Анализ альтернативных технологий производства с позиции ресурсосбережения

 

«Одной из актуальных задач в сферах ресурсосбережения и природоохранной деятельности предприятий является эффективная утилизация отходов с минимальными воздействиями на окружающую среду. Задача решается путем модернизации мусоросжигающих агрегатов, в частности, совершенствования конструкции, применения эффективных теплоизоляционных материалов, использования вторичных энергоресурсов, автоматизации процессов, внедрения высокоэффективных горелочных устройстви технологий сжигания мусора. В настоящее время наиболее перспективной технологией является импульсное отопление агрегатов. Технология начала развиваться с 70-х гг. прошедшего столетия в черной металлургии при нагреве слитков в нагревательных колодцах» [7].

Несмотря на очевидные преимущества, данная технология не получила широкого распространения из-за отсутствия быстродействующих отсечных устройств, а также из-за того, что существующие системы автоматического управления, в первую очередь, не обеспечивали поддержания необходимого режима давления, что приводило к загазованности воздуха рабочей зоны при выбивании печных газов из печи.

На рубеже XX века импульсное отопление получило свое развитие в Европе, где широко применяется более десяти лет. В настоящее время технология начинает успешно применяться на постсоветском пространстве и в США [8-10].

В процессе развития технологии возникло два направления организации импульсного отопления.

Одно из этих направлений заключается в использовании импульсных или обычных горелочных устройств, которые периодически нагружаются в режимах «большое» – «малое» горение. Частным случаем «малого» горения является полное прекращение подачи топлива на горелку. Период переключения горелок может составлять от нескольких десятков секунд до нескольких минут и регулируется с помощью процессорного контроллера.

«Другим направлением является интенсификация горения и повышения коэффициента теплоотдачи путем создания строго периодических пульсаций давления в потоках топлива и воздуха (частотно-модулированная система). Нижний предел частоты акустического колебания при этом может составлять от 0,5-10 Гц, а верхний соответствует частотам ультразвуковых колебаний» [5].

Основными преимуществами, получаемыми при импульсном сжигании по сравнению с традиционными способами являются более точное и гибкое управление основным процессом горения, более тщательный контроль и регулирование соотношения «газ – воздух» и безопасный подвод их к горелкам.

Кроме того, повышается температурная однородность благодаря тому, что каждая горелка управляется индивидуально, а распределением горелок по зонам можно увеличить циркуляцию газа в печи. Это имеет особое значение при нагреве металла перед его дальнейшей обработкой. В результате снижаются потери металла с угаром, достигается более высокое качество изделия, появляется возможность повышения производительности агрегата.

Применение частотно-модулированной системы сжигания также способствует повышению производительности агрегата за счет увеличения конвективного коэффициента теплоотдачи.

Процесс полностью управляется компьютером. Компьютер, электронное управление и индивидуальный контроль пламени на каждой горелке позволяют обеспечить высокую безопасность работы. Потеря одного контрольного сигнала пламени по любой причине не влияет на работу других горелок в системе. Когда требуется тепло, система импульсного управления просто игнорирует любую горелку в цикле бесконтрольного сигнала пламени, и другие горелки компенсируют недостачу до тех пор, пока будет устранена причина дефектного сигнала. Управление от ЭВМ также обеспечивает автоматизированное надежное и простое начало работы печи.

Механический контроль и регулирование устранено или минимизировано. В печах периодического действия имеется возможность большего выбора в использовании различных режимов сжигания от одного процесса до следующего. Большее соотношение диапазона изменения параметра позволяет достичь более высокую скорость нагрева без ослабления контроля в пиковой точке температуры.

«Тщательный контроль и регулирование соотношения «воздух – газ» позволяет значительно сократить расход топлива. Соотношение «воздух – газ» может быть установлено очень близко к "совершенному" сжиганию (отношение 10:1) в пике температуры, как в непрерывных печах, так и в печах периодического действия. Таким образом, можно достичь экономии топлива на уровне 20-25%» [8].

«Другим результатом точного регулирования соотношения «воздух – газ» является снижение загрязнения воздуха оксидами азота. Наиболее полно технология отработана для камерных печей периодического действия в черной металлургии. Известны примеры применения импульсного отопления в Российской Федерации на стане 2000 ОАО «ММК» и в Украине на стане 1700 ОАО «ММК им. Ильича» на методических печах типа «Digital» конструкции фирмы «SteinHeurtey» (ныне «FivesStein»)» [9].

Фирма «Kromshroeder» развивала идею горелок для индивидуального импульсного сжигания, концепция которых была тщательно разработана, проверена и испытана в различных отраслях промышленности.

Наряду с имеющимися достижениями следует отметить недостаточную изученность процессов, возникающих при реализации вышеописанных технологий импульсного отопления. Опубликованные в различных источниках экспериментальные данные носят разрозненный характер и не могут служить основанием для формулирования общих рекомендаций и формирования универсальных расчетных зависимостей.

При этом представляется неопределенной сфера применения технологий импульсного отопления, в частности, для котельных агрегатов. Основной проблемой внедрения является автоматическое поддержание давления на фиксированном уровне. Возможно, что применение импульсного отопления на котлах обеспечит равномерность температурного поля, особенно в тех частях, где интенсивность теплообмена достаточно низкая (например, в углях топки).

Заключение

 

Данная работа была посвящена исследованию термических способов утилизации твердых бытовых отходов организации ООО «Альфа».

В ходе исследования был проведен анализ классификации ТБО, изучены основные методы утилизации ТБО.

Цель практики - знакомство с технологическими процессами и производствами.

В работе были рассмотрены вопросы изучения методов и способов использования на предприятии ресурсосберегающих технологий.

Изучены технология, оборудование и циклы переработки бытовых отходов предприятия.

Предложены технические мероприятия по повышению ресурсосбережения путем снижения загрязнения воздуха выбросами метана. Предложены технические мероприятия по повышению ресурсосбережения путем снижения загрязнения воздуха выбросами метана.

В перспективе ТБО могут стать неисчерпаемым видом низкокалорийного топлива в силу непрерывного массового воспроизводства их населением. Как известно, топливом принято называть любое вещество, которое способно вступать в быстропротекающий окислительный процесс (горение) с окислителем и которое по технико-экономическим соображениям целесообразно использовать для целей получения тепловой энергии в энергетических, промышленных и отопительных установках. С этой точки зрения практический интерес представляют виды топлива, отвечающие следующим требованиям:

- доступность и распространенность для массового использования;

- достаточная химическая активность топлива, обеспечивающая возникновение и поддержание процесса горения;

- обеспечение достаточного тепловыделения на единицу массы сжигаемого вещества.

Твердые бытовые отходы отвечают всем перечисленным требованиям. Если рассматривать ТБО как один из видов топлива, то следует отметить, что компонентами любого топлива являются горючие элементы и негорючие примеси, или балласт. К горючим элементам топлива относится углерод С, водород Н и горючая сера S, образующие вместе с внутренним балластом (кислородом О и азотом N) сложные химические соединения. Внешний балласт составляют зола Л и влага W. Зола — негорючий остаток, полученный после сгорания топлива, представляющая собой смесь различных минеральных веществ, находящихся в топливе. Для примера: каменный уголь содержит 4...25% золы, дрова — 0,6%. Влага является вредной примесью топлива, поскольку уменьшает долю горючих веществ, так как часть теплоты, выделяющейся при сгорании топлива, тратится на испарение влаги.