să fie mai mică de 5% din greutatea în stare uscată a acestora. Dacă este necesar, se utilizează tehnici corespunzătoare de pretratare a deșeurilor[2].
Instalațiile de incinerare sunt concepute, echipate, construite și exploatate astfel încât, chiar în condițiile cele mai nefavorabile, după ultima admisie de aer de combustie, gazele rezultate din proces să fie aduse, în mod controlat și omogen, timp de două secunde, la o temperatură de 850°C, măsurată în apropierea peretelui intern sau într-un alt punct reprezentativ al camerei de combustie, autorizat de autoritatea competentă. Dacă este vorba de deșeuri periculoase, având un conținut de substanțe organice halogenate, exprimat în clor, mai mare de 1%, temperatura trebuie adusă la 1100°C timp de cel puțin două secunde.
Fiecare linie a instalației de incinerare este echipată cu cel puțin un arzător de rezervă, care trebuie să pornească automat când temperatura gazelor de combustie scade mai jos de 850°C sau de 1100°C, după caz, după ultima admisie de aer de combustie. Aceste arzătoare sunt, de asemenea, utilizate și în fazele de pornire și de stingere cu scopul de a asigura în permanență temperatura de 850°C sau 1100°C, după caz, în timpul fazelor menționateși de asemenea în perioada în care deșeurile nearse se află în camera de combustie.
În momentul pornirii și stingerii, sau când temperatura gazelor de combustie scade sub 850°C sau 1100°C, după caz, arzătoarele auxiliare nu pot fi alimentate cu combustibili care ar putea genera emisii mai mari decât cele care ar rezulta în urma combustiei combustibilului lichid definit la articolul 1 alineatul (1) din Directiva 75/716/CEE a Consiliului, a gazului lichid sau a gazelor naturale[2].
Instalațiile de coincinerare sunt concepute, echipate, construite sau exploatate astfel încât, chiar în condițiile cele mai nefavorabile, gazele rezultate din coincinerarea deșeurilor să fie aduse în mod controlat și omogen la o temperatură de 850°C timp de două secunde. În cazul deșeurilor periculoase cu conținut de substanțe organice halogenate mai mare de 1%, exprimat în clor, temperatura trebuie să ajungă la 1100°C.
Instalațiile de incinerare și de coincinerare sunt echipate și utilizează sisteme automate care împiedică alimentarea cu deșeuri:
-în timpul fazei de pornire, până când este atinsă temperatura de 850°C sau 1100°C;
-de fiecare dată când nu se menține temperatura de 850°C sau 1100°C;
-de fiecare dată când măsurătorile continue prevăzute de prezenta directivă arată că una dintre valorile limită de emisie este depășită din cauza unor dereglări sau disfuncționalități ale
sistemelor de epurare.
În cazul coincinerării propriilor deșeuri la locul producerii acestora în cazanele pentru scoarță existente în industria celulozei pentru hârtie și a hârtiei, o astfel de autorizație trebuie să fie condiționată cel puțin de respectarea dispozițiilor stabilite în ceea ce privește valorile limită de emisie pentru carbonul organic total.
Instalațiile de incinerare și coincinerare sunt concepute, echipate, construite și exploatate astfel încât să se evite evacuarea în atmosferă a unor emisii care antrenează o poluare atmosferică importantă la nivelul solului; în particular, gazele de eșapament trebuie evacuate în mod controlat și în conformitate cu normele comunitare relevante privind calitatea aerului, printr-un coș de fum a cărui înălțime este calculată astfel încât să protejeze sănătatea oamenilor și mediul[2].
Căldura produsă prin incinerare sau coincinerare este valorificată în măsura posibilului.
Deșeurile din activități medicale cu riscuri de infectare ar trebui introduse direct în cuptor, fără a fi amestecate în prealabil cu alte categorii de deșeuri și fără a fi manipulate în mod direct.
Administrarea instalației de incinerare sau coincinerare trebuie asigurată de către o persoană fizică având competența necesară pentru acest tip de activitate[2].
7.2 Norme specifice de securitate a muncii în cazul incinerării deșeurilor
Normele specifice de securitate a muncii în cazul incinerării deșeurilor sunt:
Personalul de exploatare și întreținere al instalației de incinerare va purta obligatoriu echipamentul individual de protecție prevăzut pentru acest loc de muncă.
Persoanele aflate în control sau vizite organizate vor purta obligatoriu cască de protecție. Este interzisă evacuarea resturilor înlăturate de pe platforme printre golurile dintre utilaje și platformele de circulație[29].
Este interzisă pornirea unor utilaje oprite, înainte de a se constata evitarea oricărui pericol de accidentare a personalului ce deservește aceste utilaje.
În cazul unor remedieri la unele utilaje, remedieri ce implică oprirea instalației, pe butoanele de pornire a acestor utilaje, aflate la panourile de comandă, se va monta indicatorul "NU SE PORNEȘTE ! SE LUCREAZĂ !"; persoana ce depanează utilajul are obligația ca la încheierea lucrării să comunice acest lucru electricianului de serviciu pentru a se putea efectua repornirea utilajului.
Orice oprire a unor utilaje se va face numai cu avizul conducătorului locului de muncă. Persoana care va schimba "geamul vizor" de la cuptoarele de incinerare va efectua operația numai cu mănuși de protecție sau când cuptorul nu funcționează.
Manevrarea capacului de vizitare, ce permite observarea alimentării primului element basculant cu deșeuri, se va face numai cu mănuși de protecție.
În timpul efectuării observațiilor privind alimentarea cu deșeuri a cuptorului de incinerare, prin capacul de vizitare, lucrătorul ce efectuează această supraveghere va avea o distanță de privire față de gura de vizitare de minimum 1,5m.
Repunerea automată în funcțiune a arzătorului de combustibil lichid se va face în prezența conducătorului locului de muncă, care va lua toate măsurile pentru evitarea suprapresiunii în cuptor. Se va verifica starea de funcționare a clapetelor de exploatare.
Remedierile ce urmează a fi efectuate la toate utilajele calde (cuptoare, baterii de cicloane, sistemul de valorificare a căldurii gazelor arse, distribuitorul de aer supraîncălzit canalele de gaze și aer supraîncalzit) se vor efectua numai atunci când temperatura acestora va fi egală cu cea a mediului ambiant.
Se interzice efectuarea depanărilor la utilajele calde, fără întreruperea tensiunii de alimentare, în cadrul liniei respective de incinerare.
În timpul depanării în interiorul unor utilaje se interzice efectuarea de probe la utilajele ce deservesc linia de incinerare pe care se efectuează depanarea.
Evacuarea bulgărilor de cenușă se va face numai după oprirea transportorului cu racleți de către personal autorizat, iar repornirea transportorului se va face numai după ce lucrătorul care a efectuat îndepărtarea bulgărilor se află în afara oricărui pericol de accidentare.
Manevrarea podurilor rulante se va face numai de către persoane instruite și numite în acest scop.
Se interzice curățarea tuturor utilajelor mobile sau rotative în timpul funcționării.
La oprirea instalației de incinerare, desfacerea capacelor de vizitare ale utilajelor calde nu se va face înainte de oprirea exhaustorului și la efectuarea operației se vor utiliza mănuși de protectie.
Se interzice staționarea în apropierea clapetelor de exploatare când instalația funcționează.
La fiecare instalație de incinerare a deșeurilor menajere vor fi afișate la locuri vizibile:
-regimul tehnologiei de exploatare, care va cuprinde limitele minime și maxime ale temperaturii, presiunii, debitelor, nivelurilor;
-schemele tehnologice de principiu ale instalațiilor respective și schemele monofilare ale instalațiilor electrice;
-instrucțiuni în caz de avarie.
Orice modificare în regimul tehnologic se va face numai cu aprobarea conducătorului locului de muncă[29].
Lucrătorii au obligația de a anunța imediat conducătorul locului de muncă, cu privire la orice defecțiune existentă în timpul exploatării instalației, care ar conduce la accidente de muncă sau avarii.
Înainte de pornirea instalației se vor verifica:
-starea de funcționare a dispozitivelor de stins incendiul;
-starea aparatelor de măsură și control și mai ales a indicatoarelor de temperatură;
-montarea dispozitivelor de protecție (scări, podețe, capace pe cămine și canale, apărători) demontate la oprire.
Lucrările și operațiile dificile stabilite în instrucțiunile de lucru ale instalației vor fi efectuate pe cât posibil ziua. Atunci când este necesar ca aceste lucrări să fie executate noaptea, se vor lua toate măsurile de securitate a muncii și se va obține aprobarea specială scrisă a conducerii persoanei juridice și numai după ce au fost luate toate măsurile de securitate prevăzute prin instrucțiunile proprii.
Toate aparatele din instalație vor fi supuse unor verificări periodice pentru asigurarea bunei funcționări și a stării de uzură. Rezultatele verificărilor se vor nota pe o fișă care trebuie să existe pentru fiecare aparat.
Toate locurile de muncă se vor menține în permanență în ordine și curățenie.
Pe platforma fiecărei instalații se vor prevedea surse de apă potabilă și truse farmaceutice pentru acordarea primului ajutor.
Este interzisă folosirea echipamentului de protecție și de lucru în afara orelor de program. După terminarea programului, echipamentul de protecție va fi depus în dulapurile personale din vestiar.
Este interzisă spălarea hainelor, a echipamentului de protecție, a sculelor, a aparatelor de măsură și control cu substanțe volatile (benzină, toluen, xilen etc.).
Este interzis ca personalul tehnologic de la instalații să efectueze lucrări de intervenție la instalațiile electrice (schimbarea becurilor, tuburilor, siguranțelor, controlul tablourilor de distribuție etc.). Aceste lucrări vor fi efectuate numai de personalul de specialitate al atelierelor electrice.
Se interzice efectuarea oricărei lucrări în raza unei instalații de incinerare deșeuri menajere fără să aibă avizul conducătorului locului de muncă[29].
Toate agregatele componente ale instalațiilor vor fi inscripționate în locuri vizibile, cu numerele și numele pozițiilor din fluxul tehnologic.
Aprinderea manuală a focului în instalația de incinerare se va face obligatoriu de către doi lucrători, dintre care unul va introduce șomoiogul în fața injectorului, iar celălalt va deschide progresiv ventilul de combustibil lichid, până la amorsarea combustiei. Se interzice folosirea benzinei sau a altor hidrocarburi de tip ușor la aprinderea arzătoarelor. După utilizare, șomoioagele se vor stinge în cutii cu nisip prevăzute în acest scop.
Injectoarele de combustibil lichid vor fi de tip demontabil sau cu legături flexibile, care să permită retragerea lor[29].
Punerea în funcțiune a cuptoarelor se va face conform instrucțiunilor de lucru speciale, respectându-se curba de temperatură până la atingerea regimului nominal.
Oprirea cuptorului se va executa conform instrucțiunilor de lucru și de protecție a muncii specifice, asigurându-se protecția împotriva accidentelor și avariilor.
În caz de defecțiuni ca: neetanșeități în circuitele tehnologice, dărâmări de ziduri în cuptor, creșteri bruște de presiune peste limita admisă sau alte accidente care pun în pericol securitatea instalației, se va proceda la oprirea forțată a cuptorului și implicit a instalațiilor tehnologice.
Se impune în mod obligatoriu ca cenușa din cuva post ardere să fie scoasă la intervalele indicate în instrucțiunile de lucru și funcționare a instalației, în caz contrar existând pericolul aprinderii benzii transportoare din cauza temperaturii ridicate sau blocării cuptorului de incinerare.
Înainte de punerea în funcțiune, schimbătoarele de căldură vor fi supuse probei de presiune hidraulică[29].
8. Analiza distribuției vitezelor și presiunilor în camera de ardere
8.1 Introducere
Arderea are loc deasupra grătarului în camera de incinerare. Întregul volum al camerei de ardere cuprinde în mod normal, camera de incinerare în interiorul căreia se găsește un grătar situat în partea de jos, pereții pe de părțile laterale ale cuptorului pot fi reci sau încălziți, iar în partea de sus există o sursă de încălzire. Deoarece deșeurile municipale au un conținut de substanțe volatile ridicat, gazele volatile sunt conduse în afară și numai o mică parte din incinerarea efectivă are loc pe sau în apropierea grătarului[1].
Următoarele cerințe influențează construcția camerei de incinerare:
-forma și mărimea grătarului incinerare – dimensiunea grătarului determină dimensiunea elementului de secțiune transversală a camerei de incinerare;
-vortexarea și omogenitatea debitului gazelor de ardere – amestecarea completă a gazelor de ardere este esențială pentru o bună incinerare a gazelor de ardere;
-timp de staționare suficient pentru gazele de ardere în cuptorul fierbinte – un timp de reacție suficient, la temperaturi ridicate, trebuie să fie asigurat pentru incinerare completă;
-răcirea parțială a gazele de ardere – pentru a se evita fuziunea de cenușă zburătoare fierbinte la cazan, temperatura gazelor de ardere nu trebuie să depășească o limită superioară la ieșirea camerei de incinerare[1].
Design-ul detaliat al unei camere de ardere, este de obicei, influențat de tipul de grătar folosit. Design-ul exact al camerei necesită anumite compromisuri deoarece cerințele procesului se schimbă în funcție de caracteristicile combustibilului. Fiecare furnizor are propria lor combinație de grătar și cameră de ardere, proiectarea precisă a acesteia se bazează pe performanța individuală a sistemului lor și pe experiențele specifice ale acestora[1].
În general , trei design-uri diferite pot fi distinse. Nomenclatura provine din direcția fluxul de gaze de ardere în raport cu fluxul de deșeuri: curent unidirecțional, contracurent și curent mediu.
Camera de ardere cu flux paralel, sau curent unidirecțional:
Într-un aranjament de ardere co-curent, aerul de combustie primar și deșeurile sunt ghidate într -un flux în echicurent prin camera de ardere. Prin urmare, orificiul de evacuare a gazelor de ardere este situat la capătul grătarului. Numai o cantitate relativ redusă de energie schimbată între gazele de ardere și deșeurile pe grătar[1].
Avantajul conceptelor actuale unidirecționale este faptul că gazele arse au cea mai lungă perioadă de retenție în zona de aprindere și că astfel trebuie să treacă prin temperatura maximă. Pentru a facilita aprinderea, aerul primar trebuie să fie preîncălzit la valori termice foarte mici[1].
Camera de ardere în contracurent:
În acest caz, aerul de combustie primar și deșeurile sunt ghidate în contracurent prin camera de ardere iar duza gazelor de ardere se află la capatul din față al gratarului. Gazele de ardere fierbinți facilitează uscare și aprinderea deșeurilor[1].
Trebuie să se acorde o atenție specială pentru a evita scăparea fluxurilor de gaze nearse. De regulă conceptul în contracurent necesită o cantitate mai mare de aer secundar.
Camere de ardere în curent mediu sau cu centru de curgere :
Compoziția deșeurilor municipale solide variază în mod considerabil și conceptul actual pentru camera de ardere în curent mediu este un compromis pentru un spectru larg de alimentare. Un amestec bun al tuturor curenților parțiali de gaze de ardere trebuie avut în vedere atunci când se construiesc contururi promotoare de amestec și/sau injecții de aer secundar. În acest caz, orificiul de evacuare al gazelor de ardere este amplasat în mijlocul grătarului[1].
Incineratorul Inciner 10S produs de firma INCINER8 ales ca model optim prin metoda STEM are următoarele caracteristici tehnice[23]:
-Volumul camerei de ardere: 0.1m3;
-Capacitatea de încarcare (max.): 10kg;
-Rata de ardere (max.): 10kg pe oră;
-Consum mediu de combustibil: 4kg pre oră;
-Temperatura de operare: 800-1320oC;
-Timp de retenție gaze: 0.5sec;
-Monitorizare temperatură: opțional;
-Cenușă medie rezultată: 3%;
-Dimensiuni de gabarit: (m): 0.74 (L) x 0.46 (l) x 3.28 (h);
-Masă proprie: 380kg.
Fig.8.1 Desenul tehnic al incineratorul Inciner 10S[23];
8.2 Proiectarea echipamentelor cu ajutorul sistemelor 3D
Una dintre diferențele majore dintre modelarea solidă 3D și desenare 2D este crearea modelului tridimensional cu o precizie desăvârșită. Datorită sistemelor existente la ora actuală pe piață la prețuri acceptabile, aceste modele pot fi vizualizate, analizate și modificate ca și cum ar fi obiecte reale. Pentru mulți proiectanți, este un mare câștig de a-și putea exprima concepțiile și ideile față de un model real. Proiectanții gândesc tridimensional, pe când a încerca de a reproduce model 3D mental în 2D devine dificil. Prin îmbunătățirea capacității de a vizualiza proiectul, este de asemenea un avantaj. Un ansamblu poate fi ușor explodat în elemente și se poate crea o imagine foarte clară a ceea ce va fi viitorul produs.
Un mare avantaj este posibilitatea de a extrage automat vederile necesare reprezentării 2D a produsului, reprezentare necesară procesului de fabricație. Colectivele de proiectare au nevoie de un sistem de proiectare care să îndeplinească urmatoarele obiective:
-integrarea capabilităților de modelare a solidelor cu instrumente de analiză structurală;
-costuri și timp de dezvoltare reduse;
-creșterea calității analizei structurale în scopul îmbunătățirii produsului final;
-răspuns rapid la schimbarile parametrilor inițiali;
-optimizarea activității de proiectare;
-un ridicat nivel de încredere în produse.
Utilizarea sistemelor computerizate în vederea asistării proiectantului în procesele de creare, modificare, analiză și optimizare a unui proiect, a fost denumită proiectare asistată de calculator. Procesul modern de proiectare asistată de calculator include aplicații dintre cele mai diverse, pornind de la desenare sau modelare computerizată și continuând cu analiza toleranțelor, calculul proprietăților masice, modelarea cu elemente finite, vizualizarea rezultatelor analizelor și multe alte funcții elementare de calcul ingineresc. Toate activitățile enumerate necesită existența formei geometrice a produsului, ea fiind necesară și pentru programarea mașinilor unelte cu comandă numerică (CAM). Din acest motiv, componența de desenare sau modelare geometrica este cea mai importantă din suita de componente CAD, programele care dispun de această posibilitate fiind încadrate în această categorie. Modelul geometric poate fi utilizat ulterior de pachete software din domeniul CAE, pentru a simula și analiza comportamentul produsului în diverse condiții de exploatare. Aici pot fi încadrate programele de analiză cinematică, cu ajutorul cărora sunt determinate traiectoriile, vitezele si accelerațiile caracteristice punctelor de interes ale unui mecaism, programe de analiză cu elemente finite utilizate în rezolvarea unor probleme de rezistență, termotehnică, mecanica fluidelor, distribuția câmpurilor magnetice dar și a altor probleme care implică existența unor câmpuri continui. Pe baza rezultatelor obtinuțe, poate fi executată în continuare o procedură de optimizare, axată de cele mai multe ori pe reducerea masei produsului fara a-i afecta performanțele.
Proiecterea și desenarea asistate de calculator, în sensul cel mai larg (CAD-ul), se realizeaza cu programe de calculator care se pot clasifica în urmatoarele categorii de aplicații informatice:
-aplicații pentru modelare geometrica si desenare asistată de calculator (dintre care mentionăm AutoCAD, Design CAD, Solid Works, etc.);
-aplicații pentru rezolvarea unor probleme generale de calcul matematic, utile mai ales în ingineria asistată CAE (dintre care mentionam Matlab, MathCAD, Maple, etc.) sau simularea unor sisteme particulare descrise de ecuații diferențiale (precum Spice);
-aplicații destinate modelării numerice, cu element finit sau cu funcții similare dedicate rezolvării ecuațiilor cu derivate parțiale, utilizate în proiectarea integrată (cele mai raspândite sunt cele de calcul structural ca ANSYS, COSMOS);
-sisteme integrate de aplicații, cu un grad de integrare a componentelor CAE/CAD/CAM mai mare sau mai mic (dintre care menționam I-DEAS, CATIA, ProEngineer.
În urma unui sondaj statistica preferințelor utilizatorilor arată astfel:
Tabelul 8.1Programe utilizate proiectarea în inginerească;
8.2 Programe specializate de analiza numerică a curgerii fluidelor
ANSYS® CFX. Deține deja poziția de lider în domeniul soluțiilor de simulare a curgerii fluidelor (CFD), performanța sa superioară fiind bazată pe combinația de tehnologii de vârf înglobate, care fac posibilă optimizarea tuturor aspectelor legate de analiza curgerii fluidelor în contextul ciclului proiectare – fabricație propriu fiecărei companii.
ANSYS CFX dispune de o experiență considerabilă în studierea modului în care pot fi imbunătățite performațele pompelor, motoarelor de avion, turbinelor, compresoarelor și ale altor mașini rotative, tocmai acest lucru propulsându-l ca lider pe piață în acest domeniu. Modelele specializate pentru combustie, curgere reactivă și radiație, ajută printre altele la creșterea productivității și îmbunătățirea duratei de viață a produsului.
Fig.8.2Analiza curgerii fluidelor în contextul ciclului proiectare – fabricație;
ANSYS® ICEM CFD Cart3D. Este un pachet software de analiză de înaltă fidelitate folosit pentru proiectare aerodinamică conceptuală și preliminară. Permite utilizatorului să realizeze în mod automat analize CFD pe geometrii foarte complexe. Pachetul include utilitare pentru importul geometriei, modelare și intersecție suprafețe, discretizare precum și analiză la curgere.
Fig.8.3 Discretizare cu 106651 elemente pentru un incinerator;
FLUENT. FLUENT este un pachet CFD complet, foarte flexibil și puternic folosit pentru simulări de orice complexitate. Oferă o gamă completă de modele fizice ce pot fi utilizate pentru un spectru larg de aplicaăii, din diverse industrii.
FLOWIZARD. FloWizard este un instrument de modelare de tip rapid flow ce permite inginerilor proiectanți/de proces să valideze proiectele mult mai rapid și cu o mai mare acuratețe, mult mai devreme în cadrul ciclului de dezvoltare al produsului.
FLUENT for CATIA V5. FLUENT for CATIA V5 integrează în totalitate tehnologia de modelare de tip rapid flow din FLUENT în procesul PLM (Product Lifecycle Management) din CATIA V5, oferind inginerilor posibilitatea să proiecteze, să analizeze și să optimizeze produsul în cadrul unui singur mediu de lucru.
POLYFLOW. POLYFLOW este un instrument FE avansat ce include o gamă foarte largă de modele fluide vâscoelastice, fiind ideal în cazul analizelor realizate în domeniul procesării polimerilor, formarea sticlei precum și pentru multe alte aplicații din domeniul procesării de materiale.
8.3 Postprocesarea
Este etapa în care se evaluează și se interpretează rezultatele obținute. Pentru a caracteriza cât mai bine procesul studiat s-au analizat următoarele:
-În figurile 8.4 și 8.5 sunt prezentate liniile de curent pentru aerul secundar și primar;
Fig.8.4 Liniile de curent – aer secundar;
Fig.8.5 Liniile de curent – aer primar;
-Figura 8.6 prezintă liniile de curent pentru gazul metan având valoarea maximă în partea inferioară a camerei de ardere, în apropierea arzătorului:
Fig.8.6 Liniile de curent – gaz metan;
-Figura 8.7 prezintă distribuția vitezelor pentru aerul de intrare având valoarea maximă în partea superioară a camerei de ardere:
Fig.8.7 Distribuția vitezelor – aer intrare;
-Figura 8.8 prezintă distribuția vitezelor pentru aerul secundar având valoarea maximă în partea superioară a camerei de ardere:
Fig.8.8 Distribuția vitezelor – aer secundar;
-Figura 8.9 prezintă distribuția vitezelor pentru gazul metan având valoarea maximă în partea inferioară a camerei de ardere, în apropierea arzătorului:
Fig.8.9 Distribuția vitezelor – gaz metan;
-Figura 8.10 prezintă distribuția concentrație de CO2, concentrația de CO2 prezentând o distribuție uniformă:
Fig8.10 Distribuția concentrație de CO2;
-Figura 8.10 prezintă distribuția concentrație de temperatură având valoarea maximă în partea inferior-centrală a camerei de ardere:
Fig8.11 Distribuția concentrație de temperatură;
-Figurile 8.13 și 8.14 prezintă distribuția concentrație de temperatură din planul X-Z:
Fig8.12 Distribuția concentrație de temperatură la ieșire vedere plan X-Z;
Fig8.13 Distribuția concentrație de temperatură vedere plan X-Z;
-Distribuția vitezelor gazelor de ardere la ieșire vedere plan X-Z:
Fig.8.14 Distribuția vitezelor gazelor de ardere la ieșire;
-Variația presiunii din figura 8.15 prezintă un punct de maxim având valoarea de 137Pa;
Fig.8.15 Variația presiunii;
-Figura 8.16 prezintă variația temperaturii, punctul de maxim al temperaturii având valoarea de 1930K;
Fig.8.16 Variația temperaturii;
-Variația vitezei reprezentată în figura 8.17, prezintă un punct de minim în jurul valorii de 3.25m/s:
Fig.8.17 Variația vitezei;
-Variația concentrației de NO are un punct de maxim în jurul valorii de 0.000001kg/m3:
Fig.8.18 Variația concentrației de NO;
-Variația concentrației de CO2 este reprezentată in fiura 8.19:
Fig.8.19 Variația concentrației de CO2;
-Variația concentrației de H2O în figura 8.20, prezintă un punct de minim în jurul valorii de 0.0125kg/m3:
Fig.8.20 Variația concentrației de H2O;
-Figura 8.21 reprezinta variația concentrației de N2, valoarea maxima a concentratie de N2 este de 0.22kg/m3:
Fig.8.21 Variația concentrației de N2;
Raportul simulării Ansys este atașat in ANEXA 1.
8.4 Concluzii metoda CFD
Metoda CFD devine din ce în ce mai utilizată în modelarea sistemelor care includ curgerea fluidelor din multe domenii. Codurile CFD fac posibilă rezolvarea numerică a transportului fluidelor, bilanțurilor de masă și energie în sisteme cu geometrie foarte complicată. Rezultatele prezintă modele deosebite ale curgerii și transferului de căldură ce sunt foarte greu de obținut experimental sau prin metode de modelare convenționale.
Utilizarea mediilor de analiză numerică CFD, în cazul dat ANSYS CFX-5.7, în cadrul cercetării sistemelor de incinerare, permite determinarea parametrilor importanți cum ar fi: distribuția presiunii si câmpului de viteze in interiorul camerei de ardere; determinarea liniilor de curgere ale curentului generat de alimentarea normala; distribuția concentrație de temperatură; distribuția concentrație anumitor gaze/lichide. Acest fapt permite aprecierea performanței obiectului studiat fără cheltuieli considerabile, cu efort minim și maximă operativitate.
Calculele tridimensionale sunt de un real ajutor pentru a explica procesul de ardere, care să cuprindă toate elementele sale esențiale.
Concluzii
Mediul înconjurător reprezintă un element esențial al existenței umane,iar protejarea lui reprezintă una dintre cele mai importante responsabilități umane, deoarece poluarea mediului condunce la apariația unor mutații ce pot modifica condițiile de viață actuale sau în cazuri extreme pot chiar duce la încetarea totală a vieții.
Considerând creșterea continuă a populației, fapt ce epuizează resursele naturale ale planetei și duce la poluarea acesteia în mod continuu, management-ul deșeurilor este o posibilă soluție pentru încetini degradarea planetei.
Depozitarea deșeurilor deși este metoda cel mai des utilizată de management al deșeurilor, aceasta nu este foarte eficientă fapt ce duce la poluarea elementelor (apă,aer,sol) și la ocupoarea unor spații ce altfel ar putea fi folosite în alte scopuri. Pentru a reduce volumul de deșeuri și a salva aceste spații, incinerarea poate fi soluția aleasă. Incinerarea este o metoda eficientă de reducere a volumui de deșeuri si a elementelor nocive asociate acestora. Reducerea volumului de deșeuri nu este singurul avantaj al incinerarii, această metoda de management al deșeurilor permite și recuperarea unei parți din energia consumată pentru incinerarea deșeurilor prin intermediul unor recuperatoare de caldură.
Alte avantaje ale incinerarii sunt rapiditatea procesului, putând fi distruse cantități foarte mari de deșeuri într-un timp relativ scurt și sterilizarea anumitor substanțe nocive, deșeurile medicale (periculoase), nămolul din stațiile de epurare și celelalte deșeuri incinerate sunt transformate într-o cenușă solidă, un produs final steril, inert, nepericulos, care poate fi folosită ca material de construcție.
Instalațiile de incinerare sunt însoțite de anumite filtre pentru gazele de ardere, astfel gazele emise prin arderea deșeurilor sunt "curățate" înainte de a fi dispersate în atmosferă.
Incinerarea deșeurilor prezintă un dezavantaj major, costul incinerarii este destul de ridicat iar tehnologia folosită nu este perfecționată, fapt ce permite anumitor particule fine să ajungă în atmosferă. De asemenea incinerarea deșeurilor, ca orice alt proces de ardere, emite CO2, un gaz cu efect de seră, lucru ce duce la deteriorarea calității vieții.
Bibliografie
[1]. European Commission. Integrated Pollution Prevention and Control. August 2006.
[2]. Jurnalul Oficial al Uniunii Europene. DIRECTIVA 2000/76/CE privind incinerarea
deșeurilor. 4 decembrie 2000.
[3]. Pascu Radu Vasile. Managementul deșeurilor. Editura Universității "Lucian Blaga",
Sibiu, 2009.
[4]. George Ipate. Note de curs “Ingineria și Calitatea Mediului”. Universitatea Politehnica
din București, 2015-2016.
[5]. Dan Dinu, Veneția Sandu. Deșeurile și Mediu.pdf. Brașov, 2006.
[6]. Mandache Andreea. Depozitele de Deșeuri și Impactul lor asupra Mediului în Județul
Botoșani. București, 2010.
[7]. Agenția pentru Protecția Mediului Sibiu. Ghid privind Managementul Deșeurilor. Editura
Tribuna Sibiu.
[8]. Turean Silvia. Gestionarea Deșeurilor Auxiliar didactic. Cluj-Napoca, 2012.
[9]. Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Protecția Mediului – ICIM București.
Metode și tehnologii de gestionare a deșeurilor – Metode de tratare mecanică. București.
[10]. Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare pentru Protecția Mediului – ICIM București.
Metode și tehnologii de gestionare a deșeurilor – Metode de tratare termică. București.
[11]. Agenția pentru Protecția Mediului Sibiu. Ghid privind Managementul Deșeurilor.
Editura Tribuna Sibiu.
[12]. Primaria Municipiului Timișoara. Studiu privind managementul deșeurilor în municipiul
Timișoara și elaborarea Strategiei de gestionare a deșeurilor. Timișoara.
[13]. Energy Efficiency Guide for Industry in Asia. Thermal Equipment: Fuels and
Combustion.
[14]. Mihai–Constantin Dianu. Aparate termice: cazane. Editura Ministerului Administrației și Internelor, București, 2009.
[15].**https://vasiletecar.wordpress.com/category/incinerarea-deseurilor/
[16].**https://en.wikipedia.org/wiki/Incineration
[17].**https://en.wikipedia.org/wiki/Waste_management#cite_note-UN-1997-1
[18].**http://www.wroromania.ro/blog/wp-content/uploads/2016/03/T4.-Reciclarea-deseurilor-v3.pdf
[19].**http://enviro.ubbcluj.ro/wp-content/uploads/2016/07/Generalitati-deseuri.pdf
[20].**http://documents.tips/documents/tratarea-mecanica-a-deseurilor.html
[21].**http://greenly.ro/deseuri/procedeul-de-tratare-al-deseurilor-coincinerarea
[22].**http://www.termo.utcluj.ro/termo/06ardere.pdf
[23].**http://www.inciner8.com/general-incinerator/I8-10S
[24].**http://www.incineratoare.ro/incineratoare/incineratoare-medicale/incinerator-m15/
[25].**http://www.incineratoare.ro/incineratoare/incineratoare-generale/incinerator-20a/
[26].**http://www.bentleyromania.ro/farm/waste-spectrum/incineratoare-de-capacitate-mica/WS-VK200/
[27].**http://www.inciner8.com/general-incinerator/I8-75S
[28].**http://www.inciner8.com/medical-incinerator/I8M-60
[29].**http://www.iprotectiamuncii.ro/norme-protectia-muncii/nssm-31
ANEXA 1 Raport simulare ANSYS – date selectate:
This run of the CFX-14.0 Solver started at 15:57:19 on 11 Jun 2016 by user Puiu on PUIUIPATE (intel_xeon64.sse2_winnt) using the command:
"C:\Program Files\ANSYS Inc\v140\CFX\bin\perllib\cfx5solve.pl" -batch-ccl runInput.ccl -fullname "CameraArdere Marian STATE_003"
Setting up CFX Solver run …
CH4-Mass Fraction | 0.97 | 2.9E-04 | 6.8E-03 | 5.4 5.7E-03 OK|
O2-Mass Fraction | 0.97 | 5.3E-04 | 1.9E-02 | 5.4 1.3E-02 OK|
CO2-Mass Fraction | 0.99 | 5.9E-04 | 1.9E-02 | 5.4 1.8E-02 OK|
H2O-Mass Fraction | 0.99 | 5.9E-04 | 1.9E-02 | 5.4 1.8E-02 OK|
NO-Mass Fraction | 0.94 | 6.3E-04 | 2.6E-02 | 5.4 1.8E-02 OK|
OUTER LOOP ITERATION = 204 (44) CPU SECONDS = 2.848E+03 (2.615E+02)
Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution |
U-Mom | 0.97 | 1.4E-04 | 3.6E-03 | 6.2E-02 OK|
V-Mom | 0.95 | 1.8E-04 | 4.7E-03 | 5.1E-02 OK|
W-Mom | 0.98 | 1.5E-04 | 2.7E-03 | 4.6E-02 OK|
P-Mass | 0.87 | 2.0E-05 | 6.2E-04 | 4.7 3.8E-02 OK|
I-Radiation | 1.04 | 3.2E-06 | 1.3E-04 | 13.8 5.7E-02 OK|
H-Energy | 0.95 | 2.4E-04 | 6.8E-03 | 5.5 1.7E-02 OK|
T-Variance | 0.90 | 3.3E-04 | 1.4E-02 | 5.5 5.8E-04 OK|
K-TurbKE | 0.98 | 1.1E-04 | 6.2E-03 | 5.4 1.7E-03 OK|
E-Diss.K | 0.99 | 6.3E-05 | 3.4E-03 | 8.9 2.8E-04 OK|
CH4-Mass Fraction | 0.93 | 2.7E-04 | 5.1E-03 | 5.5 7.0E-03 OK|
O2-Mass Fraction | 0.95 | 5.0E-04 | 1.8E-02 | 5.5 1.4E-02 OK|
CO2-Mass Fraction | 0.93 | 5.5E-04 | 1.7E-02 | 5.5 1.9E-02 OK|
H2O-Mass Fraction | 0.93 | 5.5E-04 | 1.7E-02 | 5.5 2.0E-02 OK|
NO-Mass Fraction | 1.00 | 6.3E-04 | 2.4E-02 | 5.5 1.9E-02 OK|
OUTER LOOP ITERATION = 209 (49) CPU SECONDS = 2.878E+03 (2.910E+02)
Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution |
U-Mom | 0.98 | 1.3E-04 | 3.8E-03 | 5.7E-02 OK|
V-Mom | 0.96 | 1.5E-04 | 3.6E-03 | 5.0E-02 OK|
W-Mom | 0.97 | 1.2E-04 | 2.4E-03 | 5.1E-02 OK|
P-Mass | 1.00 | 1.7E-05 | 5.6E-04 | 4.7 3.8E-02 OK|
I-Radiation | 0.99 | 3.2E-06 | 1.0E-04 | 13.8 5.6E-02 OK|
H-Energy | 1.00 | 2.0E-04 | 6.0E-03 | 5.5 1.9E-02 OK|
T-Variance | 1.04 | 2.9E-04 | 1.1E-02 | 5.5 5.7E-04 OK|
K-TurbKE | 0.99 | 9.3E-05 | 3.8E-03 | 5.5 1.5E-03 OK|
E-Diss.K | 0.87 | 4.2E-05 | 1.8E-03 | 8.9 2.4E-04 OK|
CH4-Mass Fraction | 1.00 | 2.3E-04 | 3.8E-03 | 5.5 6.0E-03 OK|
O2-Mass Fraction | 0.97 | 4.4E-04 | 1.8E-02 | 5.5 1.5E-02 OK|
CO2-Mass Fraction | 0.95 | 4.7E-04 | 1.8E-02 | 5.5 2.0E-02 OK|
H2O-Mass Fraction | 0.95 | 4.7E-04 | 1.8E-02 | 5.5 2.0E-02 OK|
NO-Mass Fraction | 0.95 | 5.4E-04 | 1.8E-02 | 5.5 1.9E-02 OK|
OUTER LOOP ITERATION = 214 (54) CPU SECONDS = 2.908E+03 (3.207E+02)
Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution |
U-Mom | 0.99 | 1.2E-04 | 2.1E-03 | 4.9E-02 OK|
V-Mom | 0.99 | 1.4E-04 | 3.5E-03 | 4.9E-02 OK|
W-Mom | 0.99 | 1.1E-04 | 3.2E-03 | 5.9E-02 OK|
P-Mass | 0.93 | 1.5E-05 | 5.3E-04 | 4.7 4.2E-02 OK|
I-Radiation | 0.94 | 2.7E-06 | 6.1E-05 | 13.8 5.6E-02 OK|
H-Energy | 0.98 | 1.8E-04 | 4.8E-03 | 5.5 1.8E-02 OK|
T-Variance | 1.04 | 2.6E-04 | 1.7E-02 | 5.5 6.1E-04 OK|
K-TurbKE | 0.96 | 8.6E-05 | 3.6E-03 | 5.5 1.6E-03 OK|
E-Diss.K | 1.05 | 3.5E-05 | 1.5E-03 | 8.9 2.3E-04 OK|
CH4-Mass Fraction | 0.97 | 2.0E-04 | 4.0E-03 | 5.5 5.1E-03 OK|
O2-Mass Fraction | 1.00 | 4.0E-04 | 2.0E-02 | 5.5 1.4E-02 OK|
CO2-Mass Fraction | 1.00 | 4.2E-04 | 2.0E-02 | 5.5 1.9E-02 OK|
H2O-Mass Fraction | 1.00 | 4.2E-04 | 2.0E-02 | 5.5 1.9E-02 OK|
NO-Mass Fraction | 0.94 | 4.8E-04 | 1.7E-02 | 5.5 1.7E-02 OK|
OUTER LOOP ITERATION = 219 (59) CPU SECONDS = 2.938E+03 (3.511E+02)
Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution |
U-Mom | 0.99 | 1.1E-04 | 2.9E-03 | 4.9E-02 OK|
V-Mom | 0.99 | 1.3E-04 | 2.3E-03 | 5.0E-02 OK|
W-Mom | 0.98 | 1.1E-04 | 3.2E-03 | 6.6E-02 OK|
P-Mass | 0.99 | 1.3E-05 | 3.9E-04 | 4.7 4.7E-02 OK|
I-Radiation | 0.95 | 2.4E-06 | 4.9E-05 | 9.5 9.6E-02 OK|
H-Energy | 0.98 | 1.7E-04 | 4.1E-03 | 5.5 1.8E-02 OK|
T-Variance | 0.94 | 2.3E-04 | 1.7E-02 | 5.4 6.9E-04 OK|
K-TurbKE | 1.00 | 8.2E-05 | 3.3E-03 | 5.5 1.9E-03 OK|
E-Diss.K | 0.88 | 2.7E-05 | 1.1E-03 | 8.9 2.6E-04 OK|
CH4-Mass Fraction | 0.98 | 1.8E-04 | 3.3E-03 | 5.5 4.3E-03 OK|
O2-Mass Fraction | 1.00 | 3.9E-04 | 1.8E-02 | 5.5 1.3E-02 OK|
CO2-Mass Fraction | 0.98 | 4.1E-04 | 1.8E-02 | 5.5 1.9E-02 OK|
H2O-Mass Fraction | 0.98 | 4.1E-04 | 1.8E-02 | 5.5 1.9E-02 OK|
NO-Mass Fraction | 0.97 | 4.5E-04 | 1.6E-02 | 5.5 1.6E-02 OK|
OUTER LOOP ITERATION = 224 (64) CPU SECONDS = 2.968E+03 (3.811E+02)
Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution |
U-Mom | 0.98 | 1.0E-04 | 3.5E-03 | 5.8E-02 OK|
V-Mom | 0.99 | 1.2E-04 | 2.3E-03 | 5.2E-02 OK|
W-Mom | 0.99 | 1.0E-04 | 2.3E-03 | 5.7E-02 OK|
P-Mass | 0.96 | 1.1E-05 | 2.8E-04 | 4.7 5.0E-02 OK|
I-Radiation | 0.96 | 2.0E-06 | 5.7E-05 | 13.8 5.6E-02 OK|
H-Energy | 0.98 | 1.5E-04 | 3.8E-03 | 5.5 1.6E-02 OK|
T-Variance | 1.00 | 2.0E-04 | 1.1E-02 | 5.4 6.6E-04 OK|
K-TurbKE | 1.00 | 7.5E-05 | 4.4E-03 | 5.4 2.1E-03 OK|
E-Diss.K | 1.01 | 2.0E-05 | 6.1E-04 | 8.9 2.9E-04 OK|
CH4-Mass Fraction | 0.98 | 1.6E-04 | 3.0E-03 | 5.5 4.5E-03 OK|
O2-Mass Fraction | 0.98 | 3.7E-04 | 1.1E-02 | 5.5 1.3E-02 OK|
CO2-Mass Fraction | 0.99 | 3.8E-04 | 1.5E-02 | 5.5 1.8E-02 OK|
H2O-Mass Fraction | 0.99 | 3.8E-04 | 1.5E-02 | 5.5 1.9E-02 OK|
NO-Mass Fraction | 1.06 | 4.5E-04 | 2.5E-02 | 5.5 1.9E-02 OK|
OUTER LOOP ITERATION = 229 (69) CPU SECONDS = 2.998E+03 (4.106E+02)
Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution |
U-Mom | 1.00 | 9.9E-05 | 4.0E-03 | 6.8E-02 OK|
V-Mom | 0.99 | 1.2E-04 | 2.9E-03 | 5.3E-02 OK|
W-Mom | 1.00 | 1.0E-04 | 2.8E-03 | 4.5E-02 OK|
P-Mass | 0.99 | 9.6E-06 | 2.0E-04 | 4.7 5.0E-02 OK|
I-Radiation | 0.98 | 1.7E-06 | 6.2E-05 | 13.8 5.5E-02 OK|
H-Energy | 0.99 | 1.4E-04 | 4.5E-03 | 5.5 1.6E-02 OK|
T-Variance | 0.93 | 1.6E-04 | 5.2E-03 | 5.5 6.1E-04 OK|
K-TurbKE | 0.99 | 7.6E-05 | 4.5E-03 | 5.4 2.1E-03 OK|
E-Diss.K | 0.94 | 1.7E-05 | 5.9E-04 | 8.9 2.6E-04 OK|
CH4-Mass Fraction | 0.99 | 1.5E-04 | 3.4E-03 | 5.5 4.4E-03 OK|
O2-Mass Fraction | 0.98 | 3.2E-04 | 8.8E-03 | 5.5 1.4E-02 OK|
CO2-Mass Fraction | 0.98 | 3.3E-04 | 8.5E-03 | 5.5 1.9E-02 OK|
H2O-Mass Fraction | 0.98 | 3.3E-04 | 8.5E-03 | 5.5 1.9E-02 OK|
NO-Mass Fraction | 1.00 | 4.3E-04 | 1.7E-02 | 5.5 2.0E-02 OK|
OUTER LOOP ITERATION = 234 (74) CPU SECONDS = 3.027E+03 (4.403E+02)
Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution |
U-Mom | 0.99 | 9.5E-05 | 4.1E-03 | 6.8E-02 OK|
V-Mom | 0.99 | 1.1E-04 | 2.5E-03 | 5.2E-02 OK|
W-Mom | 0.99 | 9.7E-05 | 2.9E-03 | 4.5E-02 OK|
P-Mass | 1.00 | 9.3E-06 | 1.9E-04 | 4.7 4.8E-02 OK|
I-Radiation | 0.99 | 1.6E-06 | 6.1E-05 | 9.5 1.0E-01 OK|
H-Energy | 0.99 | 1.3E-04 | 4.3E-03 | 5.4 1.7E-02 OK|
T-Variance | 1.00 | 1.5E-04 | 5.7E-03 | 5.5 5.2E-04 OK|
K-TurbKE | 0.99 | 7.3E-05 | 4.2E-03 | 5.5 1.9E-03 OK|
E-Diss.K | 0.99 | 1.8E-05 | 7.7E-04 | 8.9 2.4E-04 OK|
CH4-Mass Fraction | 1.00 | 1.5E-04 | 3.8E-03 | 5.4 4.2E-03 OK|
O2-Mass Fraction | 0.99 | 2.9E-04 | 8.2E-03 | 5.4 1.4E-02 OK|
CO2-Mass Fraction | 1.00 | 3.2E-04 | 1.0E-02 | 5.4 1.9E-02 OK|
H2O-Mass Fraction | 1.00 | 3.2E-04 | 1.0E-02 | 5.4 1.9E-02 OK|
NO-Mass Fraction | 1.01 | 4.1E-04 | 1.6E-02 | 5.4 1.9E-02 OK|
OUTER LOOP ITERATION = 239 (79) CPU SECONDS = 3.057E+03 (4.700E+02)
Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution |
U-Mom | 1.00 | 9.3E-05 | 3.5E-03 | 6.1E-02 OK|
V-Mom | 0.99 | 1.1E-04 | 2.5E-03 | 5.0E-02 OK|
W-Mom | 1.00 | 9.3E-05 | 2.9E-03 | 5.5E-02 OK|
P-Mass | 1.01 | 8.8E-06 | 2.9E-04 | 4.7 4.6E-02 OK|
I-Radiation | 1.00 | 1.5E-06 | 5.1E-05 | 9.5 9.4E-02 OK|
H-Energy | 1.00 | 1.3E-04 | 4.1E-03 | 5.5 1.9E-02 OK|
T-Variance | 1.04 | 1.6E-04 | 1.2E-02 | 5.4 5.3E-04 OK|
K-TurbKE | 0.98 | 7.0E-05 | 3.7E-03 | 5.4 1.6E-03 OK|
E-Diss.K | 1.04 | 1.9E-05 | 8.7E-04 | 8.9 2.0E-04 OK|
CH4-Mass Fraction | 0.99 | 1.4E-04 | 3.5E-03 | 5.5 4.0E-03 OK|
O2-Mass Fraction | 1.03 | 2.9E-04 | 9.4E-03 | 5.5 1.4E-02 OK|
CO2-Mass Fraction | 1.04 | 3.2E-04 | 1.4E-02 | 5.5 1.9E-02 OK|
H2O-Mass Fraction | 1.04 | 3.2E-04 | 1.4E-02 | 5.5 1.9E-02 OK|
NO-Mass Fraction | 1.03 | 4.4E-04 | 3.1E-02 | 5.5 1.6E-02 OK|
OUTER LOOP ITERATION = 244 (84) CPU SECONDS = 3.086E+03 (4.995E+02)
Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution |
U-Mom | 1.01 | 9.1E-05 | 2.7E-03 | 5.8E-02 OK|
V-Mom | 1.01 | 1.1E-04 | 2.6E-03 | 5.1E-02 OK|
W-Mom | 1.00 | 9.0E-05 | 3.3E-03 | 6.6E-02 OK|
P-Mass | 1.02 | 8.5E-06 | 1.2E-04 | 4.7 4.5E-02 OK|
I-Radiation | 1.06 | 1.5E-06 | 3.1E-05 | 9.5 9.8E-02 OK|
H-Energy | 1.01 | 1.4E-04 | 4.5E-03 | 5.4 2.1E-02 OK|
T-Variance | 1.01 | 1.8E-04 | 1.4E-02 | 5.5 6.6E-04 OK|
K-TurbKE | 0.97 | 6.3E-05 | 3.7E-03 | 5.5 1.5E-03 OK|
E-Diss.K | 0.96 | 1.7E-05 | 5.6E-04 | 8.9 2.0E-04 OK|
CH4-Mass Fraction | 1.02 | 1.5E-04 | 3.5E-03 | 5.4 3.7E-03 OK|
O2-Mass Fraction | 1.03 | 3.3E-04 | 1.1E-02 | 5.4 1.3E-02 OK|
CO2-Mass Fraction | 1.02 | 3.4E-04 | 1.0E-02 | 5.4 1.9E-02 OK|
H2O-Mass Fraction | 1.02 | 3.4E-04 | 1.0E-02 | 5.4 1.9E-02 OK|
NO-Mass Fraction | 0.97 | 4.4E-04 | 1.6E-02 | 5.4 1.9E-02 OK|
OUTER LOOP ITERATION = 249 (89) CPU SECONDS = 3.116E+03 (5.293E+02)
Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution |
U-Mom | 1.00 | 9.1E-05 | 1.8E-03 | 5.9E-02 OK|
V-Mom | 1.01 | 1.1E-04 | 2.9E-03 | 5.3E-02 OK|
W-Mom | 1.00 | 9.0E-05 | 2.3E-03 | 6.7E-02 OK|
P-Mass | 0.95 | 9.2E-06 | 1.4E-04 | 4.7 4.8E-02 OK|
I-Radiation | 1.01 | 1.5E-06 | 2.5E-05 | 9.5 9.6E-02 OK|
H-Energy | 1.02 | 1.5E-04 | 5.8E-03 | 5.5 1.9E-02 OK|
T-Variance | 0.99 | 1.7E-04 | 7.7E-03 | 5.5 7.5E-04 OK|
K-TurbKE | 0.98 | 5.7E-05 | 2.6E-03 | 5.4 1.9E-03 OK|
E-Diss.K | 1.00 | 1.6E-05 | 5.5E-04 | 8.9 2.6E-04 OK|
CH4-Mass Fraction | 1.02 | 1.6E-04 | 3.3E-03 | 5.5 4.0E-03 OK|
O2-Mass Fraction | 0.99 | 3.5E-04 | 1.3E-02 | 5.5 1.2E-02 OK|
CO2-Mass Fraction | 1.00 | 3.7E-04 | 1.2E-02 | 5.5 1.9E-02 OK|
H2O-Mass Fraction | 1.00 | 3.7E-04 | 1.2E-02 | 5.5 1.9E-02 OK|
NO-Mass Fraction | 1.02 | 4.4E-04 | 1.9E-02 | 5.5 1.7E-02 OK|
OUTER LOOP ITERATION = 254 (94) CPU SECONDS = 3.146E+03 (5.591E+02)
Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution |
U-Mom | 0.98 | 8.8E-05 | 1.5E-03 | 6.1E-02 OK|
V-Mom | 1.00 | 1.1E-04 | 3.0E-03 | 5.4E-02 OK|
W-Mom | 1.00 | 9.1E-05 | 2.6E-03 | 5.7E-02 OK|
P-Mass | 0.97 | 9.9E-06 | 2.9E-04 | 4.7 4.9E-02 OK|
I-Radiation | 0.99 | 1.8E-06 | 3.8E-05 | 13.8 5.6E-02 OK|
H-Energy | 1.00 | 1.5E-04 | 4.3E-03 | 5.4 1.5E-02 OK|
T-Variance | 1.19 | 2.1E-04 | 1.9E-02 | 5.4 6.9E-04 OK|
K-TurbKE | 0.98 | 5.2E-05 | 1.8E-03 | 5.4 2.4E-03 OK|
E-Diss.K | 1.01 | 1.7E-05 | 6.8E-04 | 8.9 3.2E-04 OK|
CH4-Mass Fraction | 1.00 | 1.7E-04 | 3.2E-03 | 5.4 3.7E-03 OK|
O2-Mass Fraction | 1.00 | 3.5E-04 | 9.2E-03 | 5.4 1.2E-02 OK|
CO2-Mass Fraction | 1.01 | 3.7E-04 | 1.2E-02 | 5.4 1.9E-02 OK|
H2O-Mass Fraction | 1.01 | 3.7E-04 | 1.2E-02 | 5.4 1.9E-02 OK|
NO-Mass Fraction | 0.99 | 4.4E-04 | 1.6E-02 | 5.4 1.8E-02 OK|
OUTER LOOP ITERATION = 259 (99) CPU SECONDS = 3.176E+03 (5.887E+02)
Equation | Rate | RMS Res | Max Res | Linear Solution |
U-Mom | 0.98 | 8.1E-05 | 2.3E-03 | 6.4E-02 OK|
V-Mom | 0.98 | 1.1E-04 | 2.6E-03 | 5.3E-02 OK|
W-Mom | 0.98 | 8.6E-05 | 1.9E-03 | 4.7E-02 OK|
P-Mass | 0.98 | 9.3E-06 | 3.2E-04 | 4.7 4.6E-02 OK|
I-Radiation | 0.98 | 1.8E-06 | 6.6E-05 | 13.8 5.6E-02 OK|
H-Energy | 0.97 | 1.4E-04 | 3.8E-03 | 5.5 1.5E-02 OK|
T-Variance | 0.96 | 1.6E-04 | 1.1E-02 | 5.5 6.4E-04 OK|
K-TurbKE | 0.98 | 4.8E-05 | 1.6E-03 | 5.4 2.0E-03 OK|
E-Diss.K | 0.98 | 1.7E-05 | 5.6E-04 | 8.9 2.7E-04 OK|
CH4-Mass Fraction | 0.97 | 1.6E-04 | 3.7E-03 | 5.5 3.0E-03 OK|
O2-Mass Fraction | 0.97 | 3.1E-04 | 8.0E-03 | 5.5 1.4E-02 OK|
CO2-Mass Fraction | 0.98 | 3.3E-04 | 7.3E-03 | 5.5 1.9E-02 OK|
H2O-Mass Fraction | 0.98 | 3.3E-04 | 7.3E-03 | 5.5 2.0E-02 OK|
NO-Mass Fraction | 0.99 | 4.2E-04 | 1.4E-02 | 5.5 2.2E-02 OK|
Peak Values of Residuals
Equation |Loop #| Peak Residual | Final Residual |
U-Mom | 7 | 1.50566E-03 | 7.97872E-05 |
V-Mom | 1 | 2.05609E-03 | 1.02518E-04 |
W-Mom | 7 | 1.66982E-03 | 8.53071E-05 |
P-Mass | 1 | 5.30056E-03 | 9.12237E-06 |
I-Radiation | 8 | 5.03608E-05 | 1.78480E-06 |
H-Energy | 7 | 3.55352E-03 | 1.38636E-04 |
T-Variance | 4 | 7.78292E-03 | 1.63944E-04 |
K-TurbKE | 1 | 6.79931E-03 | 4.86327E-05 |
E-Diss.K | 1 | 2.03090E-02 | 1.68683E-05 |
CH4-Mass Fraction | 7 | 4.49510E-03 | 1.51913E-04 |
O2-Mass Fraction | 2 | 2.49584E-03 | 3.00991E-04 |
CO2-Mass Fraction | 7 | 4.85897E-03 | 3.27856E-04 |
H2O-Mass Fraction | 7 | 4.86663E-03 | 3.27804E-04 |
NO-Mass Fraction | 10 | 3.05545E-03 | 4.14601E-04 |
Variable Range Information
Variable Name | min | max |
Density | 1.65E-01 | 1.18E+00 |
Specific Heat Capacity at Constant Pressure | 1.01E+03 | 2.63E+03 |
Dynamic Viscosity | 1.11E-05 | 1.80E-05 |
Thermal Conductivity | 2.34E-02 | 3.43E-02 |
Isothermal Compressibility | 9.79E-06 | 9.88E-06 |
Static Entropy | 6.74E+03 | 1.20E+04 |
CH4.Density | 9.63E-02 | 6.57E-01 |
CH4.Specific Heat Capacity at Constant Pres | 2.20E+03 | 5.91E+03 |
CH4.Dynamic Viscosity | 1.11E-05 | 1.11E-05 |
CH4.Thermal Conductivity | 3.43E-02 | 3.43E-02 |
CH4.Isothermal Compressibility | 9.79E-06 | 9.88E-06 |
CH4.Static Enthalpy | -4.67E+06 | 3.22E+06 |
CH4.Static Entropy | 1.16E+04 | 1.92E+04 |
O2.Density | 1.92E-01 | 1.31E+00 |
O2.Specific Heat Capacity at Constant Press | 9.17E+02 | 1.18E+03 |
O2.Dynamic Viscosity | 1.92E-05 | 1.92E-05 |
O2.Thermal Conductivity | 2.66E-02 | 2.66E-02 |
O2.Isothermal Compressibility | 9.79E-06 | 9.88E-06 |
O2.Static Enthalpy | -1.37E+02 | 1.89E+06 |
O2.Static Entropy | 6.41E+03 | 8.42E+03 |
CO2.Density | 2.64E-01 | 1.80E+00 |
CO2.Specific Heat Capacity at Constant Pres | 8.47E+02 | 1.38E+03 |
CO2.Dynamic Viscosity | 1.49E-05 | 1.49E-05 |
CO2.Thermal Conductivity | 1.45E-02 | 1.45E-02 |
CO2.Isothermal Compressibility | 9.79E-06 | 9.88E-06 |
CO2.Static Enthalpy | -8.94E+06 | -6.82E+06 |
CO2.Static Entropy | 4.86E+03 | 7.05E+03 |
H2O.Density | 1.08E-01 | 7.38E-01 |
H2O.Specific Heat Capacity at Constant Pres | 1.86E+03 | 2.85E+03 |
H2O.Dynamic Viscosity | 9.40E-06 | 9.40E-06 |
H2O.Thermal Conductivity | 1.93E-02 | 1.93E-02 |
H2O.Isothermal Compressibility | 9.79E-06 | 9.88E-06 |
H2O.Static Enthalpy | -1.34E+07 | -9.29E+06 |
H2O.Static Entropy | 1.05E+04 | 1.47E+04 |
NO.Density | 1.80E-01 | 1.23E+00 |
NO.Specific Heat Capacity at Constant Press | 9.91E+02 | 1.22E+03 |
NO.Dynamic Viscosity | 1.78E-05 | 1.78E-05 |
NO.Thermal Conductivity | 2.38E-02 | 2.38E-02 |
NO.Isothermal Compressibility | 9.79E-06 | 9.88E-06 |
NO.Static Enthalpy | 3.01E+06 | 4.98E+06 |
NO.Static Entropy | 7.02E+03 | 9.12E+03 |
N2.Density | 1.68E-01 | 1.15E+00 |
N2.Specific Heat Capacity at Constant Press | 1.04E+03 | 1.29E+03 |
N2.Dynamic Viscosity | 1.77E-05 | 1.77E-05 |
N2.Thermal Conductivity | 2.59E-02 | 2.59E-02 |
N2.Isothermal Compressibility | 9.79E-06 | 9.88E-06 |
N2.Static Enthalpy | -7.32E+01 | 2.04E+06 |
N2.Static Entropy | 6.84E+03 | 9.02E+03 |
Total Absorption Coefficient | 1.00E+00 | 1.00E+00 |
Total Scattering Coefficient | 0.00E+00 | 0.00E+00 |
Radiation Intensity | 3.91E+04 | 5.77E+04 |
Velocity u | -3.09E+01 | 3.18E+01 |
Velocity v | -1.72E+01 | 3.47E+01 |
Velocity w | -3.57E+01 | 3.55E+01 |
Pressure | -6.80E+01 | 8.38E+02 |
Turbulence Kinetic Energy | 6.52E-02 | 3.06E+01 |
Turbulence Eddy Dissipation | 2.90E+00 | 8.99E+05 |
Eddy Viscosity | 1.82E-06 | 5.13E-04 |
Temperature | 2.98E+02 | 2.03E+03 |
Static Enthalpy | -4.67E+06 | 1.53E+05 |
Temperature Variance | -5.35E+00 | 6.12E+04 |
CH4.Conservative Mass Fraction | -3.27E-04 | 1.00E+00 |
CH4.Mass Fraction | 0.00E+00 | 1.00E+00 |
O2.Conservative Mass Fraction | -9.13E-04 | 2.33E-01 |
O2.Mass Fraction | 0.00E+00 | 2.33E-01 |
CO2.Conservative Mass Fraction | -8.73E-04 | 1.50E-01 |
CO2.Mass Fraction | 0.00E+00 | 1.50E-01 |
H2O.Conservative Mass Fraction | -7.15E-04 | 1.22E-01 |
H2O.Mass Fraction | 0.00E+00 | 1.22E-01 |
NO.Conservative Mass Fraction | -8.60E-09 | 6.44E-06 |
NO.Mass Fraction | 0.00E+00 | 6.44E-06 |
N2.Mass Fraction | 0.00E+00 | 7.68E-01 |
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Cap.1 Introducere…3 [307451] (ID: 307451)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.