Laboratorium z Metod Utylizacji Odpadów
Spalanie odpadów w warunkach domowych
Skład sekcji:
Mateusz Skolik
Bartłomiej Rutczyk
Marcin Kempny
Maciej Kawaler
Gliwice dn 16.10.2014 Wojciech Marcinkowski
Wstęp teoretyczny:
W kotle CO procesy spalania służą do podgrzania czynnika obiegowego, najczęściej wody, do temperatury wyższej od temperatury otoczenia w celu nagrzania pomieszczeń podłączonych do instalacji. Kotły takie wykorzystują paliwo ciekłe (olej opałowy), gazowe (gaz ziemny), lub stałe. W przypadku paliw stałych, najczęściej węgla, drewna, koksu czy w niektórych przypadkach różnego rodzaju odpadów, stosuje się ruszty stałe z dopływem powietrza zasilającego spod rusztu.
Temperatura spalin w kotłach może przewyższać temperaturę czynnika na wyjściu. Ma to związek ze składem spalin i niekorzystnym wpływem ich składników takich jak tlenki siarki czy para wodna na żywotność kotła. Wysoka temperatura spalin zapobiega ich osadzaniu się czy skraplaniu na powierzchni narażonej na korozję, takiej jak przewody kominowe.
Dla przykładowego kotła wodnego, gdzie wymiana ciepła z komorą spalania odbywa się współprądowo określono parametry:
-Temperatura spalania: 800ºC
-Temperatura wody zasilającej: 40ºC
-Temperatura wody na wylocie: 60ºC
-Temperatura spalin: 150-200ºC
Analizę składu spalin dokonuje się analizatorem połączonym z kanałem wylotu spalin kotła za pomocą węża grzewczego zachowującego stałą temperaturę ~150ºC. W analizatorze zmniejsza się wilgotność dzięki usuwaniu pary przez jej skroplenie ogniwem termoelektrycznym Peltiera i wypompowanie pompą perystaltyczną. Sam analizator nie jest więc w stanie zbadać stężenia H2O w gazach spalinowych.
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia było zbadanie składu spalin z kotła centralnego ogrzewania i ich zmian w czasie. Łącznie 10 pomiarów w odstępach t = 10min. Badanymi wielkościami były:
Stężenia:
O2 [%]
CO2 [%]
CO [ppm]
NO2 [ppm]
SO2 [ppm]
Przebieg ćwiczenia:
Do rozpalonego kotła włożono tygielek wypełniony tworzywem, i rozpoczęto spalanie.
Pomiarów składu spalin dokonano w odstępach 10 minutowych za pomocą analizatora spalin podłączonego do kanału wylotu spalin z kotła. Wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli.
Wyniki pomiarów:
| czas | O2 | CO | CO2 | NO2 | SO2 |
|---|---|---|---|---|---|
| [min] | [%] | [%] | [ppm] | [ppm] | [ppm] |
| 1 | 21 | 0 | 0 | 4 | 0 |
| 1,5 | 20 | 1500 | 1 | 4 | 0 |
| 2 | 18 | 3000 | 3 | 4 | 0 |
| 2,5 | 16 | 4500 | 5 | 4 | 0 |
| 3 | 14 | 6000 | 7 | 4 | 0 |
| 3,5 | 12 | 7500 | 9 | 4 | 0 |
| 4 | 10 | 9000 | 11 | 4 | 0 |
| 4,5 | 8,5 | 9800 | 12,5 | 4 | 0 |
| 5 | 7 | 10000 | 14 | 4 | 0 |
| 5,5 | 6,5 | 9500 | 14,5 | 4 | 0 |
| 6 | 7 | 8400 | 14 | 4 | 0 |
| 6,5 | 8,5 | 6700 | 12,5 | 4 | 0 |
| 7 | 10 | 5200 | 11 | 4 | 0 |
| 7,5 | 12 | 4000 | 9 | 4 | 0 |
| 8 | 14 | 3000 | 7 | 4 | 0 |
| 8,5 | 16 | 2000 | 5 | 4 | 0 |
| 9 | 18 | 1200 | 3 | 4 | 0 |
| 9,5 | 20 | 600 | 1 | 4 | 0 |
| 10 | 21 | 0 | 0 | 4 | 0 |
Wykres zawartości O2 i CO2 w spalinach:
Wykres zawartości CO w spalinach:
Wykres zawartości NO2 w spalinach:
Wnioski:
Ilość dwutlenku azotu w spalinach nie zmienia się podczas całego procesu spalania, co dowodzi, że dwutlenek azotu nie bierze udziału w reakcji spalania.
Wykres zawartości tlenku węgla w spalinach przyjmuje kształt zbliżony do paraboli, a maksimum (około 10 000 ppm) w połowie czasu spalania, czyli po około 5 min.
Wykresy zawartości tlenu w spalinach ma kształt paraboli z minimum 6,5% występującym po 5,5min spalania.
Wykres zawartości dwutlenku węgla w spalinach ma kształt paraboli z maksimum 14,5ppm występującym po 5,5min spalania.
Wykres zawartości tlenu w spalinach zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do wykresu zawartości dwutlenku węgla.
Wzrost zawartości CO i CO2, jak i spadek zawartości O2 w spalinach spowodowany jest odparowaniem części lotnych i późniejszym spalaniem ich gazów. Po wypaleniu części lotnych parametry spalin wracają do początkowych.