PIECE FLUIDALNE

Piece fluidalne służą przede wszystkim do spalania odpadów wilgotnych, odpadów ciekłych i osadów ściekowych oraz stałych odpadów rozdrobnionych.

Piec fluidalny stanowi pionowy cylinder. Spalanie w złożu fluidalnym odbywa się zwykle w obecności materiału inertnego, m. in. Piasku, żwiru, kamienia wapiennego, gliny stanowiących znaczną część złoża.

Zjawisko fluidyzacji polega na zawieszeniu warstwy cząstek w płynącym od dołu strumieniu powietrza.

W palenisku fluidalnym złoże składa się głównie z cząstek inertnego materiału jak popiół, piasek i ziarna sorbentu (np. sorbentu wapniowego). Materiał spalany (np. odpady, osady ściekowe) stanowi kilka % całej masy złoża

Palenisko fluidalne tworzy warstwa materiału sypkiego o różnym uziarnieniu w przedziale 20-60µm , unoszona przez przepływające od spodu powietrze. Ze względu na tak dużą różnicę uziarnienia materiału warstwy fluidalnej następuje jego segregacja. Dolną gęstą część warstwy o charakterze pęcherzykowym tworzą grube frakcje. Drobne frakcje są wynoszone z dolnej do górnej części paleniska zakończonej separatorem pyłu, z którego cząstki są zawracane ponownie do dolnej części pieca.

Powietrze do spalania w złożu fluidalnym jest rozdzielone na powietrze fluidyzujące (pierwotne) i wtórne (podawane w górną część warstwy fluidalnej)

Piece fluidalne są najbardziej zaawansowaną metodą spalania bezpośredniego.

Ze względu na strukturę warstwy fluidalnej rozróżnia się 2 rodzaje palenisk:

- piece ze stacjonarną (pęcherzykową)

-i cyrkulacyjną warstwą fluidalną.

Najczęściej stosowane są paleniska fluidalne (podział uzależniony od prędkości przepływu gazu- powietrza):

- ze złożem pęcherzykowym (stacjonarnym) - klasyczne piece fluidalne

- ze złożem cyrkulującym (cyrkulacyjnym, rotującym, burzliwo- szybkim)

Zwiększenie prędkości gazu (powietrza) wprowadzanego od dołu pieca prowadzi do stanu, w którym znaczna masa złoża zostaje wyniesiona z urządzenia, konieczne jest doprowadzenia świeżej porcji materiału inertnego lub zawracanie – recyrkulowanie ( wynoszone przez spaliny z paleniska cząstki popiołu i koksu trafiają do separatora gdzie są oddzielane od spalin i zawracane do złoża.

Dobre mieszanie, kontakt odpadów z dużą powierzchnią materiału złoża fluidalnego zapewnia pełne wypalenia przy niewielkim nadmiarze powietrza ( 25-50%). Przestrzeń nas złożem ułatwia dopalenie lotnych substancji organicznych i CO. Części lotne spalane są nad złożem, nad warstwą fluidalną (mniej spalin).

Dzięki intensywnemu mieszaniu szybkość spalania w złożu fluidalnym jest duża mimo niskiej temperatury (temp w warstwie fluidalnej nie powinna przekraczać temperatury mięknięcia popiołu). Optymalna temperatura w warstwie fluidalnej to 850°C.

Z pośród metod spalania bezpośredniego odpady mają tu najlepsze mieszanie i duży kontakt z gorącym powietrzem.

Dzięki dużej pojemności cieplnej złoża proces spalania jest mało wrażliwy na zmiany strumienia odpadów i ich właściwości palnych.

Istnieje możliwość dalszej, znacznej intensyfikacji spalania w złożu fluidalnym przez zwiększenie ciśnienia w palenisku (poprzez podawania powietrza pod ciśnieniem)

Piece do spalania odpadów o niskich właściwościach paliwowych

Prędkość powierza fluidyzującego charakteryzuje rodzaj złoża:
- złoże stałe 0,5-2 m/s

-stacjonarne złoże fluidalne 2-3 m/s

-cyrkulacyjne złoże fluidalne 3-7m/s

-transport pneumatyczny >7 m/s

WADY I ZALETY PIECÓW FLUIDALNYCH

ZALETY:

-dobra skuteczność wypalania mimo niskiej temperatury spalania (ok. 850°C)

-wyrównana temperatura złoża

-możliwość spalania paliw niskiej, jakości np. odpadów wilgotnych (dzięki dużej pojemności cieplnej złoża- rozdrobniony materiał inertny)

-mały współczynnik nadmiaru powietrza, co generuje mniejszą ilość gazów odlotowych

Mała emisja NO_x, HCl, SO₂, i CO (dzięki bezpośredniemu podawaniu sorbentów do złoża- sorbenty wapniowe w warstwie fluidalnej, dzięki możliwości kontrolowania temperatury złoża oraz dzięki podawanemu powietrza wtórnego w strefę powyżej warstwy fluidalnej)

- stosunkowo niewielka emisję NO_x z palenisk fluidalnych zawdzięcza się niskiej temperaturze spalania w złożu fluidalnym; zwłaszcza warunki panujące w cyrkulacyjnym złożu fluidalnym sprzyjają ograniczeniu emisji NO_x)

- temperatura złoża 850°C jest optymalna dla efektywności wiązania związków siarki za pomocą sorbentów wapniowych (sorbenty dodawane do paliwa, uzyskiwana sprawności odsiarczania sięga 95%)

WADY:

-technika spalania fluidalnego rozpowszechniła się w energetyce zawodowej dopiero dwie dekady temu, więc mechanizmy fluidalnego spalania nie są jeszcze całkiem poznane

-jednym z trudniejszych problemów eksploatacyjnych jest ciągłe monitorowanie temperatury; nie wszystkie odpady mogą być spalane, bo temperatura nie powinna przekraczać 900°C. Przekroczenie temperatury miękczenia materiału inertnego powoduje, że przekształca się on w szkliwo.