Analýza využití energie z procesu termického zpracování odpadů

Analysis of utilizing energy from thermal processing of waste

conference paper

en

This paper deals with the problem of efficient energy utilization in the field of thermal processing of waste (waste-to-energy). An up-to-date incineration plant cannot be considered as only waste disposal facility. The waste combustion (incineration) processes are accompanied by release of large amount of energy, that shall be effectively utilized (e.g. steam production and its export to consumers, power generation, cogeneration). In addition to the main purpose of incineration, i.e. treating the specified amount of waste, waste-to-energy systems are able to some extent substitute conventional energy production plants fired by fossil fuel and thus to contribute to solving global environmental problems. For example, methodology presented in Reference Document on the Best Available Techniques for Waste Incineration can be used for assessment of plant performance from the view of energy utilization. This approach is based on evaluation of criterion Plant Efficiency. An existing incineration plant has been evaluated and results are presented and discussed. In the future, it has been expected that evaluation like this will be obligatory for every plant. The arrival of more and more sweeping environmental limits represents a driving force for retrofit. At the same time maximum heat recovery and efficient energy utilization should be required. Influence of different operational modes (type of waste incinerated, combustion temperature, air-preheating etc.) and lay-out of heat recovery system (e.g. cogeneration) on plant performance has been investigated. A mathematical model based on combination of basic auxiliary operation and simple thermodynamic models of heat engines has been created with the aid of a specific computational tool. Its conception is based on both requirements and experience coming from industry. The most serious problem of effectively running incineration plants consists in economical utilization of energy produced. Examples of integration into existing energy systems are shown and discussed.

Tento příspěvek se zabývá problematikou efektivního využití energie v oblasti termického zpracování odpadů (tzv. waste-to-energy). V současnosti nelze na moderní spalovnu nahlížet jako na zařízení na pouhé odstraňování odpadů. Proces spalování odpadů je doprovázen uvolněním velkého množství energie, která musí být účelně využita (např. výroba páry a její export spotřebitelům , výroba elektřiny, kogenerace). Kromě hlavní funkce spalovny, čímž je zpracování daného množství odpadů, systémy waste-to-energy do jisté míry mohou nahradit konvenční energetická zařízení spalující fosilní paliva a tím přispět k řešení globálních environmentálních problémů. Pro hodnocení efektivity spaloven z pohledu využití energie lze například použít metodiku uvedenou v příručce BREF Nejlepší dostupné techniky pro spalovny odpadů. Tento přístup je založen na vyhodnocení kritéria: Plant Efficiency. S jeho využitím byla ohodnocena existující spalovna komunálních odpadů. Výsledky jsou prezentovány a diskutovány. V budoucnu lze očekávat, že obdobné hodnocení bude povinné pro každé zařízení. Stále se zpřísňující legislativní požadavky představují v současnost hlavní důvod proč dochází k rekonstrukcím stávajících zařízení. Současně by však mělo být vyžadováno maximální využití uvolněného tepla a jeho efektivní transformace do jiných využitelných forem energie. V tomto článku je zkoumán vliv různých provozních režimů (druh spalovaného odpadu, spalovací teplota, předehřev vzduchu atd.) a vliv uspořádání bloku využití tepla (např. s nebo bez kogenerace) a bloku čištění spalin na efektivitě zařízení jako celku. Pro účely analýzy byl ve specifickém výpočtovém systému vytvořen matematický model založený na kombinaci základních pomocných operací a jednoduchých termodynamických modelů tepelných strojů. Koncepce tohoto systému vychází z požadavků a zkušeností průmyslové praxe. Jedním z nejvýznamnějších problémů pro efektivně fungující spalovnu je ekonomické využití vyrobené energie. Proto jsou v článku zmíněny příklady integrace těchto jednotek do stávajících energetických systémů.

This paper deals with the problem of efficient energy utilization in the field of thermal processing of waste (waste-to-energy). An up-to-date incineration plant cannot be considered as only waste disposal facility. The waste combustion (incineration) processes are accompanied by release of large amount of energy, that shall be effectively utilized (e.g. steam production and its export to consumers, power generation, cogeneration). In addition to the main purpose of incineration, i.e. treating the specified amount of waste, waste-to-energy systems are able to some extent substitute conventional energy production plants fired by fossil fuel and thus to contribute to solving global environmental problems. For example, methodology presented in Reference Document on the Best Available Techniques for Waste Incineration can be used for assessment of plant performance from the view of energy utilization. This approach is based on evaluation of criterion Plant Efficiency. An existing incineration plant has been evaluated and results are presented and discussed. In the future, it has been expected that evaluation like this will be obligatory for every plant. The arrival of more and more sweeping environmental limits represents a driving force for retrofit. At the same time maximum heat recovery and efficient energy utilization should be required. Influence of different operational modes (type of waste incinerated, combustion temperature, air-preheating etc.) and lay-out of heat recovery system (e.g. cogeneration) on plant performance has been investigated. A mathematical model based on combination of basic auxiliary operation and simple thermodynamic models of heat engines has been created with the aid of a specific computational tool. Its conception is based on both requirements and experience coming from industry. The most serious problem of effectively running incineration plants consists in economical utilization of energy produced. Examples of integration into existing energy systems are shown and discussed.

waste to energy, waste processing, waste incineration, energy utilisation

2006

27.08.2006

ČSCHI

Prague

80-86059-45-6

17th international congress of chemical and process engineering CHISA 2006, 9th Conference on Process Integration, Modelling and Optimisation for Energy Saving and Pollution Reduction PRES 2006, Proceedings on CD ROM

15