Nilai kalor sampah: apa yang ditentukan umpan terhadap tungku

Apa yang diukur oleh nilai kalor sampah

Nilai kalor sampah adalah panas yang dilepaskan ketika satu satuan massa sampah terbakar sempurna, dinyatakan dalam MJ/kg atau kcal/kg. Dua angka beredar untuk setiap bahan bakar dan setiap sampah. Nilai kalor atas menghitung seluruh panas yang dilepaskan, termasuk panas laten uap air yang dihasilkan pembakaran. Nilai kalor bawah mengurangi panas laten itu, dan itulah yang penting di sini, karena gas buang meninggalkan insinerator di atas titik embun uap airnya dan panas laten tersebut tidak pernah dipulihkan.

Perbedaan lain yang harus ditetapkan sebelum angka apa pun dipakai adalah basisnya. Nilai yang dinyatakan atas dasar kering menggambarkan bahan yang dapat terbakar di dalam sampah; nilai yang dinyatakan atas dasar as received menggambarkan sampah yang tiba di gerbang, termasuk air dan bahan inert, dan angka as received itulah yang benar-benar dilihat tungku. Mencampur keduanya adalah kesalahan yang paling umum dalam neraca panas.

Untuk satu senyawa kimia atau plastik tersortir, nilai kalor adalah sebuah angka. Untuk sampah kota, limbah klinis, atau satu tangki lumpur industri, nilai kalor adalah suatu sebaran, dan angka yang dipakai untuk merancang adalah ujung bawah rentang yang benar-benar akan dihadirkan umpan, bukan nilai rata-ratanya.

Nilai kalor sampah untuk penetapan ukuran insinerator: neraca panas

Neraca panas sebuah ruang bakar itu singkat, dan semua hal lain mengikutinya. Panas masuk sama dengan throughput dikalikan nilai kalor bawah umpan. Panas keluar menempuh empat jalur: untuk memanaskan dan menguapkan air di dalam umpan; untuk memanaskan gas buang, suku terbesar jauh di atas yang lain, yang massanya ditentukan oleh udara berlebih; untuk kerugian melalui dinding, pintu, dan abu; serta untuk mempertahankan ruang bakar dan bata tahan apinya pada suhu yang dibutuhkan proses.

Konsekuensinya, suhu ruang bakar adalah hasil, bukan tombol yang bisa diputar. Udara berlebih adalah tuas paling kuat yang tersedia: udara yang tidak diperlukan untuk pembakaran tetap harus dipanaskan dari suhu ambien ke suhu ruang bakar oleh pelepasan panas yang sama, sehingga udara berlebih mengencerkan nyala dan menurunkan suhu, sementara udara yang terlalu sedikit meninggalkan karbon monoksida dan bahan yang belum terbakar di dalam gas. Itulah yang disetel oleh trim oksigen pada kendali pembakaran.

Air adalah tuas kedua, dan pada umpan basah ia yang dominan. Setiap kilogram air di dalam umpan mengonsumsi panas untuk menguap, dan panas itu diambil dari anggaran yang sama dengan suhu ruang bakar. Umpan yang tampak dapat diterima pada analisis kering bisa menjadi pembakaran yang dingin dan berasap dalam kondisi as received, itulah sebabnya kadar air adalah angka pertama yang harus diperiksa dan yang paling mudah diubah.

Nilai kalor aliran sampah yang umum

Pita-pita di bawah ini adalah yang biasanya dikutip dalam panduan desain, dan pita itu harus dibaca sebagai metode awal, bukan sebagai spesifikasi: pita itu menggambarkan kelas-kelas sampah, bukan sampah Anda, dan rentangnya lebar karena kadar air dan kandungan inert menggeser angkanya lebih besar daripada komposisinya.

• Nilai kalor sampah padat kota biasanya dikutip sekitar 5 sampai sekitar 12 MJ/kg dalam kondisi as received, dengan sampah kaya kemasan di ujung atas dan sampah yang didominasi sisa makanan atau sampah musim hujan di ujung bawah. Angka desain biasanya diambil di bawah rata-rata tahunan.
• Limbah klinis dan medis kaya plastik dan tekstil, sehingga posisinya nyaman di atas sampah rumah tangga, dan unit yang dirancang untuknya adalah mesin yang berbeda dari unit yang dirancang untuk sampah pada throughput yang sama.
• Nilai kalor insinerasi lumpur harus dihitung, bukan dicari di tabel. Cake yang telah didewatering sebagian besar adalah air, dan pada 20 % padatan kering hampir seluruh pelepasan panasnya habis untuk menguapkan sisanya, sehingga hitungannya harus memakai cake yang sebenarnya, bukan sebuah pita rentang.
• Plastik, karet, minyak, dan pelarut berada tinggi, dan aliran yang didominasi bahan-bahan itu akan membuat tungku yang dirancang untuk sampah campuran menjadi kepanasan, bukan kekurangan panas.

Konsumsi bahan bakar bantu insinerator: ketika umpan tidak dapat mempertahankan suhu

Ruang bakar harus mencapai suhu kerjanya dan bertahan di sana. Di bawah nilai kalor tertentu, sampah tidak dapat melakukannya tanpa bantuan, dan pabrik memerlukan burner yang berjalan terus-menerus, bukan hanya saat start-up. Dalam praktik sampah kota, aturan praktis desain menempatkan ambang itu di sekitar 7 MJ/kg dalam kondisi as received; itu aturan praktis, bukan standar, karena angka sebenarnya bergeser mengikuti udara berlebih, suhu udara pembakaran, dan kerugian panas ruang bakar.

Burner bantu adalah biaya operasi, bukan perlengkapan darurat, dan ia termasuk dalam anggaran operasi sejak estimasi pertama. Konsumsi bahan bakar bantu insinerator mengikuti selisih antara panas yang dipasok umpan dan panas yang dibutuhkan ruang bakar, dan konsumsi itu naik pada cuaca basah, pada beban rendah, dan setiap kali udara berlebih diatur tinggi.

Ketika umpan kekurangan panas, ada empat tanggapan yang biasanya dikombinasikan: kurangi airnya, melalui dewatering, pengurasan, atau penutupan bunker penyimpanan; panaskan awal udara pembakaran; turunkan udara berlebih ke nilai terendah yang masih memberi pembakaran sempurna; atau terima bahan bakar bantu dan tentukan ukuran burner serta penyimpanan bahan bakarnya secara jujur.

Volume tungku: mengapa kilogram per jam yang sama bukan tugas yang sama

Ruang bakar harus menahan gas pada suhu yang disyaratkan selama waktu tinggal yang ditetapkan standar — 2.0 detik untuk limbah medis dan berbahaya, 2 detik untuk sampah kota — dan persyaratan itu adalah pernyataan tentang volume terhadap laju alir gas volumetrik. Laju alir gas berasal dari udara pembakaran, yang berasal dari oksigen yang dibutuhkan umpan ditambah berapa pun kelebihan yang dijalankan.

Dua sampah yang dibakar pada kilogram per jam yang sama karena itu tidak menghasilkan tungku yang sama. Umpan bernilai kalor tinggi melepaskan lebih banyak panas dalam volume ruang bakar yang sama, sehingga laju pelepasan panas volumetriknya naik, dan bata tahan api serta perilaku peleburan abu sampah menetapkan batas atasnya. Ketika batas itu akan terlampaui, desainnya memperbesar ruang bakar, mengencerkan umpan, atau menambahkan penyerap panas seperti dinding air atau boiler pemulihan panas. Umpan bernilai kalor rendah menghadapi masalah sebaliknya: ruang bakarnya mudah dijaga tetap dingin dan sulit dijaga tetap panas.

Itulah sebabnya angka kapasitas dalam kilogram per jam tidak bermakna tanpa menyebut sampah yang menjadi dasar penetapannya. Cara jujur membandingkan dua penawaran adalah meminta nilai kalor desain, kadar air, udara berlebih, dan volume ruang bakar yang dihasilkan di balik setiap angka. Artikel pendamping tentang cara menghitung kapasitas insinerator limbah medis membawa penalaran yang sama ke dalam throughput harian dan jumlah siklus.

Mengukur nilai kalor sampah Anda sendiri

Pita dari sebuah tabel adalah tempat pekerjaan dimulai, bukan tempatnya berakhir, karena angka yang menetapkan ukuran tungku adalah sifat dari sampah yang dihasilkan lokasi. Ada tiga jalur untuk sampai ke sana, dengan tingkat usaha yang meningkat.

• Ambil sampel sampah dalam kondisi as received, selama periode yang cukup panjang untuk mencakup variasi, secara proporsional terhadap massa yang diwakili setiap sampel. Untuk aliran yang heterogen, ini bagian yang sulit: satu sampel acak dari satu bak penampung bernilai sangat kecil.
• Analisis sampelnya. Analisis proksimat memberi kadar air, zat terbang, abu, dan karbon tetap; analisis ultimat memberi karbon, hidrogen, nitrogen, sulfur, oksigen, dan klorin; kalorimeter bom memberi nilai kalor atas, yang darinya nilai kalor bawah dapat diturunkan.
• Lakukan neraca energi pada pabriknya sendiri. Timbang sampah dan bahan bakar bantu selama periode operasi normal, catat suhu ruang bakar dan udara berlebih, lalu hitung balik nilai kalor efektif yang disiratkan oleh konsumsi bahan bakar. Cara ini tidak memerlukan laboratorium dan memakai umpan sebagaimana benar-benar diterima.

Insinerasi sampah bernilai kalor rendah: kesalahan yang mengikuti angka yang salah

• Menetapkan ukuran berdasarkan angka dasar kering atau nilai kalor atas. Tungku melihat sampah dalam kondisi as received, lengkap dengan airnya, dan kesalahannya selalu ke arah yang optimistis.
• Memakai rata-rata tahunan. Pabrik juga harus beroperasi pada pekan basah, dan tungku yang diukur berdasarkan nilai rata-rata akan kekurangan ukuran dan kelebihan bahan bakar justru saat paling dibutuhkan.
• Membeli angka kapasitas dalam kilogram per jam tanpa menanyakan sampah apa yang menjadi dasar penetapannya. Dua penawaran dapat menyebut angka yang sama tetapi menggambarkan mesin yang berbeda.
• Memperlakukan burner bantu sebagai peralatan darurat. Pada umpan bernilai kalor rendah, burner itu bagian dari kondisi operasi normal.
• Menaikkan udara berlebih untuk mengejar cerobong yang bersih. Udara tambahan menurunkan suhu ruang bakar dan menambah volume gas yang harus ditangani ruang bakar dan rangkaian gas.
• Mengabaikan air di tempat penyimpanan. Bunker yang terbuka terhadap hujan mengubah umpan yang di atas kertas pas-pasan menjadi umpan yang tidak dapat mempertahankan suhu.

Pemeriksaan mandiri sebelum ukuran tungku ditetapkan

• Apakah angkanya nilai kalor bawah, atas dasar as received, yang diukur pada sampah dari lokasi ini selama periode yang mencakup variasi?
• Apakah kadar airnya diketahui, dan apakah diketahui seberapa besar perubahannya sepanjang tahun?
• Apakah ujung bawah rentangnya tercatat, dan apakah tungku diukur terhadapnya, bukan terhadap nilai rata-rata?
• Apakah neraca panasnya sudah dikerjakan, termasuk udara berlebih yang benar-benar akan dijalankan pabrik?
• Apakah tugas bahan bakar bantu dinyatakan sebagai tugas kontinu di tempat umpan membutuhkannya, beserta konsumsi bahan bakar dan penyimpanan yang menyertainya?
• Apakah volume ruang bakar diperiksa terhadap waktu tinggal pada laju alir gas tertinggi yang akan dilihat pabrik?
• Apakah angka kapasitas dalam penawaran disertai keterangan sampah yang menjadi dasar penetapannya?

Dari analisis sampah ke ukuran tungku

Ukuran tungku adalah keluaran dari sebuah neraca panas, dan neraca panas itu hanya sebaik nilai kalor dan kadar air yang dimasukkan ke dalamnya. Kedua angka itu berasal dari sampah yang dihasilkan lokasi, bukan dari tabel umum, dan semua hal lainnya — volume ruang bakar, burner bantu, throughput yang benar-benar akan diterima unit, rangkaian gas di belakangnya — mengikutinya. Bagan emisi insinerator menetapkan suhu dan waktu tinggal yang harus dipertahankan ruang bakar, dan halaman insinerator menjelaskan unit tempat ruang bakar itu dibangun. Kirimkan analisis sampah dan tonase harian Anda, dan volume ruang bakar, tugas burner, serta angka kapasitas untuk sampah Anda dikonfirmasi dengan pabrik untuk analisis sampah Anda, bukan dibaca dari tabel.