Generalitati privind incinerarea reziduurilor menajere

Generalitati privind incinerarea reziduurilor menajere

In general arderea combustibililor solizi si deci a reziduurilor, este determinata de puterea calorifica interioara care rezulta din ansamblul mai multor factori, dintre care mai importanti sunt umiditatea, compozitia masei combustibile, cantitatea de materii necombustibile (steril).

Combustibilii solizi obisnuiti, chiar si cei de calitate inferioara, ca de exemplu turba, au totusi o compozitie mai mult sau mai putin constanta cu variatii controlabile cel putin in linii mari.

Reziduurile, mai cu seama cele menajere, sunt un conglomerat de materii de tot felul, compus dintr-o parte combustibila foarte variata si o parte necombustibila, echivalenta cu sterilul continut in combustibili obisnuiti. Proportia dintre aceste doua componente, variaza continuu cu totul aleatoriu de la o sarja la alta si spre diferenta de alti combustibili consacrati ca atare, la reziduurile menajere, variaza in acelasi mod necontrolabil si compozitia masei combustibile.

Pentru a asigura in aceasta situatie o ardere completa - conditie obligatorie in cazul arderii reziduurilor menajere - este necesar ca la proiectarea unui incinerator de reziduuri sa se tina seama de gama larga de valori care intervin in calcul precum si de tehnologia de ardere specifica a reziduurilor. Aceasta tehnologie impune :

- uscarea prealabila pana la circa 15% umiditate, la care poate avea loc aprinderea;

- realizarea temperaturii de aprindere de circa 650⁰C in focar;

- realizarea unei temperaturi in centrul focarului de minim, 750⁰C temperatura necesara pentru disocierea compusilor de ardere volatili, rau mirositori si de maximum 1050⁰C, temperatura caracteristica la care intra in fuziune zgura rezultata din arderea reziduurilor menajere.

Aceasta situatie conduce la o temperatura de circa 650⁰C inainte de iesirea din cuptor si implica masuri speciale de racire a gazelor de ardere, cu atat mai mult cu cat in acest caz desprafuirea radicala a gazelor este impusa de consideratiuni sanitare.

Racirea gazelor de ardere se rezolva in mod obisnuit prin urmatoarele metode :

- recuperarea energiei termice din gaze printr-un generalizor termic;

- recircularea gazelor de ardere pentru uscarea si incalzirea prealabila a reziduurilor menajere;

- injectii de aer rece sau de apa pulverizata la iesirea din focare.

Procesul de ardere propriu-zis cuprinde mai multe faze si anume :

- Uscarea - pana la valoarea la care are loc aprinderea, ceea ce se poate realiza prin constructia boltii si a peretilor deasupra partii initiale a gratarului, astfel incat caldura radiata de elementele de zidarie (cea mai importanta ca valoare) sa poata fi folosita in acest scop. O alta metoda mai folosita mai ales la cuptoarele fara recuperare de energie termica este, recircularea gazelor de ardere prin spatii special amenajate in zona de intrare a reziduurilor menajere in cuptor sau direct prin masa din aceasta zona.

- Aprinderea - precedata de inceputul degajarii materiilor volatile din reziduu ca efect al ridicarii temperaturii prin radiatia boltii. Pentru a se asigura o ardere completa este important ca aceasta faza sa se propage rapid si constant in toata masa reziduului din aceasta zona. Aceasta implica evident ca si uscarea sa fie facuta in prealabil in mod uniform si complet.

- Arderea propriu-zisa. In general toate reziduurile pot fi incinerate, atat cele combustibile cat si cele necombustibile indiferent de starea lor de agregare - solide, lichide sau gazoase, cu exceptia celor explozive sau a acelora care, prin ardere produc substante foarte toxice sau foarte corosive.

Arderea se poate efectua fara suportul unui combustibil auxiliar, sau cu ajutorul partial al unui astfel de combustibil, atunci cand reziduurile nu sunt combustibile sau au o putere calorifica foarte mica. In unele cazuri arderea se face folosind exclusiv un alt combustibil.

Arderea reziduurilor poate fi privita din mai multe puncte de vedere si anume :

- recuperarea energiei termice existenta in reziduuri fie total, fie partial, in functie de natura lor;

- distrugerea lor, cu scopul de a elimina din circuitul economic substantele nefolositoare care ocupa spatii din ce in ce mai mari, strica estetica si polueaza mediul inconjurator.

Pentru a asigura o ardere completa este necesar ca aerul de combustie sa fie cat mai bine difuzat in masa combustibilului evitandu-se astfel formarea de turte si de zgura netopita insalubra care inglobeaza si materii putrescibile nearse, ceea ce conduce la scaderea randamentului arderii. Nu se admite ca zgura sa contina mai mult de 3% in greutate materii putrescibile nearse.

Gazele degajate provenite din materii volatile si din arderea masei combustibile trebuie de asemenea sa arda complet astfel ca gazele eliminate prin cos sa nu contina oxid de carbon si nici particule de carbon nears. Pentru aceasta trebuie sa se asigure in focar un exces de aer suficient.

Pentru a nu micsora randamentul de ardere, aerul secundar se poate incalzi - inainte de introducerea in zona de ardere, incalzire care se face de obicei prin recirculatia gazelor arse.

In cazul cand arderea se face intr-un agregat construit pentru recuperarea caldurii (cazan termic) atunci conditiile se schimba si gazele de ardere nu mai au suficienta energie termica pentru a fi folosite si la incalzirea aerului. Pe de alta parte scaderea intamplatoare a puterii calorifice a reziduurilor sub o anumita limita (700 - 800 kcal/kg) nu mai permite mentinerea in focar a unei temperaturi de cel putin 750⁰C. Pentru a asigura energia termica necesara in aceste cazuri se foloseste un combustibil auxiliar (gaze naturale, combustibil lichid, reziduuri petroliere, etc.). De asemenea, se intervine cu combustibil auxiliar si la pornire, pana la incalzirea instalatiei la temperatura de functionare de regim. Analizand separat fiecare din fazele procesului de ardere, putem determina metodele cele mai indicate pentru arderea reziduurilor.

Astfel uscarea, adica eliminate apei care constituie umiditatea reziduurilor, si care variaza in limite largi - reprezinta una din partile cele mai importante ale procesului de ardere. Uscarea in sine se poate realiza prin doua mijloace mai importante. Cel mai uzual uscarea se realizeaza prin insasi constructia cuptorului, care prin forma lui si mai ales a boltilor sale, foloseste caldura intensa de radiatie, pentru a realiza uscarea inca din zona anterioara a gratarului ca in cazul incineratoarelor Steinmuller, Alberti, Martin, Venien, etc Al doilea mod de uscare se obtine prin trecerea gazelor de ardere calde, inainte de evacuarea lor prin masa reziduurilor umede. In cazul cand instalatia este proiectata pentru arderea unor reziduuri foarte umede, se folosesc simultan ambele metode de uscare.

Dupa uscare, atunci cand temperatura reziduurilor din cuptor se ridica pana la temperatura lor medie de aprindere care este de aproximativ 600 - 650⁰C incepe degajarea materiilor volatile. este foarte important ca aceasta faza sa se dezvolte in toata masa reziduurilor din zona respectiva, ceea ce se obtine atunci cand uscarea s-a efectuat in mod uniform si aproape complet.

Aproape simultan cu realizarea temperaturii de aprindere atunci cand si umiditatea restanta scade sub aproximativ 15% se produce arderea reziduurilor.

Atat aprinderea cat si arderea care urmeaza, cer ca aerul de combustie sa fie cat mai intim difuzat in masa combustibilului si in cantitatea necesara pentru ca atat gazele cat si partea solida sa arda complet. Este important ca aerul sa fie dozat corect, pentru ca o cantitate mai mica de aer decat cere procesul chimic al arderii lasa parti neoxidate (nearse) iar o cantitate prea mare de aer, produce racirea zonei de ardere datorita caldurii preluate de aer pentru a se incalzi pana la temperatura de aprindere a reziduurilor micsorand astfel in mod sensibil randamentul arderii. Prin aceasta racire se produce si o ardere incompleta din cauza ca substantele ard la temperaturi de cel putin 900⁰C raman nearse.

Pentru aceasta este necesara determinarea cat mai corecta a coeficientului de aer de ardere functie de specificul combustibilului si al cuptorului respectiv.

In unele cazuri cand excesul de aer este mai mare se recurge la incalzirea aerului folosind gazele de ardere ce urmeaza a fi eliminate prin cos; acest fapt mareste randamentul cuptorului dar reduce cantitatea de energie recuperabila disponibila. Gazele de ardere ramase dupa arderea reziduurilor provin din materiale volatile si din arderea materiei solide. Ele trebuie sa provina dintr-o ardere completa, adica sa fie oxidate pana la limita maxima astfel incat sa nu mai contina fum.

Dozajul corect a excesului de aer nu este o operatie simpla pentru un combustibil format din reziduuri, intrucat acestea sunt compuse din diferite materiale care implica coeficienti de exces de aer de ardere foarte diferiti, unele din ele avand nevoie de un exces de aer foarte mare. Din aceasta categorie fac parte deseurile de cauciuc, mai ales vulcanizat - si indeosebi resturile de materiale plastice, care cer pentru o ardere completa 60 - 70 % exces de aer, raportat la cantitatea de aer teoretic determinata prin calcul.

Excesul de aer de combustie scade insa, asa cum s-a aratat, temperatura de ardere. Aceasta temperatura nu trebuie sa scada totusi sub 750⁰C pentru a nu permite formarea gazelor de ardere poluante rau mirositoare.

Scaderea temperaturii influenteaza defavorabil si randamentul de recuperare a caldurii atunci cand arderea se face cu recuperarea energiei.

Pentru a se evita aceste scaderi, se recurge la preincalzirea aerului de ardere admis in cuptor - si uneori chiar la aportul mai mult sau mai putin insemnat, de combustibil auxiliar. Temperatura de 900⁰C reprezinta deci o valoare limita inferioara pe care pot sa o atinga gazele de ardere in zona de post ardere si inainte de eliminarea lor spre cos. In aceste zone exista insa si o valoare maxima. Aceasta este 1000-1100⁰C temperatura de la care cenusa volanta aflata in suspensie in gaz se topeste si se lipeste de suprafetele de recuperare ale generatorului de abur, formand un strat izolant care impiedica transferul de energie termica de la gaze la apa si la abur provocand scaderea randamentului si deteriorarea rapida a incineratorului.

Din zona de post ardere unde teoretic temperatura trebuie sa fie cuprinsa deci intre 750⁰C si 1100⁰C gazele de ardere trec prin organele de recuperare - epurare catre cosul de fum.

In filtre pentru epurarea gazelor de ardere si a ventilatoarelor de tiraj temperatura admisa nu poate fi mai mare de 350⁰C; deci gazele trebuie sa fie racite intr-un fel sau altul, pentru ca temperatura sa scada sub aceasta valoare.

In cazul cand instalatia de ardere este prevazuta cu recuperatoare de energie, recuperarea trebuie sa fie cat mai mare cu putinta, deci, temperatura gazelor, la eliminarea lor in atmosfera sa fie cat mai mica. Exista totusi unele limite admise impuse de considerente de ordin fizic si anume :

In cazul tirajului natural limita inferioara a temperaturii gazelor eliminate este de circa 150 - 180⁰C, valori sub care, mai ales in anotimpurile calde, tirajul cosului poate fi anulat sau chiar sa ajunga la valori negative.

Cand tirajul este fortat temperatura gazelor este limitata de atingerea punctului de roua provocat de contactul gazelor prea mult racite cu suprafetele si mai reci ale cosului. Aceasta valoare este de circa 50 - 80⁰C.

Cand instalatia recupereaza energia termica, racirea gazelor de ardere se produce ca urmare a transferului de caldura care are loc in generatorul de abur sau apa calda precum si in organele anexe (supraincalzitoare, economizoare, preincalzitoare, etc.). Prin proiectarea incineratorului cantitatea de caldura recuperata si deci temperatura finala a gazelor de ardere, poate fi stabilita anticipat, la valoarea dorita.

Pentru o mai usoara urmarire a tehnologiei incinerarii reziduurilor menajere in capitolele urmatoare, se va face prezentarea pe principalele circuite functionale si anume :

- circuitul incinerarii propriu-zisa a reziduurilor menajere

- circuitul aerului necesar incinerarii

- circuitul gazelor de ardere.

Circuitul incinerarii reziduurilor menajere

Statiile de incinerare a reziduurilor menajere, trebuie proiectate astfel incat sa se respecte fluxul tehnologic stabilit, in conformitate cu calitatea si cantitatea acestora.

Cantarirea reziduurilor

La intrarea in statia de incinerare, autovehiculele care transporta reziduurile menajere sunt cantarite si inregistrate in registrul existent la cabina de poarta.

Depozitarea reziduurilor in buncarul de receptie

Ca si la statiile de compostare, reziduurile menajere sunt descarcate intr-un buncar, asa-zis de receptie, care asigura si compensarea orara a cantitatii colectate si adusa in statie. In general volumul buncarului de receptie se dimensioneaza pentru inmagazinarea reziduurilor menajere corespunzator a 1,5 - 2 zile de functionare maxima a instalatiei de incinerare.

Prepararea mecanica, inainte de incinerarea reziduurilor

Desi tendinta actuala este de a introduce reziduurile in incinerator direct din buncarul de receptie, fara o alta pregatire, pot exista insa si situatii cand este necesara o preparare mecanica inainte de incinerare, in special cand reziduurile menajere au o putere calorifica scazuta, sau din alte considerente, ca de pilda necesitatea omogenizarii materialului, etc. Aceasta preparare impune o manipulare destul de greoaie a reziduurilor menajere, lucru de care va trebui sa se tina seama, cand se hotaraste o astfel de operatie.

Eventuala preparare mecanica in cadrul unei statii de incinerare poate fi realizata cu utilaje de cernere, extragerea fierului si macinare.

- Cernerea se poate face printr-un ciur rotativ, de genul celor descrise la statiile de compostare. Scopul acestei cerneri este de a elimina materialele fine, inerte si in consecinta de a ridica puterea calorica a materialului destinat incinerarii.

Aceasta operatie se face de regula la statiile mixte de compostare si incinerare.

- Extragerea fierului se face foarte rar inainte de incinerare, deoarece in marea majoritate a cazurilor se prefera ca acesta sa fie sterilizat prin ardere. Extragerea fierului se face cu separatoare electromagnetice.

- Macinarea reziduurilor menajere se face cu scopul omogenizarii acestora, insa din motive de cost al exploatarii sunt destul de rar folosite.

Incinerarea

a. Alimentarea incineratorului

Reziduurile menajere preluate de regula cu greiferul polip din buncarul de receptie, sunt introduse in palnia de alimentare a incineratorului.

Palnia de alimentare, de obicei de forma unui trunchi de piramida cu baza mare in sus, trebuie sa fie suficient de bine dimensionata, pentru a preveni eventualele deversari in timpul alimentarii cu greiferul. Peretii palniei trebuie sa aiba o panta suficient de mare, pentru a permite descarcarea usoara a reziduurilor menajere in incinerator. Gatul palniei de alimentare trebuie sa fie vertical sau cu pante foarte mari, peretii acestuia trebuind sa fie imbracati in tabla suficient de groasa pentru a permite o alunecare usoara. Coborarea reziduurilor in incinerator se face gravimetric, dimensiunile palniei de alimentare trebuind sa fie suficient de mari pentru a permite introducerea reziduurilor in incinerator. Inaltimea acesteia este de obicei de 1-1,5m, in functie de importanta incineratorului.

Palnia trebuie sa asigure atat o alimentare regulata a incineratorului si o rezerva intre doua alimentari succesive, cat si o etansare a incineratorului, pentru a nu permite intrarea aerului sau iesirea gazelor de ardere.

Palnia de alimentare mai este prevazuta cu:

- dispozitiv de etansare pentru izolarea cuptorului in timpul unei opriri, care pot fi de forma unor sibare sau sectoare pivotante. Etansarea trebuie sa fie foarte buna, pentru a evita iesirea prafului in timpul incarcarii palniei;

-indicator de temperatura;

- indicator de nivel a reziduurilor menajere din palnie prevazute cu dispozitive de alarma cand se atinge nivelul minim de la baza.

b. Gratarul si anexele sale

Incineratoarele moderne sunt compuse in principal din gratare si dintr-o serie de dispozitive care asigura conditiile optime pentru arderea cat mai completa a reziduurilor. Acest ansamblu (gratar si anexe) trebuie sa aiba urmatoarele functiuni principale, care in functie de tipul gratarului sunt asigurate partial sau in totalitate:

- introducerea reziduurilor menajere in incinerator;

- suport pentru deseuri sau alt combustibil;

- avansarea reziduurilor menajere in incinerator;

- rasturnarea deseurilor in vederea unei bune combustii.

Aceste operatii sunt asigurate in mod diferit de un sistem sau altul de gratar. Principalele tipuri de gratare utilizate pentru incinerarea reziduurilor menajere sunt:

- gratare fixe;

gratare cu miscare de translatie

gratare cu sectoare basculante

- gratare mobile in miscare continua

c . Camera de combustie

Este o constructie asezata deasupra gratarului si are urmatoarele roluri:

- de a permite un amestec intim intre aerul secundar introdus deasupra gratarului si gazele imperfect arse, pentru a asigura o ardere cat mai complet posibila;

- preancalzirea prin ardere a reziduurilor proaspete, pentru a le usca si pentru a mentine prin inertia sa termica o temperatura suficienta, pentru o buna combustie a gazelor Aceasta parte a cuptorului expusa la o temperatura inalta de 900-1000 C trebuie sa fie protejata cu materiale foarte rezistente la caldura si la socuri mecanice. Acoperirea peretilor camerei de combustie se face, in general, cu caramida refractara sau cu beton refractar preparat cu ciment aluminos.

Rezistenta la actiunea agresiva a cenusii si zgurii este foarte importanta, deoarece se pot forma la contactul cu acestea, fuziuni locale care pot merge pana la distrugerea peretilor. Peretii camerei de combustie pot fi construiti in mai multe feluri, dupa importanta si gradul de izolare cerut. In cele mai multe cazuri se obisnuieste ca sub stratul refractar mentionat , sa se prevada unul sau doua straturi izolante executate din: caramizi de diatomota, azbest, beton izolant, vata minerala etc. protejate cu o plasa de sarma sudata.

Volumul camerei de combustie poate fi determinat pornind de la incarcarea calorifica admisa, care pentru deseuri menajere este cuprinsa intre 80 000-150 000 kcal/m si ora. Functie de acest volum cuptorul poate avea una sau doua camere de combustie.

Forma camerei de combustie si repartitia duzelor de aer secundar, au o mare importanta pentru realizarea unui amestec intim intre gazele de ardere si aer. Boltile focarului au de asemenea o importanta mare pentru uscarea deseurilor prin radiatie si pentru regularizarea combustiei.

Cand se face recuperarea caldurii, camera de combustie se realizeaza in general cu ecran de apa pentru a absorbi radiatiile, ceea ce are ca efect diminuarea excesului de aer necesar si imbunatatirea randamentului.

Extragerea si tratarea zgurii si cenusii

Scopul principal urmarit prin realizare dispozitivelor pentru extragerea zgurii si cenusii este de a le raci si de ale scoate din incinerator, mentinand focarul liber. In cele mai multe cazuri racirea zgurii si cenusii se face prin introducerea acestora in apa, proces care da nastere uneori vapori de apa destul de incarcati in pulberi fine. Temperatura reziduurilor de ardere la iesirea din incinerator este cuprinsa de regula intre 200 si 700.

Cele mai utilizate dispozitive de extragere a zgurii si cenusii sunt:

- dispozitive cu impingere intermitenta, unde cenusa si zgura sunt deversate intr-o incinta plina cu apa, racordata la incinerator , cu ajutorul unui sistem de impingere alternativa a acestora catre un plan inclinat de forma unei rigole de unde cad de pe o banda care le evacueaza in depozitul de zgura;

- dispozitive cu extragere continua care sunt formate din niste jgheaburi metalice sau din beton armat. In aceste jgheaburi culiseaza extractoare cu lant care ridica zgura si cenusa pe un plan inclinat si le descarca in vehicule sau pe benzi transportoare cu care acestea sunt trimese in depozit.

Tratarea reziduurilor de ardere se face in scopul valorificarii in conditiuni mai bune a acestora sau pentru a recupera fierul. Pentru depozitarea deseurilor de la incinerare pot fi adoptate mai multe solutii, potrivit conditiilor stabilite prin proiectare si anume:

stocarea temporara (cateva ore) in buncare speciale, de unde se preia zgura si cenusa cu autocamioane sau vagoane si se trimit la o halda exterioara sau la un alt loc de valorificare;

stocarea in bazine de decantare de unde sunt extrase cu poduri rulante si trimise de asemenea in locurile de stocare sau la valorificare;

stocarea pe platforme exterioare prevazute cu un sistem de drenaj pentru evacuarea apei

Aceste platforme trebuie sa fie imprejmuite si eventual acoperite. In medie cantitatea de zgura si cenusa rezultata din arderea reziduurilor menajere reprezinta cca. 25-40% in greutate si 10-15% in volum din cantitatea de deseuri incinerate.

Temperatura de fuziune a zgurii si cenusii este de aproximativ 1000 - 1200⁰C, ceea ce explica limita maxima a temperaturii admise in camera de combustie si care este de 900-1000⁰C

Depasirea acestor temperaturi poate crea neplaceri mari in functionarea incineratorului si anume:

transformarea cenusii volante intr-o pasta, care se solidifica pe canalele de fum si pe tevile cazanului, provocand o micsorare a sectiunii de trecere a gazelor de ardere si o crestere a rezistentei de transfer a energiei calorice;

formarea de blocuri de zgura in masa reziduurilor supuse incinerarii care inglobeaza deseuri incomplet arse, impiedicand arderea completa;

blocarea gratarelor datorita vitrificarii zgurii si cenusii ca urmare a racirii cu aer.

Densitatea zgurii este de 0,9-1,1t/m la iesirea din baia de racire si de 1,1-1,3t/m in stare uscata si afanata. Procentul de umiditate este foarte variabil in functie de metoda adoptata pentru racire, insa valorile sunt cuprinse intre 10 si 20% dupa o perioada de stocare umiditatea micsorandu-se.

Circuitul aerului

Aerul necesar incinerarii reziduurilor menajere este introdus sub forma de:

- aer primar, sub gratare;

- aer secundar in camera de combustie;

- aer tertiar sau de racire a gazelor de ardere.

In circuitul aerului din incinerator sunt necesare urmatoarele instalatii:

priza de aspiratie, instalatii pentru preincalzirea aerului si ventilatoare de aer primar, secundar si tertiar.

Priza de aspiratie

Priza de aspiratie a aerului este amplasata in buncarul de receptie, in vederea punerii intr-o usoara depresiune a acestuia, pentru a impiedica iesirea prafului si a mirosurilor in exterior.

Priza de aer trebuie sa fie amplasata cat mai sus posibil, pentru a evita intrarea unor deseuri usoare in tubul de aspiratie sau a bloca gratarul de protectie al acesteia. Dimensionarea prizei de aer se face destul de larg la viteze de cca. 1-2 m/s.

Ventilatoarele de aer primar, secundar si tertiar

Ventilatoarele de aer dintr-o statie de incinerare a reziduurilor, nu difera practic de cele care functioneaza cu alt combustibil, diferenta constand in cantitatea de aer in exces ce trebuie asigurata in acest caz.

Dimensionarea acestor ventilatoare se face tinand seama de urmatoarele particularitati:

- natura fluidului de evacuat;

- debitul maxim necesar, corespunzator capacitatii maxime a incineratorului, pentru puterea calorifica inferioara maxima la care se adauga un spor de 10-21% pentru siguranta.

- inaltimea manometrica totala necesara corespunzatoare debitului de aer stabilit , luandu-se in calcul toate pierderile de sarcina ale instalatiei, pornind de la aspiratie pana la refulare (pierderile liniare prin conducte si cele locale prin piesele de imbinare, vane de inchidere, gratare )

De obicei aerul se introduce la temperatura mediului inconjurator, insa ulterior este incalzit pana la 200-300C cand reziduurile menajere au o putere calorifica mai mica de 1200 kcal/kg. Presiunea de insuflare a aerului sub gratare variaza intre 0,1 si 0,5 mca.

Instalatii pentru preincalzirea aerului

Utilitatea instalatiilor de preincalzire a aerului este de a recupera o cantitate de caldura, pentru a arde deseurile menajere cu putere calorifica scazuta, fara aport de combustibil suplimentar.

Schimbatoarele de caldura sunt in general de forma tubulara, cu circulatia aerului rece intr-o parte si a unui fluid incalzit de cealalta parte a suprafetei cu schimb de caldura. Acest fluid poate fi aburul sau apa calda produse eventual in statie, daca aceasta este cu recuperare de caldura sau chiar gazele de ardere.

Recuperarea caldurii din gazele de ardere, pentru preancalzirea aerului de combustie, are avantajul ca nu necesita energie suplimentara ca in cazul folosirii aburului sau a apei calde, insa prezinta unele inconveniente printre care:

- datorita fenomenului de abraziune care apare inainte de epurarea gazelor de ardere, obliga la amplasarea preancalzitorului dupa filtrele de desprafuire a gazelor de ardere, unde din motive tehnologice temperatura a fost redusa deja pana la 300C si in consecinta nu mai exista suficienta energie calorica pentru a preancalzi si aerul de combustie;

- se lungeste canalul de aer incalzit de la preancalzitor la incinerator;

- vaporii continuti in gazele de ardere pot sa condenseze si sa determine corodarea materialului din care este realizat preancalzitorul.

Din aceste motive preancalzirea cu abur este preferata, chiar daca temperatura acestuia este mai mica decat a gazelor de ardere, deoarece condensarea aburilor elibereaza o cantitate mare de caldura (aproximativ 600kcal/kg aburi).

Circuitul gazelor de ardere

Gazele de ardere formate in camere de combustie trec prin camera de racire (sau prin cazanele de recuperare a energiei termice), traverseaza canalele de filtrare si in final sunt evacuate in atmosfera.

Camera de racire a gazelor de ardere

In cazul cand din anumite motive, nu se prevede recuperarea energiei termice, inainte de instalatiile de filtrare, se interpune o camera in care se face racirea gazelor de ardere pana la o temperatura de 200-300⁰C

Racirea se poate face cu aer sau cu apa.

Camera de racire a gazelor, trebuie sa fie cu peretii izolati in aceleasi conditii ca si camera de combustie. Forma si pozitia duzelor de aer si apa trebuie sa fie astfel realizate, incat sa permita un amestec intim cu gazele de ardere.

Instalatii pentru filtrarea gazelor de ardere

Necesitatea filtrarii gazelor de ardere este impusa de considerente de ordin sanitar, pentru a preveni poluarea mediului inconjurator, in special poluarea atmosferei. In ceea ce priveste mirosurile neplacute din gazele de ardere, acestea dispar odata cu atingerea temperaturii minime de 750⁰C in focar, nivel ce poate fi usor realizat in toate instalatiile de ardere a reziduurilor prin automatizarea procesului intre limitele de 750-1000⁰C.

Celelalte elemente existente in gazele de ardere (particule fine in suspensie, compusi de sulf si de clor, oxizi de azot, etc.) trebuie sa fie retinute cu mijloace tehnice adecvate. Procentul maxim de suspensii si gaze evacuate in atmosfera sunt reglementate prin legislatia specifica.

Instalatiile de desprafuire sunt de mai multe feluri diferentiate prin constructie, randament si cost in urmatoarele tipuri::

a. Camere de sedimentare

Este un sistem foarte vechi de retinere a unei parti din suspensiile gazelor de ardere, care poate fi utilizat la instalatiile foarte mici.

b. Cicloane si multicicloane

Cicloanele sunt formate in general dintr-un cilindru, terminat la partea inferioara printr-un con de evacuare a suspensiilor depuse. Gazele de ardere intra in ciclon pe directie tangentiala fiind puse in miscare de rotatie datorita fortei proprii de intrare. Suspensiile depuse in general pe peretii ciclonului datorita micsorarii vitezei se scurg in conul inferior de unde sunt periodic evacuate. Gazele epurate sunt evacuate prin tubul central al ciclonului

Multicicloanele sunt formate din cicloane de dimensiuni mai mici montate in baterie. Randamentul global al multicicloanelor si cicloanelor este de 60-80%.

c. Desprafuitoare pe cale umeda

Acest gen de desprafuitor consta dintr-o serie de elemente (placi sau tuburi) pe care curge un film de apa, suspensiile fiind retinute de apa si colectate la partea inferioara de unde sunt dirijate catre un decantor.

Inconvenientul mare al acestui sistem de desprafuire il constituie consumul mare de apa (2-2,5 m³/tona de reziduuri incinerate) si coroziunea instalatiilor in contact cu apa.

d. Electrofiltre

Electrofiltrele constituie sistemul cel mai eficace de filtrare a gazelor de ardere, fiind montate in general la statiile de incinerare de capacitate mare, unde concentratia de suspensii admisa este sub 150 mg/Nmc

Electrofiltrele sunt construite din una sau mai multe camere in care sunt montate o serie de placi despartite prin interspatii in sensul de curgere a gazelor de ardere. Intre aceste placi se gasesc fire intinse sau bare, racordate la o sursa de curent continuu de inalta tensiune (11000-50000V), placile constituind masa. Gazele cu suspensii trec prin campul electric creat intre bare si placi iar particulele in suspensie incarcate electric sunt atrase catre placi, fiind apoi precipitate si depuse in palnia situata la baza electrofiltrului , de unde evacuarea se face la anumite intervale, in functie de gradul de umplere al acestuia. Curatirea placilor si a barelor se face prin vibrare

Ventilatoare de tiraj

Ceea ce este specific acestor ventilatoare este faptul ca spre deosebire de celelalte ventilatoare pentru aer acestea functioneaza in conditii de temperatura ridicata (250-300⁰C) si cu un fluid - gazele de ardere -care insa mai are particule fine in suspensie care le pot uza mai repede datorita fenomenului de abraziune. Din acest motiv, ventilatoarele de tiraj se monteaza in totdeauna in aval de instalatiile de filtrare a gazelor.

Pentru determinarea caracteristicilor ventilatoarelor de tiraj se vor avea in vedere urmatoarele:

- debitul ventilatoarelor trebuie sa acopere totalitatea cantitatilor de aer intrat in cuptor si in instalatia anexa, inclusiv aerul fals;

- presiunea totala necesara, se calculeaza prin insumarea tuturor pierderilor de sarcina de la gratar pana la cosul de fum inclusiv tirajul care trebuie asigurat.

Cosul de fum.

Utilizat in toate centralele termice, cosul de fum este foarte cunoscut pentru rolul sau principal, de a asigura evacuarea gazelor de ardere si de a permite dispersia acestora in atmosfera la o astfel de inaltime, incat procentul de gaze poluante la sol sa se inscrie in limitele admise.

Dimensionarea cosului de fum din punct de vedere al rezistentei trebuie sa se faca ca si la alte constructii de inaltime mare.