Teoria
Weryfikacja podawanych przez producentów informacji dotyczących:
- Deklarowanej wydajność instalacji
- Przewidywanego zużycie paliwa.
- Wielkość oferowanych komór spalania.
- Przybliżonego składu i ilości spalin
- Ilość odzyskanego ciepła.
wymaga minimalnej znajomości procesu spalania odpadów.
Proces spalania odpadów rozumiany jest jako reakcja chemiczna polegająca na szybkim łączeniu się substancji palnych z tlenem przy równoczesnym wydzielaniu się znacznych ilości ciepła. Z reguły celem procesu spalania odpadów jest przekształcanie wszystkich substancji podlegających spalaniu w produkty pozbawione części palnych.
Innymi słowy, produktami spalania powinny być wyłącznie związki niepalne takie jak dwutlenek węgla CO2, woda H2O, dwutlenek siarki SO2 oraz popiół.
W praktyce spalanie odpadów przypomina spalanie tradycyjnych paliw takich jak węgiel, drewno, olej czy gaz, wymaga to jednak zastosowania znacznie bardziej zaawansowanych rozwiązań technicznych. W przypadku spalania odpadów, instalacje przeznaczone do tego celu muszą uwzględniać zmienne właściwości i proporcje nieomal każdego załadunku odpadów.
Mimo swojej niejednorodności odpady mogą być traktowane jako specjalny rodzaj paliwa. Można zatem podać ich szacunkową gęstość, wilgotność, zawartość popiołu czy kaloryczność.
Skład odpadu zwykle przedstawiany jest jako wynik analizy elementarnej reprezentowanej w postaci udziałów wagowych najważniejszych składników oznaczanych w nastęujący sposób: węgiel c, wodór h, siarka s, tlen o, azot n, wilgoć w i popiół p, wyrażonych w kg i odniesionych do całkowitej masy odpadu np. do 100 kg.
Podobnie jak przypadku paliw substancjami palnymi w odpadach są głównie związki chemiczne węgla C, wodoru H2 i siarki S.
Przykładowy skład odpadów weterynaryjnych.
| Składnik | Symbol | Udział % |
|---|---|---|
| Węgiel | c | 16,958 |
| Wodór | h | 3,115 |
| Tlen | o | 13,266 |
| Azot | n | 0,115 |
| Wilgoć | w | 56,278 |
| Popiół | p | 10,267 |
| Razem | 100 |
Tak przedstawiane informacje wykorzystywane są przez nas w projektowaniu każdej instalacji.
Posiłkując się równaniami stechiometrycznymi, możemy obliczyć np. ilość paliwa dodatkowego, jaką trzeba dostarczyć do spalenia określonej masy odpadów, wielkość komory spalania czy ilość i skład emitowanych spalin.
Z obliczeń dla naszego składu wynika np. że spalenie 100 kg odpadów wymaga około 770 m3 powietrza. Daje to wyobrażenie np. o wielkości wentylatora dostarczającego powietrze do komory spalania.
Skład odpadu determinuje jego kaloryczność. Bez wykonywania badań laboratoryjnych można, korzystając ze wzorów empiryczych dostepnych w fachowej literaturze, z wystarczającą dokładnością wyznaczyć ciepło spalania każdego rodzaju odpadów w oparciu o jego skład elementarny. W naszym przykładzie ciepło spalania wyliczone w oparciu o taką metode wynosi około 8 000 KJ/kg.
Całkowite usunięcie wody w powyższych odpadach podniosłoby ich kaloryczność do 18 200 kJ/kg. Odpowiadałoby to kaloryczność słabej jakości węgla.
Przykładowe scenariusze spalania odpadów uwzględniające różne warunki spalania zawarto w formie tabel umieszczonych w materiałach dodatkowych (w języku angielskim) dostępnych bezpłatnie w zakładce pliki do pobrania.
Dzięki tak przeprowadzanym obliczeniom zaprojektowane urządzenia będą przygotowane dla spalania odpadów o zmieniających się często właściwościachych.