فناوری های تبدیل حرارت در زباله سوزها

فناوری های تبدیل حرارت در زباله سوزها

فرمت: Pdf  تعداد صفحات: 11

1- مقدمه

پردازش حرارتی که هم برای کاهش حجم و هم برای بازیابی انرژی پسماند استفاده می شود یکی از عناصر مهم در مدیریت پسماند می باشد. لذا در این بخش ضمن توضیح مختصر درباره اصول فرآیندها تبدیل حرارتی، زباله سوزها مورد بحث قرار می گیرد. در مدیریت پسماند شهری مقدار پسماند حجیم یا غیر قابل احتراق ممکن است ۲۰ تا ۳۰ درصد برحسب وزن (۱۵ تا ۳۰ درصد برحسب حجم) کل پسماند جمع آوری شده را تشکیل دهد باقیمانده احتراق (خاکستر کف و خاکستر فرار) حدود ۲۵ درصد از کل وزن اولیه مواد (۱۰ تا ۱۵ درصد برحسب حجم) می باشد و در شرایطی که عمل بازیافت انجام می گیرد به ۵ درصد بر حسب وزن میرسد یک چهارم تا یک سوم محل دفن به درستی باید برای دفن مواد حجیم پسماند در نظر گرفت (2003 ,Salvato).

۲-۱ اصول پردازش حرارتی

پردازش حرارتی پسماند به گاز، مایع و محصولات تبدیلی جامد، همراه با بازیابی یا بدون بازیابی انرژی حرارتی میباشد سیستم های پردازش حرارتی را میتوان بر اساس نیاز به هوا به صورت جدول (۱) تقسیم بندی نمود. با توجه به شکل سه نوع احتراق ممکن است اتفاق بیفتد (1992 ,Tchobanogolous):

الف) احتراق استوکیومتریک: احتراق با مقدار اکسیژن (هوا) مورد نیاز واقعی برای احتراق کامل را احتراق استوکیومتریک می نامند. برای تعیین میزان اکسیژن مورد نیاز نسبت احتراق استوکیومتریک پسماند جامد، مثلاً کربن، هیدروژن و گوگرد، واکنش های اصلی عبارتند از:

C + O → CO → کربن
44    32  12

2H₂ + O₂ → 2H₂O → هیدروژن
36       32      4

  S + O₂ → SO₂  → گوگرد
64      32      32

اگر فرض شود که هوا از نظر جرمی حاوی ۲۳/۱۵ درصد اکسیژن باشد در این صورت مقدار هوای لازم برای تکمیل اکسیداسیون یک کیلوگرم کربن برابر ۱۱/۵۲ کیلوگرم خواهد بود [(0.2315 / 1) (12 / 32)]  مقادیر متناظر برای هیدروژن و گوگرد به ترتیب برابر ۳۴/۵۶ و ۴/۳۱ کیلوگرم می باشد در محاسبات احتراق اکسیژن لازم برای احتراق هیدروژن معمولاً بر مبنای مقدار خالص هیدروژن موجود محاسبه می.شود مقدار هیدروژن خالص از نظر تفریق یک هشتم درصد اکسیژن از درصد کل هیدروژن نخستین موجود به دست می آید.

ب) احتراق با هوای اضافی: چون طبیعت پسماند نامتجانس می باشد بنابراین احتراق کامل پسماند با مقادیر استوکیومتریک هوا غیرممکن است. در سیستم های عملی احتراق، برای ایجاد اختلاط و بنابراین برای اطمینان از دمیدن هوا به تمام قسمت های زائد، هوای اضافی باید استفاده شود استفاده هوای اضافی برای احتراق بر درجه حرارت و ترکیب محصولات احتراق تأثير می گذارد (به نام گازهای خروجی نامیده می شود). چنانچه درصد هوای اضافی افزایش یابد، نسبت اکسیژن گازهای دودکش افزایش و درجه حرارت احتراق کاهش می یابد، بنابراین میتوان با هوای احتراق برای کنترل دمای احتراق استفاده نمود. دمای گازهای دودکش از نظر کنترل بو اهمیت دارد. هنگامی که دمای احتراق کمتر از ۱۴۵۰°F ،است ممکن است ترکیبات بوزا منتشر گردند. همچنین ثابت شده است که در دمای احتراق بیش از ۱۸۰۰°F، انتشار دی اکسین ها، فوران ها، ترکیبات آلی فرار و سایر ترکیبات بالقوه خطرناک در گاز دودکش به حداقل می رسد (Salvato2003) تولید گاز که با هوای کمتر از استوکیومتریک ۱ احتراق صورت میگیرد و فرآیند پیرولیز که در غیاب اکسیژن اتفاق میافتد از فرآیندهای حرارتی هستند که در فصول قبلی بحث شد.

جدول (۱) سیستم های پردازش حرارتی (1992 ,Tchobanogolous)

۳- تقسیم بندی زباله سوزها براساس بازیابی انرژی

کوره زباله سوزها براساس بازیابی انرژی به دو دسته با بازیابی انرژی و بدون بازیابی انرژی تقسیم می شوند (عمرانی، ۱۳۸۲).

۱-۳- کوره های زباله سوز بدون بازیابی انرژی

1. زباله سوزهای پیوسته زباله به طور یکنواخت و مداوم از طریق قیف تغذیه با توجه به مکانیسم کف کوره (نوار نقاله خاص به نام نرده آتشین به ناحیه گرم تر کوره هدایت می شود.
2. زباله سوزهای ناپیوسته: این کوره ها دستی و در صورت نیاز توسط کارگران بارگیری و به کار گرفته می شوند.

۲-۳ کوره های زباله سوز با بازیابی انرژی

برای بازیابی انرژی حاصل از احتراق زباله دو نوع کوره زباله سوز با قدرت پایین و کوره زباله سوز با قدرت بالا وجود دارد. کوره های زباله سوز با قدرت ،بالا زباله های شهری یا صنعتی را به صورت کامل سوزانده و از حرارت زیاد و پرقدرت آنها در تولید انرژی استفاده می نمایند. ١١-٤ ساختمان کارخانه زباله سوز

در شکل (۱) مقطعی از یک زباله سوز شهری با تغذیه و احتراق مداوم آمده است. همانطوری که در این شکل دیده می شود، یک زباله سوز دارای چندین بخش مجزا می باشد.

شکل (۱): مقطعی از یک زباله سوز شهری با تغذیه و احتراق مداوم (عمرانی، ۱۳۸۲)

۱- کامیون حمل زباله ۲- مخزن تغذیه ۳- جرثقیل ثقفی ۴- قیف تغذیه ۵- شبکه سوخت متحرک ۶- فن دمنده ۷- محفظه احتراق، ۸- تجهیزات تصفیه گاز ۹- هواکش ۱۰- دودکش ۱۱- قیف خروج مواد باقیمانده، ۱۲-خاکستردان

۴-١- محل دریافت و ذخیره زباله

معمولاً در کارخانجات ،زباله سوز انباری وجود دارد. هدف از انبار و ذخیره کردن زباله آماده سازی تدریجی آن در طی ۲۴ ساعت برای احتراق است. گنجایش این انبار برای ۸ ساعت جمع آوری زباله و ۲۴ ساعت مصرف آن طراحی می شود. معمولاً در کارخانجات از طریق جرثقیل عمل بارگیری به قیف تغذیه انجام می گیرد.

۴-٢ ظرفیت دستگاه زباله سوز

گنجایش دستگاه زباله سوز را برحسب مقدار مواد قابل احتراق به تن در روز ارزیابی می کنند با توجه به تغییرات کمیت زباله ۱۵ درصد فضا برای تغییرات میزان ترکیبات مختلف زباله در روز و فصول مختلف سال اضافه می گردد این تغییرات معمولاً از ۸۵ تا ۱۱۵ درصد متغیر است. در شهرهای بزرگ سه شیفت کاری کمترین هزینه را دارد ولی در اجتماعات کوچکتر با وجود ۲ یا یک شیفت کاری این هزینه تا حدود زیادی کاهش می یابد (Salvato2003). صنایع زباله سوز برای شهرها و اماکنی که کمتر از ۵۰ تا ۱۰۰ هزار نفر جمعیت داشته باشند از نظر اقتصادی قابل توجه نیست (عمرانی، ۱۳۸۲).

۴-۳ احتراق زباله در کوره

زباله در زباله سوز سه مرحله خشک کردن مشتعل کردن و سوزاندن را طی می کند. مرحله خشک شدن معمولاً مشکل تر از بقیه مراحل میباشد زیرا زباله دارای درصد زیادی رطوبت می باشند در مرحله مشتعل شدن زباله به وسیله مشعل های ویژه ای به طور یکنواخت آتش میگیرد و به سوختن ادامه میدهد.

۴-۴- انواع شبکه یا نرده های آتشین

بعد از قیف دریافت، کوره یا تنور سوخت میباشد که شامل شبکه های سوخت یا آتشین است. شبکه های سوخت معمولاً به چهار نوع دسته بندی می شوند که در طراحی آنها به امکانات فنی و زمان توقف در کوره باید توجه شود(عمرانی، ۱۳۸۲).

الف) شبکه متحرک: شامل یک شبکه سوخت رسان با حرکت مداوم و یک یا بیش از یک شبکه سوخت می باشد. شبکه سوخت رسان کاملاً در زیر قیف دریافت قرار دارد و پسماند مستقیماً از قیف وارد آن می شود.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ سوالات تستی زباله سوزها + پاسخ تشریحی

⇐ سیستم جمع آوری زباله در ایران با تمرکز بر زباله های بیمارستانی

⇐ بازیافت مواد از زباله های شهری

⇐ روش های استفاده از پسماند بعنوان منبع انرژی