PROCESE CARE STAU LA BAZA PRELUCRARII DESEURILOR

Deseurile pot fi transformate prin procedee care au la baza procese fizice, chimice si biologice.

Tabelul 1. Procese de transformare a deseurilor

1. Procese fizice de transformare a materialelor refolosibile

Principalele operatii specifice transformarilor fizice ale deseurilor sunt: separarea componentilor, reducerea volumului si reducerea dimensiunilor pe cale mecanica a acestora. Transformarile fizice nu implica schimbari de faza spre deosebire de transformarile chimice si biologice.

* Separarea componentilor - urmareste separarea manuala sau mecanica a componentilor in vederea identificarii lor din amestecuri de deseuri. Separarea componentilor este utilizata pentru transformarea deseurilor eterogene intr-un numar de componenti mai mult sau mai putin omogeni. Separarea componentilor este o operatie necesara in recuperarea de materiale reutilizabile.

Operatii utilizate pentru separarea si procesarea materialelor refolosibile

Operatiile pentru separarea si prelucrarea deseurilor urmaresc

Sa modifice caracteristicile fizice ale deseurilor astfel incat componentele deseurilor sa fie manipulate mai usor;

Sa elimine componentii specifici si contaminantii din deseuri;

Sa prelucreze si sa prepare materialele separate pentru utilizarile ulterioare.

Principalele operatii intalnite la prepararea deseurilor sunt redate in tabelul

Facilitati si operatii utilizate pentru separarea si procesarea deseurilor solide amestecate sau separate

Tabelul

Posibilitati de manipulare, miscare si stocare

Tabelul 3.

Transformari chimice la temperaturi ridicate care stau la baza proceselor de reciclare a deseurilor

Transformarile chimice ale deseurilor solide si lichide implica transformari de faza (solid in lichid, lichid in gaz, solid in gaz ).

Procesele chimice principale utilizate la transformarea deseurilor la temperaturi inalte, sunt specifice pirolizei si combustiei cand are loc o reducere a volumului deseurilor si recuperarea produselor de reconversie. Cele doua procese sunt adesea numite procese termice.

1 Piroliza deseurilor organice

Cele mai multe substante organice sunt instabile la temperaturi ridicate, ele pot fi descompuse intr-o atmosfera fara oxigen sau cu un continut scazut de oxigen, in fractii solide, lichide si gazoase.

In contrast cu procesul de combustie care este puternic exotermic, piroliza este un proces endoterm, astfel ca unele materiale sunt arse pentru a produce caldura necesara desfasurarii pirolizei.. In ultimii ani, cercetarile efectuate in vederea valorificarii deseurilor menajere s-au indreptat spre procedeele de piroliza, bazate pe descompunerea termica, care difera foarte mult de tehnologiile aplicate pana in prezent. Aceasta orientare a fost provocata in primul rand de lipsa din ce in ce mai mare de materii prime si energie, iar pe de alta parte a aparut pe prim plan necesitatea respectarii prescriptiilor din ce in ce mai severe, referitoare la protejarea mediului inconjurator.

Piroliza este de fapt descompunerea chimica a substantelor organice, sub actiunea caldurii, intr-un mediu sarac in oxigen sau fara oxigen. Pe parcursul descompunerii termice apar si reactii exoterme (de exemplu procesele de condensare si polimerizare), insa acestea nu sunt reactii principale ci reactii secundare. Pe parcursul procesului, substantele organice din deseurile prelucrate pot fi transformate in produs final gazos, lichid sau solid. Compozitia si cantitatea acestora depinde de cantitatea deseurilor prelucrate, cat si de conditiile de functionare si exploatare a instalatiei de piroliza. Cu instalatii adecvate, unele produse finale pot fi separate si valorificate integral drept combustibil sau materii prime pentru industria chimica.

In literatura tehnica se utilizeaza foarte des in acest sens denumirile de distilare uscata si distilare distructiva, intrucat piroliza se poate compara cu procedeele de distilare. Se utilizeaza si denumirea de gazeificare, insa acest procedeu se poate considera numai ca o varianta speciala a pirolizei. In ambele procedee, ponderea cea mai mare o au reactiile de descompunere endoterma. Diferenta dintre cele doua procedee consta in faptul ca la gazeificare se utilizeaza un mediu cu continut de vapori de apa, oxigen sau dioxid de carbon. In functie de ponderea si compozitia acestuia se poate modifica raportul intre reactiile chimice exoterme si endoterme. Acest lucru permite ca necesarul de caldura a procesului endoterm sa fie asigurat prin arderea partiala a deseurilor. La gazeificarea partiala materia prima combustibila a deseurilor, in functie de posibilitati, se transforma integral in gaze combustibile, iar produsul final solid ramas din proces este o cantitate de cocs, iar la gazeificarea totala, zgura.

Trebuie avut in vedere si procedeul special, cunoscut sub denumirea de hidrogenare. La acest procedeu, substantele organice ale deseurilor pot fi transformate in mediu cu apa si in prezenta CO, la presiuni relativ inalte    (70 ÷ 490 atm) si temperaturi joase (250 ÷ 450 ^oC), in uleiuri grele, respectiv gudroane in cantitati importante, cat si in cantitati mici de produse finale solide si gazoase. Procedeul este adecvat in primul rand pentru neutralizarea si valorificarea malurilor de ape -menajere, a deseurilor solide devenite maloase, cat si a deseurilor agricole lichide (materii animaliere lichide).

Principiul de baza al pirolizei este cunoscut de mult. Experientele obtinute la distilarea lemnului si carbunilor nu au fost suficiente pentru piroliza deseurilor menajere de compozitii foarte eterogene si datorita acestui fapt, in tarile dezvoltate industrial au fost intreprinse cercetari vaste in acest domeniu. Sunt cautate asemenea solutii prin care se poate rezolva nu numai problema nepoluarii atmosferei prin depozitarea deseurilor, ci si valorificarea acestora ca materii prime, sau surse de energie, obtinand in acelasi timp produse finale usor depozitabile si transportabile.

Scopul principal al cercetarilor efectuate in 1980 (S.U.A., Japonia) a fost neutralizarea si revalorificarea deseurilor de cauciuc si de materiale plastice greu tratabile. In prezent aceasta problema poate fi considerata ca fiind rezolvata. Astfel in cateva uzine chimice din Japonia in anii 1991÷1992 au functionat cateva instalatii de piroliza in regim industrial. La acestea, din amestecuri de materiale plastice si cauciucuri, s-au obtinut ca produse finale, in sistem complet inchis, gaze combustibile cu puterea calorifica foarte ridicata, cat si uleiuri si materii de reactie solida. Pe baza datelor obtinute la piroliza materialelor plastice, cercetarile au fost canalizate in continuare spre prelucrarea deseurilor solide si lichide.

In prezent sunt deja in constructie, partial in dezvoltare o serie de instalatii care din punct de vedere al capacitatii pot fi considerate ca fiind industriale.

In cazul materialelor plastice, piroliza reprezinta fragmentarea termica a moleculelor in absenta oxigenului sau intr-o atmosfera deficitara de oxigen.

In functie de temperatura de prelucrare a maselor plastice, se disting:

Piroliza la temperatura scazuta t < 873K (PTS)

Acest proces este denumit "Reciclare in masa". In unele cazuri PTS poate fi folosita ca etapa intermediara in alte procese, cum ar fi gazeificarea si incinerarea.

Piroliza la temperaturi ridicate t>873K (PTR), polimerii sunt convertiti direct in produse valoroase ca: etena, propena, benzen si toluen. Aceste procese sunt denumite: "Reciclare cu deseuri de monomeri".

In timp ce oxigenul este exclus in timpul pirolizei, hidrogenul poate fi adaugat pentru a favoriza piroliza produselor care au acelasi raport C/H.

Caracteristicile celor trei fractii a componentilor majori rezultati de la piroliza partii organice a deseurilor sunt:

un curent de gaz continand in primul rand H₂, CH_4, CO, CO₂ si diferite alte gaze, in functie de natura substantelor supuse pirolizei;

un gudron sau ulei care este lichid la temperatura camerei si care poate contine acid acetic, acetona si metanol;

un combustibil (un fel de mangal), constand aproape din carbon pur plus anumite materiale inerte care au intrat in proces.

Pentru celuloza (C₆H₁₀O₅), urmatoarea schema a fost sugerata ca fiind reprezentativa pentru reactia:

3(C₆H₁₀O₅)    9H₂O + C₆H₈O + 2CO₂ + CH₄ + 8C+CO

In ecuatia de mai sus, gudronul lichid sau componentul sub forma de ulei obtinut in mod normal este reprezentat de C₆H₈O.

Cel mai marea avantaj al pirolizei este valoarea ridicata a produselor obtinute si faptul ca prin aceasta metoda pot fi reciclate multe deseuri organice. Totusi tehnologia pirolizei (in special piroliza la temperaturi ridicate ) nu a fost aplicata pe scara larga .

Procesul de descompunere termica aferent pirolizei este asemanator cu procesele de carbonizare care au loc in natura, insa timpul de reactie este cu mult mai mic. In timpul procesului, in materiile reziduale apar atat modificari fizice cat si chimice.

Procesele si raporturile cantitative ale produselor finale cat si compozitia acestora sunt determinate de fapt de urmatorii factori:

regimurile de exploatare dominante in sistem;

sistemul constructiv si constructia reactoarelor;

proprietatile deseurilor prelucrate.

Factorii nu pot fi analizati separat, ei sunt in stransa legatura si ca urmare interactiunea lor poate fi luata in consideratie. Conditii de exploatare optime pot fi create numai daca sunt cunoscute proprietatile calitative ale deseurilor. In toate cazurile trebuie determinate si scopurile de valorificare a deseurilor. Astfel, de exemplu, primordiala este obtinerea uleiurilor, (gudroanelor) sau a gazelor.

Ridicarea temperaturii va conduce pe de o parte la cresterea cheltuielilor de amortizare, iar pe de alta parte creste ponderea produsului final gazos. In cazul in care scopul urmarit este obtinerea de gaze purtatoare de energie, procedeul recomandat este piroliza, respectiv gazeificarea la temperaturi ridicate.

Viteza si directia reactiilor chimice, in afara de temperatura depinde si de presiune. Prin cresterea presiunii se mareste cantitatea produselor finale solide si gudronoase, compuse din substante polimerizate si condensate cu greutate moleculara mare, in special a celor aromatice. Contrar cu aceasta, in cazul micsorarii presiunii va creste ponderea produselor gazoase si a uleiurilor cu punct de fierbere scazut, cu molecule mici, si in special a olifinelor. La o temperatura data, prin modificarea presiunii de regim, respectiv la o presiune data, prin modificarea temperaturii pot fi obtinute produse finale in cantitati si calitati diferite. Corelarea presiunii si temperaturii este una din problemele principale ale reglarii proceselor de piroliza.

Timpul de sedere in reactor, respectiv in diferite zone ale acestuia, determina viteza reactiilor, cantitatea si calitatea produselor finale. Timpul scurt exclude desfasurarea totala a reactiilor chimice, iar timpul prea lung va avea drept consecinta continuarea descompunerii produsului final obtinut. Temperatura si durata de timp pot fi reglate prin modificarea timpului de mentinere si prin viteza de incalzire a sistemului (rata incalzirii).

Unul din factorii principali ai conditiilor de regim pentru determinarea desfasurarii procesului o constituie repartizarea temperaturii. In conditiile pirolizei la temperaturi joase un rol important in transmiterea caldurii o are conductibilitatea termica. Este cunoscut ca deseurile eterogene sunt conductoare de caldura. Eficienta transmiterii caldurii poate fi ridicata prin maruntirea, uscarea si sortarea prealabila a deseurilor si in continuare prin ridicarea greutatii volumice a materiilor din reactor. Conditiile de transmitere a caldurii pot fi imbunatatite prin recircularea in reactor a materiilor reziduale solide fierbinti, care vor forma astfel un miez de incalzire. De asemenea poate fi imbunatatita si prin aplicarea unui sistem de incalzire mai eficient (combinarea incalzirii interioare si exterioare, efectuare pirolizei in strat fluidizat).

Temperatura, presiunea, durata de sedere, viteza de incalzire, transmiterea caldurii, ca factori determinanti ai conditiilor de regim, sunt in stransa legatura cu parametri constructivi ai diferitelor tipuri de reactoare. Spatiul de reactie al reactoarelor poate fi realizat in forma deschisa sau inchisa, astfel ca procesele sa se desfasoare la presiunea atmosferica, in vid sau la suprapresiune. Ambele variante pot fi exploatate in regim continuu sau in regim intermitent. Reactoarele pot fi realizate cu sisteme de camere verticale sau orizontale, in functie de modul de deplasare al deseurilor (sub actiunea fortei gravitationale, cu dispozitive mecanice, pe principiul rotatiei). In cazul camerelor verticale nu exista volum neumplut, iar in partea superioara temperatura va fi mereu mai joasa, datorita carui fapt, hidrocarburile gazoase si vaporii de gudroane produsi se cracheaza mai putin decat in reactoarele orizontale.

Energia termica necesara pentru piroliza poate fi obtinuta prin ardere interioara (arderea partiala a deseurilor incarcate, introducere de vapori sau gaze supraincalzite) sau prin ardere exterioara (ardere de gaze, pacura, incalzire electrica) sau eventual cu procedee speciale (cocsificarea deseurilor in cuptoare cu arc electric).

Alegerea corespunzatoare a materialelor pentru constructia reactoarelor este foarte importanta intrucat acestea trebuie sa asigure o buna conductibilitate termica (pentru a se asigura o eficienta ridicata a transmiterii caldurii). Materialele trebuie sa reziste la variatiile temperaturii, sa aiba capacitate de acumulare a caldurii si rezistenta la actiuni corozive. Reactoarele de joasa temperatura pot fi construite si din tabla de otel refractar, insa la reactoarele de inalta temperatura trebuie asigurata o captuseala din silicati. La reactoarele expuse la variatii de temperatura este necesara realizarea captuselii din samota.

Dintre factorii determinanti ai procesului de piroliza o insemnatate foarte mare o au materiile reziduale care urmeaza a fi prelucrate. Trebuie sa fie cunoscuta cu exactitate cantitatea materiilor care urmeaza a fi prelucrate, felul si ponderea lor, proprietatile calitative (compozitia chimica si fizica). O deosebita importanta o are maruntirea deseurilor si repartizarea materiilor dupa marimea granulelor. Materialele cu dimensiuni mari trebuie in prealabil sa fie maruntite, intrucat bucatile mari se transforma mai greu, necesitand un timp relativ lung. Dupa maruntire se recomanda omogenizarea (amestecarea) materialelor, eventual efectuarea si a altor operatii de pregatire (sedimentarea, concentrarea, ind. materialelor contaminante).

In procesele de piroliza continutul de umiditate provoaca in general o serie de greutati, exceptand gazeificare la care vaporii de apa iau parte la proces ca un mediu de reactie. Umiditatea deseurilor la temperaturile inalte se transforma brusc in vapori de apa. Acest fenomen, din punct de vedere al conditiilor de temperatura a reactorului, este daunator, provocand umflari, respectiv deteriorari in reactor. Evaporarea brusca poate sa produca si explozii, ceea ce poate sa intrerupa alimentarea continua a materialelor. Presiunea partiala a vaporilor de apa va putea modifica si presiunea spatiului de reactie. Umiditatea va modifica, in general, si compozitia produselor finale. La scaderea continutului de umiditate va creste continutul de uleiuri, iar in gazele obtinute, creste cantitatea de metan si cea a monoxidului de carbon.

Particulele de substante anorganice (metale, sticla, pietre, zgura) nu au influenta asupra procesului de piroliza si din deseu pot fi recuperate destul de usor. La procedeul de gazeificare cu zgura topita, aceste substante anorganice sunt evacuate din retorta impreuna cu zgura topita.

Materiile prime obtinute in urma procesului de piroliza a deseurilor menajere

In procesul de prelucrare, in functie de compozitia chimica si fizica a deseurilor prelucrate, a conditiilor dominante in sistemul de exploatare, cat si in functie de realizarea constructiva a reactorului se obtin simultan produse finale in cantitati si compozitii diferite: gazoase, solide si lichide. Recuperarea acestora este o problema complicata si greu de solutionat. Rezultatele cercetarilor efectuate pana in prezent nu dau o imagine atotcuprinzatoare nici asupra cantitatii nici asupra compozitiei produselor finale care pot fi obtinute dintr-o tona de deseuri menajere. La piroliza la joasa temperatura se considera in general ca dintr-o tona de deseuri menajere se pot obtine 15÷20% din greutate uleiuri si gudroane, 15÷20% din greutate deseuri solide carbonizate si 5÷10% din greutate produse gazoase. Restul este CO₂, apa si cenusa.

Produsele obtinute sub forma de vapori, la procedeele de piroliza la temperatura inalta sau joasa, sunt condensate in diferite instalatii de separare, racire si spalare si separate de produsele gazoase. In acest fel se obtine gudron, uleiuri usoare si un mediu gazos.. Pot fi valorificate de asemenea pentru reconditionarea solului, ca mediu filtrant pentru ape si maluri -menajere, pentru producerea carbunelui activ, etc.

Materiile reziduale solide, de la retortele de gazeificare functionand cu temperaturi de regim de 800÷1000 ⁰C au caracteristici similare. Materiile reziduale solide de la gazeificarea cu zgura topita sunt complet degazificate iar topitura de zgura complet arsa si in care si metalele si sticla se regasesc in stare topita, sub forma de oxizi.

Zgura ramasa dupa ardere, va fi evacuata si depozitata astfel ca poate sa conduca la infestarea solului si a apelor freatice. In cazul pirolizei, depozitarea materiilor reziduale solide nu prezinta acest pericol (in orice caz intr-o masura mult mai mica).

In procesul de ardere se produc gaze de ardere foarte poluante, care trebuie purificate. Cantitatea gazelor de ardere in cazul pirolizei este de numai 10-20%, intrucat procesul se petrece in sistem inchis (cantitatea aerului introdus in sistem este mica). Ca urmare, in acest caz sunt necesare instalatii de curatirea si spalarea gazelor de capacitati mai mici (mai ieftine).

La procesele de piroliza, produsele finale sunt separate si curatite intr-un sistem complet inchis si ca urmare acestea nu polueaza atmosfera

Combustia deseurilor

Procedeele de transformare prin ardere a deseurilor sunt utilizate in vederea reducerii volumului si greutatii deseurilor care impun aceasta si recuperarea energiei si a produselor rezultate in urma transformarilor. Fractiile organice a deseurilor solide pot fi transformate printr-o varietate de procese biologice si chimice.

Desi tehnologia de combustie a fost extinsa inca din ultimele doua decenii, controlul poluarii aerului ramane o problema majora a implementarii acestei tehnologii.

In figura 1 este redata schema unui incinerator conectat la o turbina de abur si un generator pentru producerea curentului electric.

Fluxul tehnologic de la o astfel de instalatie se bazeaza pe urmatoarele:

Un camion (vagonet tractat) incarcat cu deseuri care urmeaza sa fie arse, dupa ce este cantarit, este descarcat in groapa destinata depozitarii deseurilor. Latimea platformei de descarcare este in functie de capacitatea de prelucrare a instalatiei si de numarul de camioane care trebuie descarcate simultan.

Capacitatea gropii de stocare trebuie sa asigure cantitatea de deseuri pentru doua zile.

Macaraua este utilizata pentru alimentarea deseurilor printr-un jgheab in cuptor. Articolele mari sau necombustibile sunt adesea indepartate din deseuri cu ajutorul macaralei. Deseurile solide din conducta de alimentare (jgheab) cad pe gratare unde sunt arse.

Aerul poare fi introdus prin partea de jos a gratarelor cu ajutorul unui ventilator(suflanta) sau este aspirat pentru controlarea ratei de ardere si a temperaturii cuptorului. Deoarece cele mai multe deseuri sunt instabile din punct de vedere termic, diferite gaze se degaja in timpul proceselor care au loc in cuptor. Aceste gaze si particulele organice mici se ridica in camera de combustie si ard la temperaturi ridicate ~1500^oC.

Caldura este recuperata din gazele fierbinti utilizand tuburi pline cu apa in peretii camerei de combustie si cu un boiler, se produc vapori de apa care sunt folositi pentru producerea energiei electrice prin utilizarea unui generator cu turbine.

Echipamentele de control a poluarii aerului pot include echipamentele pentru controlul injectarii oxidului de azot NO si controlul gazului acid, si o camera de filtre pentru filtrarea gazelor arse.

Produsele finite de combustie sunt gazele de combustie fierbinti si zgura. Gazele purificate sunt dirijate catre cos pentru indepartarea lor in atmosfera.

Cenusa si materialele nearse cazute printre gratare in buncarul de rezidiu asezat sub gratare, sunt stinse cu apa. Cenusa de la scruberele uscate si de la camera cu saci de filtrare este amestecata cu cenusa din cuptor si este dirijata spre instalatiile de tratament.

Solutia cea mai economica este arderea deseurilor fara adaos de combustibil secundar. Procedeele pentru ardere, la care deseurile trebuie sa fie amestecate cu alte forme de combustibil(de exemplu carbune, gaze naturale, pacura etc.) pentru intensificarea focului, trebuie sa fie utilizate numai in cazuri extreme. Cand arderea deseurilor este realizata in centrale electrice de termoficare, este mai rationala arderea carbunelui sau a altor combustibili in cazane de abur separate, iar pentru arderea deseurilor sa se construiasca cazane de abur speciale. Utilizarea energiei termice (aburul) produsa in aceste doua tipuri de cazane sa se faca in comun.

Avantajul indiscutabil al procedeului este ca prin arderea la temperaturi inalte, neutralizarea deseurilor este rapida si completa. Un alt avantaj este ca instalatiile pentru ardere au nevoie de suprafete relativ mici si pot fi amplasate in apropierea localitatilor, reducandu-se astfel simtitor si cheltuielile de transport. Poluarea mediului inconjurator este minima putand fi mentinuta in limitele admise de normele sanitare. Cenusa rezultata din ardere poate fi retinuta din gazele de ardere cu ajutorul unor instalatii adecvate, astfel ca volumul materiilor poluante eliminate in mediul inconjurator prin cosuri de fum de inaltimi corespunzatoare este relativ mica. Singura cerinta care trebuie luata in consideratie la amplasarea acestor statii de ardere este accesul usor al autovehiculelor de transport si nivelul zgomotului produs de circulatia intensa a acestora. Continutul de substante organice al zgurii si cenusii rezultate din arderea deseurilor este foarte mic si este foarte usor de tratat.

Dezavantajul procedeului consta in principal in costurile mari ale investitiilor si cheltuielile mari la exploatare. Functionarea ireprosabila a instalatiilor necesita un personal bine pregatit si de inalta calificare. Fenomenele de coroziune care apar in instalatii diminueaza siguranta in exploatare, datorita carui fapt pentru asigurarea unei functionari continue este inevitabila construirea de instalatii de rezerva. Arderea unor sortimente de deseuri necesita solutii constructive speciale. Trebuie imbunatatite de asemenea puterile calorifice ale materiilor arse in special datorita modificarii compozitiilor deseurilor pe anotimpuri(prin amestecare cu combustibili clasici, sau eventual prin introducerea in focarul cazanelor a flacarii suport). Trebuie avut in vedere de asemenea si oscilatiile bruste care pot apare in compozitia deseurilor destinate arderii.

Depozitarea reziduurilor rezultate din procesul de ardere (zgura si cenusa) poate constitui o problema. Tendinta mondiala in prezent este ca la instalatiile de ardere sa fie realizate si anumite instalatii de utilizare a zgurii si cenusii cum ar fi: instalatii de concasare, sortare, etc. in vederea utilizarii acestor reziduuri in constructia de drumuri sau in producerea altor elemente prefabricate de constructii. Prin ardere, continutul de substante organice a deseurilor practic se pierde integral, ceea ce reprezinta un dezavantaj in special in acele tari unde conditiile de sol impun utilizarea in agricultura a tuturor resurselor de substante organice, printre care pot fi si cele rezultate de la instalatiile de incinerare.

Conditiile combustibilitatii. Problema principala care apare in legatura cu arderea sigura si economica a deseurilor o constituie faptul ca in compozitia lor se regasesc componente cu putere calorifica mai mare sau mai mica, care se aprind mai usor sau mai greu. Aceste probleme apar in special in cazul instalatiilor mici, individuale, in care se doreste arderea deseurilor produse in gospodarii individuale sau institutii. La deseurile menajere colectate din localitati aceste variatii nu mai apar asa pronuntate, intrucat aici, deseurile se amesteca si sistemele de ardere ale cazanelor nu sunt asa sensibile la compozitia eterogena a materialelor din sarje.

Din punct de vedere al arderii cele mai importante sunt urmatoarele proprietati calorifice: compozitia, combustibilitatea, puterea calorica. Compozitia si caracteristicile principale de calitate (raporturile de umiditate, pierderile prin calcinare, continutul de cenusa), cat si continutul de materii combustibile, prin aplicarea unor coeficienti de corectie poate sa dea anumite informatii despre conditiile de combustibilitate sunt folosite pentru determinarea solutiilor de proiectare-constructie a instalatiilor. Foarte importanta este cunoasterea puterii calorifice, deoarece in afara combustibilitatii, ea determina si randamentul termic al instalatiei, capacitatea de ardere, necesitatea utilizarii combustibilului secundar si posibilitatea de valorificare a caldurii produse.

Conditiile necesare pentru arderea deseurilor fara adaugarea de combustibil secundar sunt:

deseurile trebuie sa fie pe cat posibil proaspete (nealterate);

continutul de cenusa sa fie de aproximativ 60%;

umiditatea mai mica de 50-55%;

continutul de materii combustibile sa fie de cel putin 25%;

puterea calorifica inferioara sa fie de cel putin 1000 kcal/kg.

Incinerarea deseurilor combustibile

Instalatiile de ardere a deseurilor pot fi grupate in functie de capacitatea cazanelor, forma spatiilor de ardere (focarele), tehnologia de exploatare, tipurile deseurilor.

Instalatiile de ardere pot fi proiectate sa lucreze cu doua tipuri de combustibili constituiti din deseuri solide:

deseuri solide municipale, neseparate (masa de ardere)

deseuri solide municipale(MSW) prelucrate, cunoscute sub denumirea de combustibil derivat din refuz (RDF).

Instalatiile de ardere pentru combustibilii de primul tip (mass - fired) - sunt tipurile predominante in domeniul reciclarii deseurilor solide.

O astfel de instalatie precum si fluxul materialelor in timpul proceselor care au loc, este redata in fig.1

In general materialele care urmeaza sa fie introduse in instalatia de ardere sunt prelucrate putin pentru a nu apare disfunctionalitati pe flux. Ca urmare, operatorul de la macaraua de incarcare prin palnia de alimentare trebuie sa indeparteze articolele necorespunzatoare din sarja cum ar fi bucati de dimensiuni mari din obiecte necombustibile sau neadecvate sistemului.

In acest scop, instalatiile de ardere trebuie proiectate pentru indepartarea acestor deseuri nedorite, astfel incat sa nu se distruga echipamentul sau sa fie ranit personalul care-o deserveste.

Puterea calorifica a materialului ce urmeaza sa fie ars poate fi extrem de variabila, aceasta depinzand de clima, sezon si sursa de deseuri.

In ciuda anumitor dezavantaje, aceste instalatii au cunoscut o raspandire foarte mare, au fost imbunatatite din punct de vedere constructiv pentru realizarea unei eficiente ridicate in exploatare si pentru reducerea poluarii.

Instalatiile de ardere a combustibilului rezultat din refuz permit arderea fractiilor rezultate din prelucrarea deseurilor organice din MSW pentru care se poate cunoaste puterea calorifica, continutul de umiditate, continutul cenusii.

Combustibilii derivati din refuz pot fi prelucrati in instalatii de sfaramare sau zdrentuire sau pentru obtinerea de pelete sau brichete.

Compactarea combustibililor derivati din deseuri este mai costisitoare dar asigura un transport si o depozitare mai usoara si mai ieftina. Anumite tipuri de combustibili pot fi arsi singuri sau amestecati cu carbuni.

Din cauza continutului de energie mai ridicat a RDF comparativ cu cel al deseurilor solide municipale neprelucrate, sistemele de ardere a RDF fig. 2 pot fi mai mici decat sistemele pentru deseurile municipale neprelucrate.

Oricum mai mult spatiu va fi necesar daca sistemul de prelucrare finala necesar prepararii RDF este amplasat adiacent instalatiei de ardere.

Acest sistem poate fi controlat mai eficient decat sistemul mass-fired deoarece natura mai omogena a RDF permite un control mai bun al arderii si o mai buna performanta a echipamentului de control al poluarii.

In plus, un sistem proiectat in mod propriu pentru procesarea MSW poate efectua indepartarea unor cantitati insemnate de metale, plastic si alte materiale ce pot determina aparitia unor emisii de noxe care pot trece in atmosfera.

Recuperarea energiei

Sistemele de combustie a deseurilor utilizate sau care urmeaza sa fie construite in America sau Europa folosesc unele forme de recuperare a energiei pentru a ajuta costurile de compensare si de reducere cheltuielile cu echipamentele de control a poluarii aerului.

Energia poate fi recuperata prin trei metode din gazele fierbinti generate prin procesul de ardere a deseurilor sub forma de pelete, de combustibil solid sau din deseuri neprelucrate::

Utilizarea de preancalzitoare la camera de ardere(conducte de apa in pereti)

Utilizarea de boilere

Ambele.

Atat apa fierbinte cat si vaporii pot fi generati in aceste instalatii.

Apa fierbinte poate fi utilizata pentru aplicatii industriale la temperaturi joase sau pentru incalzirea spatiilor.

Vaporii pot fi utilizati atat pentru incalzire cat si pentru generarea de electricitate.

Cea mai comuna schema de flux pentru producerea de energie electrica utilizand vapori implica utilizarea combinatiei turbina de abur-generator, redata in figura urmatoare: