Testování experimentálního zařízení spaliny-kal

Testing of Experimental Heat Exchanger Flue Gas - Sludge

conference paper

en

Sludge is a suitable alternative fuel, and can be combusted without auxiliary fuel. To achieve this target, heating value of sludge needs to be increased. Thus the water content of sludge needs to be reduced. In literature low thermal disintegration is named to be one suitable possibility reducing water content of sludge. In case of thermal sludge utilization, heat can be withdrawn from flue gas and transferred into sludge. Transferring heat from flue gas into sludge can be done by means of flue gas – sludge heat exchanger or water – sludge heat exchanger. Existing heat exchanger in sludge applications are mostly used for heat recovery or digester pre heating. Thus existing heat exchangers are designed for small temperature differences across the fluids. In flue gas – sludge application fouling on the sludge side was considered to be a serious problem. Thus tests had to be carried out to evaluate if fouling is a serious problem at obtained temperature differences. For this purpose an experimental heat exchanger "flue gas – sludge" was designed and tested. To evaluate former measured sludge properties, heat transfer was also determined analytically as well as in CFD model and compared with the experimental data. The results are presented in tables, diagrams and pictures.

Oblast čištění odpadních vod je (společně s mnoha dalšími) ovlivňována členstvím České republiky v Evropské unii. V minulých letech se v návaznosti na požadavky EU zvýšil počet čistíren odpadních vod (ČOV) a s tím je také spojen nárůst množství vyprodukovaných kalů. Nakládání s čistírenskými kaly představuje z hlediska ekologie i provozních nákladů velice významnou část celého procesu čištění odpadních vod. Jedním z možných způsobů nakládání s kaly je i jejich termické zpracování a to především spoluspalování v cementárnách a elektrárnách nebo přímé spalování. V České republice však není termický způsob nakládání s kaly z komunálních ČOV zastoupen. Energetické využití kalu je možné za předpokladu vysokého podílu sušiny kalu, vysoké výhřevnosti kalu a efektivního využití energie uvolněné z procesu spalování. Z tohoto důvodu je v rámci výzkumného záměru MŠMT č. MSM 0021630502 "Ekologicky a energeticky řízené soustavy zpracování odpadů a biomasy" prováděn výzkum vlivu teploty na účinnost odvodňování kalů během odstřeďování. Pro ohřev čistírenských kalů před vstupem do odstředivky je vyvíjen nový výměník tepla "spaliny – kal", který může zvýšit energetickou efektivitu zařízení pro termické zpracování kalů. Pro získání informací o možnostech ohřevu kalů pomocí spalin bylo přistoupeno k realizaci experimentálního výměníku tepla s jednoduchou trubkovou konstrukcí. Článek se zabývá návrhem experimentálního okruhu výměníku tepla "spaliny-kal", přípravou a realizací experimentu včetně vyhodnocení naměřených dat. Dále budou ověřeny matematické modely použité při návrhu experimentálního výměníku a provedena analýza proudění a tepelná a hydraulická analýza pomocí CFD (Computational Fluid Dynamics) v programu FLUENT.

Sludge is a suitable alternative fuel, and can be combusted without auxiliary fuel. To achieve this target, heating value of sludge needs to be increased. Thus the water content of sludge needs to be reduced. In literature low thermal disintegration is named to be one suitable possibility reducing water content of sludge. In case of thermal sludge utilization, heat can be withdrawn from flue gas and transferred into sludge. Transferring heat from flue gas into sludge can be done by means of flue gas – sludge heat exchanger or water – sludge heat exchanger. Existing heat exchanger in sludge applications are mostly used for heat recovery or digester pre heating. Thus existing heat exchangers are designed for small temperature differences across the fluids. In flue gas – sludge application fouling on the sludge side was considered to be a serious problem. Thus tests had to be carried out to evaluate if fouling is a serious problem at obtained temperature differences. For this purpose an experimental heat exchanger "flue gas – sludge" was designed and tested. To evaluate former measured sludge properties, heat transfer was also determined analytically as well as in CFD model and compared with the experimental data. The results are presented in tables, diagrams and pictures.

výměník tepla, čistírenský kal, CFD model

heat exchanger, sewage sludge, CFD model

2007

15.10.2007

ČSCHI

Praha

80-86059-47-2

Sborník 54. konference chemického a procesního inženýrství CHISA 2007

1

8