Systémy využití energie v procesu termického zpracování odpadů

Energy recovery systems in thermal processing of wastes

conference paper

en

Energy recovery in thermal processing of waste plays an important role since it contributes to maximum utilization of energy contained in leaving flue gas. In case of utilizing energy released during thermal oxidizing (incineration of municipal solid waste (MSW) or hazardous waste) for generation of process steam, for co-generation (combined heat and power systems – CHP) we can consider the thermal processing as a specific kind of recycling. Since waste has sufficient heating value it belongs to renewable energy sources which enable to save fossil fuel as a primary energy source. Then we speak about waste to energy systems (WTE). Typical examples of units for the thermal processing of both MSW and hazardous waste are shown in the paper with the aim to evaluate main factors which indicate energy balance of the processes taking into account various regimes of operation. Basic rules of selection of the systems for energy utilization including CHP ones are specified, analyzed and illustrated through specific industrial units. Conventional methods of energy availability are discussed in the paper and analyzed. Then heat flows in the incineration plant and various factors taking into account plant efficiency and/or energy utilization rate are evaluated. Moreover, it is necessary to take into account specific features of flue gas (and/or off-gas) as a process fluid. For an optimum design of heat exchangers as equipment and integrated items a sequence "process – heat recovery system – heat exchanger" has to be taken into consideration and specific features of processes respected. A combination of intuitive design, know how and sophisticated approach based on up-to-date computational tools is shown in the paper. After selecting a convenient process for the given type of waste treatment available energy for heat recovery is evaluated and a heat recovery system designed. Novel design of air pre-heaters and special heat exchangers (e.g. those for sludge pre-heating) is shown. This approach always respects primary importance of process itself, as well as analysis aimed at heat exchangers selection and design including specific features and fouling problems.

využití energie v procesu termického zpracování odpadů hraje klíčovou roli, protože přispívá k maximálnímu využití energie výstupních spalin. V případě, že energie uvolněná během termické oxidace (spalování tuhých komunálních (MSW) nebo nebezpečných odpadů) je využita v výrobě páry pro kogeneraci, lze termické zpracování považovat za určitou formu recyklace. Protože odpad má dostatečný kalorický obsah, lze jej řadit mezi obnovitelné zdroje, které příspívají k uspoře primární energie z fosilních zdrojů. Tento systém pak lze nazvat energetické využití odpadů (WTE). V článku jsou nejprve zmíněny typické příklady jednotek pro termická zpracování MSW i nebezpečných odpadů s cílem vyhodnotit hlavní faktory, které vyjadřují energetickou bilanci procesů, přičemž jsou uvažovány různé provozní režimy. Jsou specifikována, analyzována a na příkladek z průmyslové praxe popsána základní pravidla výběru systému využití tepla, která zahrnují také kogeneraci. Dále jsou diskutovány a analyzovany metody dostupnosti energie. Následně jsou vyhodnoceny tepelné toky ve spalovnách a různé faktory pro hodnocení účinnosti zařízení a stupně využití energie. Dále je třeba vzít v úvahu specifické vlastnosti spalin jako procesního média. Pro dosažení optimálního návrhu výměníků tepla, tzn. zařízení a aparátů integrovaných do procesu jako celku, je výhodné postupovat v následujíc posloupnosti: "proces – systém využití tepla – výměník tepla". V příspěvku je ukázána kombinace intuitivního návrhu, know how a sofistikovaného přístupu založeného na moderních výpočtových nástrojích. Je-li zvolena vhodná technologie pro zpracování určitého odpadu a vyhodnoceno využitelné množství energie, provede se návrh systému využití tepla. Jsou ukázány netradiční konstrukční řešení výměníků pro předehřev vzduchu a speciálních výměníků (např. pro předehřev vzduchu). Uvedený přístup vždy respektuje význam vlastního procesu i analýzy zaměřené na volbu a návrh výměníků tepla se zohledněním specifických rysů a problémů spojených se zanášením teplosměnných ploch.

Energy recovery in thermal processing of waste plays an important role since it contributes to maximum utilization of energy contained in leaving flue gas. In case of utilizing energy released during thermal oxidizing (incineration of municipal solid waste (MSW) or hazardous waste) for generation of process steam, for co-generation (combined heat and power systems – CHP) we can consider the thermal processing as a specific kind of recycling. Since waste has sufficient heating value it belongs to renewable energy sources which enable to save fossil fuel as a primary energy source. Then we speak about waste to energy systems (WTE). Typical examples of units for the thermal processing of both MSW and hazardous waste are shown in the paper with the aim to evaluate main factors which indicate energy balance of the processes taking into account various regimes of operation. Basic rules of selection of the systems for energy utilization including CHP ones are specified, analyzed and illustrated through specific industrial units. Conventional methods of energy availability are discussed in the paper and analyzed. Then heat flows in the incineration plant and various factors taking into account plant efficiency and/or energy utilization rate are evaluated. Moreover, it is necessary to take into account specific features of flue gas (and/or off-gas) as a process fluid. For an optimum design of heat exchangers as equipment and integrated items a sequence "process – heat recovery system – heat exchanger" has to be taken into consideration and specific features of processes respected. A combination of intuitive design, know how and sophisticated approach based on up-to-date computational tools is shown in the paper. After selecting a convenient process for the given type of waste treatment available energy for heat recovery is evaluated and a heat recovery system designed. Novel design of air pre-heaters and special heat exchangers (e.g. those for sludge pre-heating) is shown. This approach always respects primary importance of process itself, as well as analysis aimed at heat exchangers selection and design including specific features and fouling problems.

Waste incineration, Heat recovery, Waste-To-Energy

2007

15.04.2007

GRETh

Le Bourget du Lac, France

2-9502555-2-3

Heat Transfer in Components and Systems for Sustainable Energy Technologies, volume 1

101–110

10