Калорийность отходов: что состав загрузки решает для печи

Что измеряет калорийность отходов

Калорийность отходов — это теплота, выделяющаяся при полном сгорании единицы массы отходов, выраженная в МДж/кг или в ккал/кг. Для каждого топлива и каждых отходов ходят две величины. Высшая теплота сгорания учитывает всю выделившуюся теплоту, включая скрытую теплоту водяного пара, который образуется при горении. Низшая теплота сгорания вычитает эту скрытую теплоту, и именно она здесь важна, потому что дымовые газы покидают инсинератор выше точки росы содержащейся в них воды, и скрытая теплота никогда не возвращается.

Другое различие, которое нужно установить, прежде чем пользоваться любой величиной, — это база. Величина, приведённая на сухую массу, описывает горючий материал в отходах; величина, приведённая на рабочую массу, описывает отходы, которые приходят к воротам, вместе с водой и инертными включениями, и именно величину на рабочую массу печь фактически видит. Смешение этих двух — самая частая ошибка теплового баланса.

Для отдельного химического вещества или отсортированного пластика калорийность — это число. Для твёрдых бытовых отходов, клинических отходов или резервуара промышленного осадка она представляет собой распределение, и проектировать следует по нижнему концу диапазона, который загрузка реально даст, а не по его среднему.

Калорийность отходов для подбора инсинератора: тепловой баланс

Тепловой баланс камеры сгорания короток, и всё остальное из него следует. Приход теплоты равен производительности, умноженной на низшую теплоту сгорания загрузки. Расход теплоты идёт четырьмя путями: на нагрев и испарение воды в загрузке; на нагрев дымовых газов — самую крупную статью с большим отрывом, масса которых задаётся избытком воздуха; на потери через стенки, дверцы и золу; и на поддержание камеры и её футеровки при температуре, которая нужна процессу.

Следствие в том, что температура камеры — это результат, а не ручка настройки. Избыток воздуха — самый мощный из доступных рычагов: воздух, не нужный для горения, всё равно приходится нагревать от температуры окружающей среды до температуры камеры за счёт того же выделения теплоты, поэтому излишний воздух разбавляет пламя и снижает температуру, а недостающий оставляет в газе оксид углерода и несгоревший материал. Именно это регулирует коррекция по кислороду в системе управления горением.

Вода — второй рычаг, а на влажных загрузках — главный. Каждый килограмм воды в загрузке потребляет теплоту на испарение, и эта теплота берётся из того же бюджета, что и температура камеры. Загрузка, которая по анализу на сухую массу выглядит приемлемой, на рабочую массу может дать холодное дымное горение — поэтому влажность и есть первое значение, которое проверяют, и самое простое, что можно изменить.

Калорийность распространённых потоков отходов

Диапазоны ниже — те, что обычно приводят в проектных руководствах, и читать их следует как отправную методику, а не как спецификацию: они описывают классы отходов, а не ваши отходы, и они широки потому, что влажность и содержание инертных включений сдвигают величину сильнее, чем состав.

• Калорийность твёрдых бытовых отходов обычно приводят в диапазоне примерно от 5 до примерно 12 МДж/кг на рабочую массу, где отходы с большой долей упаковки стоят у верхней границы, а отходы с большой долей пищевых остатков или в сезон муссонов — у нижней. Проектные значения обычно берут ниже среднегодового.
• Клинические и медицинские отходы богаты пластиком и текстилем, поэтому они уверенно стоят выше бытовых отходов, и установка, рассчитанная на них, — это другая машина, чем установка на тот же тоннаж, рассчитанная на бытовые отходы.
• Калорийность осадка при сжигании приходится рассчитывать, а не искать в таблице. Обезвоженный кек состоит в основном из воды, и при 20 % сухого вещества почти всё выделяемое тепло уходит на испарение остального, поэтому расчёт следует вести по фактическому кеку, а не по диапазону.
• Пластик, резина, масла и растворители стоят высоко, и поток с их преобладанием перегреет печь, рассчитанную на смешанные бытовые отходы, а не переохладит её.

Расход вспомогательного топлива инсинератора: когда загрузка не удерживает температуру

Камера сгорания должна выйти на рабочую температуру и держаться на ней. Ниже определённой калорийности отходы не могут сделать это без посторонней помощи, и установке нужна горелка, работающая непрерывно, а не только при пуске. В практике сжигания бытовых отходов проектное эмпирическое правило помещает этот порог в область около 7 МДж/кг на рабочую массу; это эмпирическое правило, а не стандарт, потому что фактическое значение сдвигается вместе с избытком воздуха, температурой воздуха горения и потерями теплоты камеры.

Поддерживающая горелка — это текущие затраты, а не аварийный резерв, и её место в эксплуатационном бюджете с первой же оценки. Расход вспомогательного топлива инсинератора следует из разрыва между теплотой, которую даёт загрузка, и теплотой, которая нужна камере, и он растёт в дождливую погоду, на малой нагрузке и всякий раз, когда избыток воздуха задан высоким.

Там, где загрузке не хватает теплоты, есть четыре ответа, обычно в сочетании: снизить содержание воды — обезвоживанием, дренажом или укрытием бункера хранения; подогреть воздух горения; снизить избыток воздуха до наименьшего значения, которое ещё даёт полное сгорание; или принять вспомогательное топливо и честно подобрать горелку и запас топлива.

Объём печи: почему одинаковые килограммы в час — это не одинаковая нагрузка

Камера должна удерживать газ при требуемой температуре в течение времени пребывания, которое задаёт стандарт, — 2.0 секунды для медицинских и опасных отходов, 2 секунды для бытовых отходов, — и это требование есть утверждение об объёме по отношению к объёмному расходу газа. Расход газа складывается из воздуха горения, а тот — из кислорода, который нужен загрузке, плюс любое избыточное количество, которое ведут.

Поэтому два вида отходов, сжигаемых при одинаковых килограммах в час, не дают одинаковой печи. Загрузка с высокой калорийностью выделяет больше теплоты в том же объёме камеры, поэтому объёмная теплонапряжённость растёт, и потолок для неё задают футеровка и поведение золы при плавлении. Там, где этот потолок был бы превышен, проект либо увеличивает камеру, либо разбавляет загрузку, либо добавляет теплосъём — например, экранные трубы или котёл-утилизатор. Загрузка с низкой калорийностью имеет обратную проблему: камеру легко держать холодной и трудно — горячей.

Именно поэтому значение производительности в килограммах в час бессмысленно без указания отходов, на которые оно рассчитано. Честный способ сравнить два предложения — запросить проектную калорийность, влажность, избыток воздуха и получающийся объём камеры, стоящие за каждым значением. Партнёрская статья о том, как подобрать инсинератор для медицинских отходов, проводит то же рассуждение к суточному тоннажу и числу циклов.

Измерение калорийности собственных отходов

Диапазон из таблицы — это начало работы, а не её конец, потому что значение, по которому подбирают печь, есть свойство отходов, которые образует объект. К нему ведут три пути в порядке возрастания трудозатрат.

• Отбирайте пробы отходов на рабочую массу за период, достаточно длительный, чтобы охватить изменчивость, и пропорционально массе, которую представляет каждая проба. Для неоднородного потока это и есть трудная часть: одна разовая проба из одного контейнера стоит очень мало.
• Отдайте пробы на анализ. Технический анализ даёт влажность, выход летучих, зольность и фиксированный углерод; элементный анализ даёт углерод, водород, азот, серу, кислород и хлор; бомбовый калориметр даёт высшую теплоту сгорания, из которой следует низшая.
• Составьте энергобаланс по самой установке. Взвешивайте отходы и вспомогательное топливо за период нормальной работы, регистрируйте температуру камеры и избыток воздуха и обратным счётом найдите эффективную калорийность, которую подразумевает расход топлива. Лаборатория для этого не нужна, а загрузка берётся такой, какой она действительно приходит.

Сжигание отходов с низкой калорийностью: ошибки, которые следуют из неверного значения

• Подбор по значению на сухую массу или по высшей теплоте сгорания. Печь видит отходы на рабочую массу, вместе с водой, и ошибка всегда идёт в оптимистичную сторону.
• Использование среднегодового значения. Установке приходится работать и в дождливую неделю, а печь, подобранная по среднему, оказывается мала по размеру и перекормлена топливом именно тогда, когда это важнее всего.
• Покупка значения производительности в килограммах в час без вопроса, на каких отходах оно получено. Два предложения могут называть одно и то же число и описывать разные машины.
• Отношение к вспомогательной горелке как к аварийному оборудованию. На загрузке с низкой калорийностью она часть нормального режима работы.
• Повышение избытка воздуха ради чистой дымовой трубы. Лишний воздух снижает температуру камеры и увеличивает объём газа, который должны пропускать камера и газоходный тракт.
• Игнорирование влаги при хранении. Открытый дождю бункер превращает загрузку, которая на бумаге была на пределе, в такую, что не держит температуру.

Самопроверка перед подбором печи

• Является ли значение низшей теплотой сгорания на рабочую массу, измеренной на отходах этого объекта за период, охватывающий изменчивость?
• Известна ли влажность и известно ли, насколько она меняется в течение года?
• Зафиксирован ли нижний конец диапазона и подобрана ли печь по нему, а не по среднему?
• Выполнен ли тепловой баланс, включая избыток воздуха, с которым установка будет реально работать?
• Заявлена ли работа вспомогательного топлива как непрерывная там, где загрузка этого требует, вместе с расходом топлива и соответствующим запасом?
• Проверен ли объём камеры по времени пребывания при наибольшем расходе газа, который увидит установка?
• Оговорено ли значение производительности в предложении теми отходами, на которых оно получено?

От анализа отходов к размеру печи

Размер печи — это результат теплового баланса, а тепловой баланс хорош ровно настолько, насколько хороши калорийность и влажность, которые в него входят. Эти две величины берутся из отходов, которые образует объект, а не из общей таблицы, и всё остальное — объём камеры, вспомогательная горелка, производительность, которую установка действительно примет, газоходный тракт за ней — следует из них. Таблица выбросов инсинератора задаёт температуру и время пребывания, которые камера должна выдерживать, а страницы инсинераторов описывают установки, в которые эти камеры встроены. Пришлите нам анализ отходов и суточный тоннаж, и объём камеры, нагрузку горелки и значение производительности для ваших отходов подтвердят с заводом по вашему анализу отходов, а не спишут из таблицы.