Энергетическая эффективность сжигания твердых бытовых отходов для использования теплоты в децентрализованном теплоснабжении

• Автор: Леппик, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ОГНЕВОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

1.1 Состав, основные свойства и закономерности накопления твердых бытовых отходов.

1.2 Основные способы избавления от ТБО

1.2.1 Нетермические методы

1.2.2 Термические методы

1.3 Факторы, влияющие на эффективность

процесса сжигания.

1.4 Анализ известных математических моделей горения твердых бытовых отходов.

1.5 Выводы по главе.

2 РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЖИГАНИЯ

ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ.
2.1 Исследование основных факторов, влияющих на эффективность сжигания твердых бытовых отходов
2.2 Математическая модель процесса прогрева и пиролиза твердых бытовых отходов.
2.3 Экспериментальные исследования процессов
прогрева и горения ТБО
2.3.1 Схема опытной установки, методики проведения эксперимента и обработки опытных данных
2.3.2 Обсуждение результатов опытов.
2.4 Выводы по главе.
3 КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ПО СЖИГАНИЮ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ. ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ В СИСТЕМАХ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
3.1 Разработка конструкции печи малой производительности
для одностадийного сжигания ТБО.
3.2 Разработка установки двухстадийного сжигания ТБО для систем дсцентрализованрюго теплоснабжения.
3.3 Разработка тепловых схем использования теплоты сгорания твердых бытовых отходов
для систем децентрализованного теплоснабжения.
3.4 Системы очистки продуктов сгорания печей по сжиганию твердых бытовых отходов.
3.5 Выводы по главе
4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЕЧЕЙ
ДЛЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ
4.1 Методика теплобалансового расчета печи для огневого обезвреживания ТБО
4.2 Методика расчета времени пиролиза и горения ТБО
4.3 Методика оценки экологического воздействия загрязняющих веществ, образующихся при сжигании
ТБО, на окружающую среду
4.3.1 Расчет количества загрязняющих веществ, содержащихся в уходящих газах
4.3.2 Экологическое воздействие вредных выбросов печи
при сжигании ТБО на окружающую среду
4.4 Техникоэкономические параметры и их расчет
4.5 Методика расчета эффективности процессов огневого обезвреживания ТБО в установках систем
децентрализованного теплоснабжения
4.6 Выводы по главе.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А Акты о внедрении результатов исследования
риложение Б Тепловой расчет печи для сжигания
твердых бытовых отходов.
Приложение В Пример расчета техникоэкономических
показателей системы децентрализованного теплоснабжения по традиционной схеме и с использованием установки двухстадийного
сжигания ТБО той же тепловой мощности.
Приложение Г Блоксхема алгоритма теплобалансового расчета
печи для огневого обезвреживания ТБО
Приложение Д Программа для решения
характеристического уравнения.
Приложение Е Программа расчта и1,х
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В первой главе представлен анализ процессов огневого обезвреживания бытовых и промышленных отходов, выявлен состав твердых бытовых отходов, их горючая часть, поставлена цель и сформулированы задачи исследования. Во второй главе даны разработки комплексной оценки эффективности сжигания бытовых отходов, исследованы основные факторы, влияющие на эффективность сжигания ТБО. ТБО. В третьей главе представлены разработки конструкции установки для двухстадийного огневого обезвреживания ТБО и тепловые схемы систем деценрализованного теплоснабжения, использующих теплоту сжигания отходов. В четвертой главе приведены разработки методик проектирования печей для огневого обезверживания ТБО и расчета техникоэкономической эффективности модульных установок систем децентрализованного теплоснабжения. В промышленных городах центральной части России норма отходов на душу населения оценивается сейчас в 5 0 килограммов в год , ,. Для сравнения в развитых европейских странах, таких, как Бельгия, Великобритания, Германия, Дания, Италия, Нидерланды, ТПвеция, Швейцария, Япония, этот показатель уже в годах достиг килограммов, в Австрии и Финляндии свыше 0, а в США превысил 0 килограммов на одного человека в год . Анализ зарубежных и отечественных данных показывает, что количество ТБО растет из года в год ,,. В развитых странах эта величина ежегодно возрастает на , что втрое превышает рост населения. Постоянными компонентами бытовых отходов являются бумага и картон , пищевые остатки , текстиль 3 6, древесина 1 4, листва 6 ,5, черный и цветной металл 2 3, кости 2 7, стекло 5 7, кожа и резина 1,5 2,5, камни и керамика 2 7, полимерные материалы 4 5 . Зачастую туда же выбрасываются крупногабаритные отходы строительный мусор, остатки мебели, бытовая техника и др. Многие отходы являются токсичными. В последние лет при более или меисе постоянном составе всех прочих компонентов в общей массе отходов растет доля полимерных материалов. В промышленно развитых странах, таких, как Япония и государства Европейского Союза, она наибольшая табл. В Москве в году доля полимеров в бытовых отходах составляла 0,7 , а в настоящее время 6 . Рост, очевидно, связан со все большим применением полимерной упаковки, использованием одноразовых шприцов,
полиэтиленовой посуды, замены деревянных элементов бытовой техники на пластмассовые. Таблица 1. Важным показателем ТБО является фракционный состав, который зависит от их морфологического состава. Проведенные АКХ им. Памфилова исследования показали, что основная часть ТБО до массы сырых отходов имеет размеры менее 0 мм, а размер частиц более 0 мм является наименее характерным для ТБО. Однако в ТБО 0,,5 общей массы встречаются и более крупные части остатки мебели и т. Таблица 1. В связи с высоким процентным содержанием горючей составляющей в отходах, содержащих такие компоненты, как дерево, бумага, текстиль, кожа, резина, полимеры и т. Средний массовый состав отходов по городу имеет примерно такой же набор элементов, что и органическое топливо табл. По величине удельной теплоты сгорания ТБО близки к некоторым маркам бурых углей . Таблица 1. Выбор технологической и тепловой схем установки огневого обезвреживания отходов, типа реактора, теплоиспользующего оборудования и аппаратов для очистки газов во многом определяется химическим составом и физическими свойствами отходов. К настоящему времени накоплен определенный опыт для оценки горючести твердых бытовых отходов 1,,,. Так, нижний предел теплоты сгорания ТБО, при котором их можно сжигать без дополнительного топлива, составляет 0РН. МИ 3,4, МДжкг. Без дополнительного топлива ТБО могут гореть при содержании влаги У не более , золы А не более и горючих веществ С не менее . На рис. Таннера, иллюстрирующий область горения ТБО без дополнительного топлива. Рис. Как следует из табл. ТБО горючих элементов составляет ,3,0,,. Это значит по Таннеру, что ТБО не могут гореть без дополнительного топлива. Однако, если из ТБО предварительно исключить пищевые отходы, то горючая часть составит , влажность уменьшится до , зольность станет и удельная теплота сгорания составит , МДжкг. Следовательно, по Таннеру, не потребуется дополнительного топлива для сжигания ТБО.