Milica Mladenovi}, Dragoqub Daki}, Stevan Nemoda,

Sr|an Belo{evi}, Rastko Mladenovi},

Aleksandar Eri}, Branislav Repi}

Institut za nuklearne nauke „Vin~a”, Beograd, Srbija

Ispitivawe sagorevawa istro{enih uqa i mastina poluindustrijskoj aparaturisa fluidizovanim slojem

Originalni nau~ni radUDC: 662.753-912BIBLID: 0350-218X, 34 (2008), 2-3, 147–160

Metalur{ka industrija generi{e velike koli~ine istro{enih uqa imasti (iz proizvodnog procesa pogona tople i hladne vaqaonice), ~ijeodlagawe predstavqa prob lem sa stanovi{ta za{tite `ivotne sre-dine. Po{to je toplotna mo} ovih materija mahom ve}a ili na nivoutoplotne mo}i konvencionalnih fosilnih goriva, optimalno re{eweovog problema sa ta~ke gledi{ta energetske efikasnosti i ekologije je wihovo sagorevawe i razgradwa do ne{kodqivih oblika. Me|utim, zbogneujedna~enog sastava, velikog sadr`aja balasta, a posebno velike gus-tine i viskoznosti, ove materije se te{ko mogu sagorevati u uobi~a-jenim ure|ajima za sagorevawe te~nih goriva, pa postrojewa u kojima bisagorevale, moraju biti specijalno projektovana za tu svrhu. Kao re{e-we name}e se tehnologija termi~ke dezintegracije u fluidizovanomsloju, koji omogu}ava sagorevawe materija najrazli~itijeg porekla iveoma neujedna~enog sastava, uz smawewe emisije polutanata i velikutermi~ku inertnost postrojewa.U radu su prikazani rezultati analize uzorka ispitivanog goriva is-tro{enih uqa i masti iz pogona hladne vaqaonice, dat je opis aparatu-re i eksperimentalnog postupka na poluindustrijskoj instalaciji safluidizovanim slojem, a potom i detaqan prikaz dobijenih rezultata,na osnovu ~ega je predlo`ena tehnolo{ka {ema postrojewa za ekolo{kiprihvatqivo uklawawe istro{enih uqa.

Kqu~ne re~i: istro{ena uqa i masti, fluidizovani sloj, te{ko te~no gorivo

Uvod

U svetu se godi{we proizvede preko 40 tona mazivih uqa, od ~ega se generi{e

vi{e od 60% otpadnih/iskori{}enih uqa/masti [1]. S toga su ove materije, danas, jedne

od najzastupqenijih otpadnih materija u svetu. Brojne su al ter na tive za re{avawe

problema skladi{tewa iskori{}enih maziva kao {to je regeneracija/recikla`a,

147

wihovo kori{}ewe kao sirovine za prizvodwu hidrogena (H2) [2], zatim kosago-

revawe sa drugim gorivima i wihovo kori{}ewe u energetske svrhe [3, 4], kao i pri-

marna dezintegracija i uni{tewe sagorevawem u razli~itim ure|ajima za sagorevawe.

Ukoliko je sadr`aj PCB1 i PCT1 u wima mawi od 50 ppm, istro{ena maziva se mogu

regenerisati ili upotrebiti kao gorivo, u suprotnom se moraju uni{titi sagore-

vawem2.

U pogonima hladnih i toplih vaqaonica za podmazivawe se koriste emulzije

razli~itih uqa i masti prete`no ̀ ivotiwskog porekla, neravnomernog sastava, ali

potencijalno znatne toplotne vrednosti. Odlagawe i uklawawe ovih materija

predstavqa prob lem sa stanovi{ta za{tite ̀ ivotne sredine. S obzirom na relativ-

nu fizi~ko-hemijsku sli~nost posmatranih te~nih, ali viskoznih i gustih materija

sa te{kim te~nim gorivima (TTG ‡ mazut, te{ke frakcije nafte, itd.), name}e se kao

re{ewe wihovo sagorevawe. Pri tome je, me|utim, prioritet re{avawe ekolo{kih

problema, a toplotna vrednost ispitivanih te~nih materija omogu}ava dodatnu

potencijalnu prednost kori{}ewem oslobo|ene toplotne energije u proizvodnom

procesu. S druge strane, sagorevawe ovakvih te~nih, ali viskoznih i gustih materija

neujedna~enog sastava nije lako re{iti, uz istovremeno zadovoqewe ekolo{kih

normi. Posledwih decenija pro{log veka do danas izvr{ena su i uspe{no izvedena

brojna istra`ivawa sagorevawa {irokog spektra te~nih goriva u fluidizovanom

sloju (FS). Ova istra`ivawa su ukqu~ivala sagorevawe te{kih frakcija nafte,

poput mazuta [5], asfalta i katrana [6, 7], te{kih uqa [8], emulzija na bazi bitumena

[9], zatim tara [10] i piroliti~kih uqa [11]. U radu [12] dat je pregled sagorevawa u FS

svih mogu}ih otpadnih materija po~ev{i od komunalnog otpada, poqoprivrednog

otpada, kontaminiranog zemqi{ta, opasnih i potecijalno otrovnih materija, kana-

lizacionog muqa, istro{enih uqa i masti, nusproizvoda iskopavawa ugqa, drvno-

-prera|iva~ke industrije i sl. U radu [13] poseban osvrt je dat termi~koj razgradwi

kanalizacionog muqa, koga karakteri{e, sli~no istro{enim mazivima, neujedna~en

sastav, visok sadr`aj balasta, volatila i {tetnih materija.

Imaju}i u vidu sve re~eno, od strane istra`iva~kog tima Laboratorije za

termotehniku i energetiku Instituta za nuklearne nauke „Vin~a” [14], kao opti-

malno re{ewe je predlo`ena tehnologija sagorevawe istro{enih uqa u fluidi-

zovanom sloju, uz smawenu emisiju gasovitih zaga|iva~a i ekolo{ki na~in odlagawa

pepela. Zbog ote`anog dozirawa ovog goriva (istro{enih uqa i masti) i radi ispi-

tivawa pona{awa procesa sa gorivima sa ve}im sadr`ajem vode, ispitivano gorivo

je me{ano sa vodom.

Obavqena su ispitivawa sagorevawa u dugotrajnim stacionarnim re`imima

rada tri uzorka goriva [15]:

‡ uzorak goriva ‡ istro{enog uqa iz hladne vaqaonice, bez dodatka vode,

‡ me{avina dostavqenog goriva sa 40% (masenih) vode, i

‡ me{avina dostavqenog goriva sa 50% (masenih) vode.

148

1 Polychlorinated bi phen yls C H Cl12 10– x x i polychlorinated terphenyls C H Cl18 14– x x (PCBs/PCTs) ‡ spadajuu grupu sinteti~kih organskih jediwewa na bazi hlora, poznatih pod nazivom postojani organskizaga|iva~i (per sis tent or ganic polutants – POPs). Zahvaquju}i svojoj izvanrednoj hemijskojstabilnosti i otpornosti na visokim temperaturama, {iroko su kori{}eni (1930‡1980) u elek-trici i u hidrauli~kim ure|ajima kao komponente maziva

2 Prema: Eu ro pean Di rec tive 75/439/EEC on the dis posal of waste oil

U radu su prikazani rezultati analize uzorka ispitivanog goriva, dat je

opis aparature i eksperimentalnog postupka, a potom i detaqan prikaz eksperimen-

talnih rezultata, na osnovu ~ega je predlo`ena tehnolo{ka {ema postrojewa za

ekolo{ki prihvatqivo uklawawe istro{enih uqa.

Karakterizacija goriva

Rezultati tehni~ke analize goriva ‡ istro{enih uqa i masti iz hladne

vaqaonice dati su u tabl. 1.

Rezultati fizi~-

ko-hemijskih ispitiva-

wa uzoraka istro{enih

uqa i masti iz pogona

hladne i tople vaqao-

nice [15] nedvosmis-

leno pokazuju da su sa-

dr`aj metala, PCDDs

(polihlorovani diben-

zo-p-dioksini) i PCDFs

(polihlorovani diben-

zofulani), vi{estruko

mawi od referentnih

vrednosti koje se odno-

se na opasne materije.

Hemijski sastav pe-

pela nakon sagorevawa

predmetnog goriva dat

je u tabl. 2.

Analiza uzoraka `arenog pepela dobijenog stehiometrijskim sagorevawem

istro{enih uqa i masti (sl. 1) ukazuje na to da dodavawe aditiva, prilikom

sagorevawa istro{enih emulzija, nije potrebno, s obzirom na rastresit karakter

pepela i odsustvo tragova topqewa. Ovi zakqu~ci su u skladu sa rezultatima

hemijske analize pepela nakon sagorevawa istro{enog uqa u FS (tabl. 2), koji

ukazuju na visok sadr`aj ferioksida ~ije dejstvo na pepeo je sli~no kao i aditiva, tj.

spre~ava stvarawe niskotopivih eutektikuma.

M. Mladenovi} i dr.: Ispitivawe sagorevawa istro{enih uqa i masti na ...TERMOTEHNIKA broj 2-3 ‡ godina XXXIV, 147–160 (2008)

149

Tablica 1. Tehni~ka analiza i toplotna mo} goriva

Sa vlagom uanaliti~kom uzorku

Bez vlageBez vlagei pepela

Vlaga [%] 13,21 ‡ ‡

Pepeo [%] 2,27 2,62 ‡

Sumpor ukupni [%] 0,72 0,83 ‡

Koks [%] 2,78 3,20 0,60

C-fix [%] 0,51 0,59 0,60

Isparqivo [%] 84,01 96,80 99,40

Sagorqivo [%] 84,52 97,38 100,00

Toplotna mo} goriva

Gorwa [kJ/kg] 32.133 37.024 38.018

Dowa [kJ/kg] 29.516* 34.389 34.922

* Dowa toplotna mo} sra~unata na osnovu elementarnog sastavamazuta, koji se uzima kao gorivo najsli~nije predmetnom gorivu

Tablica 2. Hemijski sastav pepela istro{enog uqa i masti nakon sagorevawa

Fe2O3 SiO2 CaO MgO MnO Al2O3 K2O Na2O Ni Cr Cu Zn Pb C S Mo Ti V P2O5

73,54 3,72 3,18 0,45 0,22 4,68 0,25 0,41 0,23 0,14 1,16 0,32 0,037 1,52 0,37 0,02 0,047 0,02 4,53

Opis aparature

Za potrebe ispitivawa podob-

nosti sagorevawa predmetnog go-

riva razvijena je eksperimental-

na aparatura za sagorevawe te~nog

goriva u FS, koja se sastoji od 3

celine:

‡ sistema za pripremu i dozi-

rawe te~nog goriva,

‡ sistema za sagorevawe u FS, i

‡ sistema za analizu gasa i ak-

viziciju temperatura.

Sistem za dozirawe ~ine dva re-

zervoara TTG (kapaciteta po 15 l),

urowena u vodi, grejanoj elek-

tri~nim greja~em (sl. 2). U wima se

me{a gorivo elektri~nim me{a-

licama. Peristalti~ka dozirna

pumpa (sa kontinualnim, elek-

tronskim regulisawem broja obr-

taja, frekventnim regulatorom)

potiskuje zagrejano gorivo iz rezervoara ka mlaznici i aparaturi za sagorevawe.

Gorivo, zagrejano na 70‡90 °C, se u FS kroz mlaznicu uvodi sa strane, koso, duboko u

sloj. Mlaznica za gorivo se sastoji od dve koaksijalne cevi [16]. TTG se uvodi kroz

unutra{wu cev, kroz koju se istovremeno uvodi i centralni vazduh (tem per a ture oko

80 °C), koji potpoma`e trans port goriva kroz mlaznicu, kao i wegovo raspr{ivawe uz

istovremeno hla|ewe mlaznice. Vod za nose}i/centralni vazduh se sastoji od duvaqke

za vazduh i greja~a snage 0,5 kW (sl. 2). Dodatno hla|ewe mlaznice posti`e se anular-

nim uvo|ewem vazduha iz okoline,

kroz drugu koaksijalnu cev [15].

Gorivo se u eksperimentalno

postrojewe uvodi sistemom za do-

zirawe goriva (7) kroz cev-mlaz-

nicu (17) u fluidizovani sloj (sl.

3). Vazduh se u FS dovodi kroz dis -

trib u tor (4). Dimni gasovi sa ~es-

ticama dogorevaju u prostoru lo-

`i{ta iznad sloja. Materijal slo-

ja ~ini kvarcni pesak sredweg

pre~nika 0,8 mm, nasipne gustine

1585 kg/m3, a visina sloja je 370 mm.

Najgrubqe ~estice pepela koje se

nisu zadr`ale u sloju se iz struje

dimnih gasova izdvajaju neposred-

no nakon izlaza iz lo`i{ta (10.1).

Dimni gasovi zatim prolaze kroz

150

Slika 1. @areni uzorak pepela dobijensagorevawem goriva

Slika 2. [ema sistema za dozirawe te~nog goriva

vazdu{ni hladwak (8), ispod kog se tako|e izdvajaju ~estice u posudu (10.2). Najfinije

~estice se uklawaju iz struje dimnih gasova u ciklonu (9). Dimni gasovi iz kojih su

uklowene ~estice se transportuju ventilatorom u atmosferu.

Pra}ewe i zapisivawe izmerenog sastava gasa i tem per a ture se obavqa

pomo}u akvizicionog sistema uz primenu softvera razvijenog u Laboratoriji za

termotehniku i energetiku Instituta za nuklearne nauke „Vin~a”.

M. Mladenovi} i dr.: Ispitivawe sagorevawa istro{enih uqa i masti na ...TERMOTEHNIKA broj 2-3 ‡ godina XXXIV, 147–160 (2008)

151

Slika 3. [ema laboratorijskog eksperimentalnog FS lo`i{ta sa dozirawem u sloj(1) ‡ duvaqka za primarni vazduh, (2.1, 2.2) ‡ merne blende, (3) ‡ elektri~ni greja~, (4) ‡vazdu{na komora sa distributorom vazduha, (5) ‡ lo`i{te sa FS (I promaja), (6) ‡ mehani~kitalo`nik ~estica (II promaja), (7) ‡ sistem za dozirawe goriva, (7.1) ‡ dozirna pumpa, (7.2) ‡duvaqka za nose}i vazduh, (7.3) ‡ greja~ za nose}i vazduh, (8) ‡ hladwak dimnih gasova, (9) ‡ciklonski otpra{iva~, (10.1‡10.3) ‡ sudovi za talo`ewe ~estica, (11) ‡ ventil, (12, 12.a) ‡boce sa propan-butanom, (13) ‡ gorionik za potpalu, (14) ‡ slavina za ispu{tawe materijalaiz lo`i{ta, (15) ‡ posuda za prikupqawe materijala iz lo`i{ta, (16) ‡ duvaqka za vazduh zahla|ewe mlaznice, (17) ‡ mlaznica

Ispitivawe podobnosti sagorevawa predmetnoggoriva u fluidizovanom sloju

Gorivo ‡ istro{ena uqa i masti iz pogona hladne vaqaonice sagorevano je u

FS u tri stacionarna re`ima i to:

‡ re`im I ‡ dostavno gorivo, bez dodatka vode,

‡ re`im II ‡ me{avina goriva i vode u odnosu 60:40%, i

‡ re`im III ‡ me{avina goriva i vode u odnosu 50:50%.

Re`im I

Gorivo je homogenizovano konstantnim me{awem elektri~nom me{alicom

i zagrejano do 70 °C. Koeficijent vi{ka vazduha se kretao u intervalu 2‡3.

Reprezentativni rezultati ispitivawa predstavqeni su dijagramima na

slikama 4‡6.

Vr{na mesta (pikovi), odnosno diskontinuiteti na dijagramima odgovaraju

trenucima ukqu~ivawa odnosno iskqu~ivawa dozirne pumpe.

Kako se sa sl. 4‡6 vidi sagorevawe je bilo stabilno, uz nisku emisiju

{tetnih gasova, a zona sagorevawa je bila sme{tena u gorwem delu FS (termoparovi

T4‡T6).

Re`im II

Gorivo je istro{eno uqe iz hladne vaqaonice pome{ano sa vodom u odnosu

60:40%.

Protok goriva: 6,5‡7 l/h.

Me{avina uqe/voda homogenizovana me{awem elektri~nom me{alicom i

zagrejana do 70 °C.

Izmereni koeficijent vi{ka vazduha: 2‡3.

152

Slika 4. Izmerenetem per a ture u lo`i{tusa fluidizovanim slojem (a)i temperaturna mernamesta (b)

Reprezentativni rezultati ispitivawa predstavqeni su dijagramima (sl.

7‡9).

Diskontinuiteti na dijagramu sa sl. 7. nastali su u trenucima preventivnog

~i{}ewa mlaznice.

Vr{na mesta na dijagramima datim na sl. 8 i 9 odgovaraju trenucima

ukqu~ivawa odnosno iskqu~ivawa analizatora gasa. I kod ovog re`ima, sli~no

prethodnom, sagorevawe je bilo stabilno, uz nisku emisiju {tetnih gasova.

M. Mladenovi} i dr.: Ispitivawe sagorevawa istro{enih uqa i masti na ...TERMOTEHNIKA broj 2-3 ‡ godina XXXIV, 147–160 (2008)

153

Slika 7. Izmerenetem per a ture u lo`i{tusa fluidizovanim slojemza re`im II (a)i temperaturna merna mesta (b)

Slika 5. Izmerene koncentracijeO2 i CO2

Slika 6. Izmerene koncentracijeCO i NO

Re`im III

Gorivo je istro{eno uqe iz hladne vaqaonice pome{ano sa vodom u odnosu

50:50%.

Protok goriva: 6,5‡7 l/h.(a)

Me{avina uqe/voda je homogenizovana me{awem elektri~nom me{alicom i

zagrejana do 70 °C.

Izmereni koeficijent vi{ka vazduha 2‡3.

Reprezentativni rezultati ispitivawa predstavqeni su dijagramima na sl.

10‡12.

154

Slika 8. Izmerene koncentracijeO2 i CO2 za re`im II

Slika 9. Izmerene vrednostikoncentracija gasova NO za re`im II

Slika 10. Izmerenekoncentracije O2 i CO2za re`im III (a)i temperaturna merna mesta(b)

Ukupni parametri sagorevawa istro{enih uqa i mastiu eksperimentima u lo`i{tu sa fluidizovanim slojem

Sredwe vrednosti parametara sagorevawa predmetnog goriva, tj. istro{enih

uqa i masti, za sva tri re`ima sagorevawa u lo`i{tu sa fluidizovanim slojem dati su u

tabl. 3 gde je l ‡ koeficijent vi{ka vazduha, L0 ‡ teorijska koli~ina vazduha potrebna

za potpuno sagorevawe jedini~ne mase goriva, i ts ‡ teorijska temperatura sagorevawa, a

kao toplotna mo} data je dowa toplotna mo} goriva.

Vi{ak vazduha dat u tabl. 3, predstavqa sredwu vrednost l, koja je visoka jer

uzima u obzir i ekstremne vrednosti l prilikom iskqu~ewa pumpe (zbog preventiv-

nog ~i{}ewa mlaznice/regulacije protoka goriva) kada se dovod goriva obustavqa

M. Mladenovi} i dr.: Ispitivawe sagorevawa istro{enih uqa i masti na ...TERMOTEHNIKA broj 2-3 ‡ godina XXXIV, 147–160 (2008)

155

Slika 11. Izmerene koncentracijeO2 i CO2 za re`im III

Slika 12. Izmerene vrednosti koncentracije gasova CO, SO2 i NO za re`im III

Tablica 3. Parametri sagorevawa istro{enog uqa u eksperimentimau lo`i{tu sa fluidizovanim slojem

mi

`eR

lL0

[m3/kg]ts

[°C]

Zapreminski sastavsuvih produkata

sagorevawa

kot

or

p i

nesaM

avi

rog

]h/gk[

kot

or

p i

nesaM

ahudzav]h/gk[

kot

or

p i

nesaM

awave

rogas ata

kudo

rp

]h/gk[

atakud

or

p an

itsuG

awave

rogas

m/gk[3 ]

}o

m ant

ol

po

T av

ir

og]gk/Jk[

CO2[%]

O2[%]

I 3,2 11,82 846 4,66 14,73 4,18 158,21 162,27 0,31 36.220

II 2,82 11,82 857 5,34 13,87 5,26 91,36 96,47 0,30 18.485

III 2,70 11,82 842 5,54 13,54 6,33 82,11 88,27 0,30 14.052

{to dovodi do naglog rasta l za kratko vreme. Ponovnim pu{tawem pumpe i dovodom

goriva sagorevawe se nastavqa sa mnogo ni`im l {to odgovara realnoj vrednosti.

U sva tri re`ima ostvarena je niska emisija {tetnih gasova u produktima

sagorevawa sa vrednostima datim u tabl. 4 (u odnosu na referentnu vrednost kiseo-

nika od 3, 7 i 11%).

Sadr`aj CO je u svim slu~ajevima znatno ni`i od standardom dozvoqenih

referentnih vrednosti, a tako|e i za NO, izuzev kada se merene vrednosti svode na

3%O2, i to u re`imu II i III. Sredwe vrednosti koncentracija NO u re`imima I, II i

III odgovaraju sredwim vrednostima vi{ka vazduha l. Ovde treba imati u vidu da je

dozirawe goriva vo|eno kvazikontinualno, tj. pumpa za gorivo je periodi~no radila,

pa je u trenucima wenog startovawa dolazilo do kratkotrajnog nagomilavawa goriva

i uslova podstehiometrijskog sagorevawa, dok u realnim uslovima, kada je dotok

goriva konstantan i l mawe, i koncentracija NO }e biti mawa. Planira se da

postrojewe za sagorevawe istro{enih uqa i masti, radi pove}awa stepena

efikasnosti kotla, ima recirkulaciju dimnih gasova sa vrha lo`i{ta, ~ime bi se, u

svakom slu~aju, sadr`aj NOx snizio.

Ispitivawe sastava inertnog materijala fluidizovanog sloja

Materijal sloja ~ini kvarcni pesak sredweg pre~nika 0,8 mm, nasipne gus-

tine 1585 kg/m3. Visina sloja je 370 mm. Nakon sagorevawa u tri dugotrajna stacio-

narna re`ima dobijen je hemijski sastav pepela i peska dat u tabl. 5.

156

Tablica 4. Sredwi sadr`aj {tetnih gasova u produktima sagorevawaistro{enog uqa u lo`i{tu sa fluidizovanim slojem

Referentnevrednosti

O2 [%]*Re`im

Izmerene vrednosti[mg/m3]

Referentne vrednosti**

[mg/m3]

CO NONO

(svedeno na NO2)CO

NO (svedeno na NO2)

3

I <50 <200 <410

250

450II »0 »300 <615

III »0 <240 <492

7

I <39 <155 <319

1000II »0 »233 <478

III »0 <187 <382

11

I <28 <111 <227

500II »0 »166 <341

III »0 <133 <273

* Referentna vrednost O2 za lo`i{ta sa sagorevawem: (1) ‡ u fluidizovanom sloju 7%,(2) ‡ biomase 11%, i (3) ‡ te~nih i gasovitih goriva 3%

**Pravilnik o grani~nim vrednostima emisije, na~inu i rokovima merewa ievidentirawa podataka, Ministarstvo za{tite `ivotne sredine Republike Srbije

^estice sakupqene na mestima separacije ~vrstih ~estica, po toku dimnihgasova, sadr`e sve mawe SiO2 odnosno peska, a pove}ava se sadr`aj pepela bogatogferioksidima, tako da na kraju procesa izdvajawa ~estica iz dimnih gasova imamofin, ~ist lete}i pepeo bez peska iz fluidizovanog sloja. Zapa`a se mali sadr`ajoksida kalijuma u pepelu, {to je pogodno sa stanovi{ta sinterovawa materijalasloja (K2O sni`ava temperaturu topqewa pepela). Sli~no va`i i za sadr`aj Na2O.

Predlog tehnolo{kog postupka za termi~kudezintegraciju goriva

Gorivo bi se skladi{tilo u rezervoaru, snabdevenom greja~ima za razgre-vawe. Gorivo bi se transportovalo pumpom do mlaznice, kroz koju bi se uz pomo} za-grejanog vazduha uduvavalo u fluidizovani sloj.

Potpala bi se vr{ila gasom (iz gasne stanice ili boce), a za podr{ku vatrimo`e se neposredno iznad sloja uvoditi lako lo`-uqe, koje se do mlaznice kroz kojuse uvodi, transportuje pumpom. Predvi|ena je i mogu}nost uvo|ewa lakog lo`-uqaili gasa u sam sloj.

Pri vrhu lo`i{ta sa fluidizovanim slojem nalazila bi se komora sa gasnim gorionikom i razmewiva~em toplote dimni gas ‡ voda, tzv. sekundarna komora zadogorevawe. Ova komora sa gasnim gorionikom slu`i da se na visokim tem pera-turama sagore eventualno preostale {tetne materije. Konkretno tehnolo{ko re{e-we komore za dogorevawe, odnosno kolike su tem per a ture potrebne (900‡1200 °C) zadogorevawe-spaqivawe materija nesagorelih u sloju i iznad wega, kao i potrebanvremenski in ter val zadr`avawa gasa u zavisi od karakterizacije goriva prema ev-ropskim standardima3.

Zagrejana voda iz razmewiva~a mo`e da se koristi u nekom tehnolo{kom

procesu ili kao dopuna u postoje}em sistemu potro{a~a tople vode (koja se koristi

za grejawe i druge svrhe).

M. Mladenovi} i dr.: Ispitivawe sagorevawa istro{enih uqa i masti na ...TERMOTEHNIKA broj 2-3 ‡ godina XXXIV, 147–160 (2008)

157

Tablica 5. Sastav inertnog materijala fluidizovanog slojaposle dugotrajnog sagorevawa u sloju

UzorakFe2O3

[%]SiO2

[%]CaO[%]

MgO[%]

Al2O3

[%]K2O[%]

Na2O[%]

S[%]

TiO2

[%]P2O5

[%]

Pesak sloja 0,98 94,98 1,12 0,12 0,28 0,19 0,28 0,039 0,10 0,50

Separator I 6,96 81,68 2,38 0,48 2,01 0,77 0,2 0,25 0,21 0,65

Separator II 16,25 41,04 14,34 1,93 9,76 3,13 0,68 3,13 0,42 0,62

Ciklon 53,19 12,85 8,67 1,32 4,56 0,76 0,56 2,30 0,34 0,41

3 Uredbom evropskog parlamenta i Saveta 1774/2002 izvr{ena je kategorizacija `ivotiwskihotpadnih materija. Direktiva 2000/76/EC pokriva insineracijska i koinsineracijska postrojewa

Dimni gasovi bi se transportovali do otpra{iva~a tj. filtera, gde se iz

wih uklawaju ~estice. Otpra{iva~ (fil ter, ciklon ili multiciklon) mo`e biti

razli~ite konstrukcije u zavisnosti od `eqenog stepena izdvajawa ~estica.

^estice pepela iz sloja, kao i ~estice prikupqene u otpra{iva~u, ulaze na-

novo u tehnolo{ki proces proizvodwe ~elika zbog visokog sadr`aja Fe2O3 u pepelu.

Predlo`eno tehnolo{ko re{ewe ne samo da re{ava prob lem odlagawa is-

tro{enih uqa i masti na ekolo{ki prihvatqiv na~in, ve} istovremeno omogu}ava

wihovo iskori{}ewe u energetske svrhe kao goriva sa izra`enim energetskim

potencijalom.

Zakqu~ak

Na osnovu izvedenih eksperimenata sagorevawa istro{enih uqa i masti u

dugotrajnim stacionarnim re`imima mo`e da se zakqu~i slede}e:

‡ sagorevawe istro{enih uqa i masti u dugotrajnim stacionarnim re`imima je

mogu}e,

‡ ostvareno je stabilno, kontinualno dozirawe i dugotrajno, stacionarno sagore-

vawe,

‡ ostvareno je efikasno sagorevawe me{avine ovog goriva i vode, ~ak su parametri

sagorevawa povoqniji prilikom kori{}ewa me{avine ovog goriva i vode sa sta-

novi{ta emisije CO,

‡ zona intenzivnog sagorevawa je locirana unutar fluidizovanog sloja uz inten-

zivan prenos toplote i mase,

‡ ostvarena je niska emisija {tetnih gasova u produktima sagorevawa, za ugqen mo-

noksid daleko mawa od dozvoqene, a za NO mawa ili blizu grani~nih vrednosti

(tabl. 3). Daqe smawewe sadr`aja NO u dimnim gasovima je mogu}e:

‡ smawewem vi{ka vazduha (recirkulacijom dimnih gasova),

‡ smawewem maksimalne tem per a ture dimnih gasova, i

‡ kori{}ewem ove tehnologije sagorevawa mogu}e je odlagawe pepela na eko-

lo{ko prihvatqiv na~in i to vra}awem pepela u proces proizvodwe ~elika.

Predlo`eno re{ewe je vi{estruko korisno jer ne samo da re{ava prob lem

odlagawa istro{enih uqa i masti na ekolo{ko prihvatqiv na~in ve} istovremeno

predla`e wihovo iskori{}ewe u energetske svrhe kao gorivo sa izra`enim energet-

skim potencijalom.

Zahvalnost

Rad je nastao kao rezultat istra`ivawa na projektu Energetski efikasno

spaqivawe taloga iz rezervoara sirove nafte na ekolo{ko prihvatqiv na~in,

NPEE 232004, Ministarstva nauke Republike Srbije.

Literatura

[1] Fuentes, M. J., Font, R., Gomez-Rico, M. F., Mar tin-Gullon, I., Py rol y sis and Com bus tion ofWaste Lu bri cant Oil from Die sel Cars: De com po si tion and Pol lut ants, J. Anal. Appl. Py rol y sis,79 (2007), 1-2, 215-226

158

[2] Ramasamy, K. K., Raissi, A. T., Hy dro gen Pro duc tion from Used Lu bri cant Oils, Ca tal y sis To -day, 129 (2007), 3-4, 365-371

[3] Schnei der, D. R., Bogdan, @., Efect of Heavy Fuel Oil/Nat u ral Gas Co-Com bus tion on Pol lut -ant Gen er a tion Retro fit ted Power Plant, Applied Ther mal En gi neer ing, 27 (2007), 11-12,1944-1950

[4] An dre, R. N., Pinto, F., Franco, C., Dias, M., Gulyurtlu, I., Matos, M. A. A., Cabrita, I.,Fluidized Bed Co-Gasi fi ca tion of Caal and Ol ive Oil In dus try Wastes, Fuel, 84 (2005), 12-13,1635-1644

[5] Miccio, F., Okasha, F. M., Fluidized Bed Com bus tion and Desulfurization of a Heavu Liq uidFuel, Chem i cal En gi neer ing Jour nal, 105 (2005), 3, 81-89

[6] Legros, R., Betreton, C. M. H., Lim, C. J., Li, H., Grace, J. R., An thony, E. J., Com bus tionChar ac ter is tics of Diferent Fu els in Pi lot Scale Cir cu lat ing Fluidized Bed Combuster, Pro -ceed ings, 10th In ter na tional Con fer ence on FBC, San Fran cisco, Cal., USA, 1989, Vol. 2,661-666

[7] Legros, R., Lim, C. J., Betreton, C. M. H., Grace, J. R., Cir cu lat ing Fluidized Bed Com bus -tion of Pich De rived from Heavy Oil Up grad ing, Fuel, 70 (1991), 12, 1465-1471

[8] Beacham, B., Mar shall, A. R., Ex pe ri ences and Re sults of Fluidized Bed Com bus tion Plant atRenfrew, Jurnal of In sti tute of En ergy, June 1979, 59-64

[9] Miccio, F., Miccio, M., Repetto, L., Traniello, G. A., Dis per sion and Combustion of a Bi tu -men-Based Emul sion in Bub bling Fluidized Bed, Pro ceed ings, 15th International Conferenceon FBC, 1999, pa per no. FBC99-0141, Sa van nah, Geo., USA

[10] Kerr, K., Rob ert, S. D., Fluidized Bed In cin er a tion of Acid Tar Wastes, Ap plied En ergy, 35(1990), 3, 189-243

[11] Deguchi, A., Hoseda, H., Miura, M., Hirama, T., Nisizaki, H., Fluidized Bed Com bus tion ofthe Py rol y sis Oil from Mu nic i pal Waste, Nenryo Kyokai Shi Jour nal, 63 (1984), 12, 1066-1070

[12] Saxena, S. C., Jotchi, C. K., Fluidized Bed Inciniration of Waste Ma te ri als, Prog. En ergyCombust. Sci., 20 (1994), 4, 281-324

[13] Werther, J., Ogada, T., Sew age Sludge Com bus tion, Prog. En ergy Cumbust. Sci., 25 (1999), 1,55-116

[14] Oka, S., Grubor, B., Stawe razvoja kotlova sa sagorevawem u cirkulacionomfluidizovanom sloju, Interni izve{taj IBK-ITE-645, Beograd-Vin~a, novembar1987.

[15] Mladenovi}, M., Nemoda, S., Belo{evi}, S., Daki}, D., Mladenovi}, R., Eri}, A.,Parika, M., Repi}, B., Ispitivawe sagorevawa istro{enih uqa i masti u fluidi-zovanom sloju pri dugotrajnom stacionarnom re`imu na poluindustrijskoj apara-turi, Institut za nuklearne nauke „Vin~a”, Beograd, 2007.

[16] Mladenovi}, M., Nemoda, S., Belo{evi}, S., Daki}, D., Mladenovi}, R., Eri}, A., Pa -prika, M., Repi}, B., Konstrukcija mlaznice za ubrizgavawe te{kog naftnog goriva(TNG) u fluidizovan sloj, koncepcija postrojewa za sagorevawe TNG-a i rekonstruk- cija postoje}e eksperimentalne instalacije sa FS, Institut za nuklearne nauke„Vin~a”, Beograd, 2006.

M. Mladenovi} i dr.: Ispitivawe sagorevawa istro{enih uqa i masti na ...TERMOTEHNIKA broj 2-3 ‡ godina XXXIV, 147–160 (2008)

159

Ab stract

In ves ti ga tion of Fluidized Bed Com bus tion ofUsed Oils and Greases on a Semi-In dus trial Fa cil ity

by

Milica MLADENOVI], Dragoljub DAKI], Stevan NEMODA,Srdjan BELO[EVI], Rastko MLADENOVI],Aleksandar ERI], and Branislav REPI]

Lab o ra tory for Ther mal En gi neer ing and En ergy,Vin~a In sti tute of Nu clear Sci ences, Bel grade, Ser bia

Met al lur gi cal in dus tries gen er ate a great amount of waste lu bri cants (from thepro duc tive pro cess of cold and warm roll ing mills), the de po si tion of which rep re sents aprob lem from the en vi ron men tal point of view. Since the heat ing value of these mat ters issub stan tially higher or on the same level as the heat ing value of con ven tional fos sil fu els,the op ti mal so lu tion of this prob lem, from the en ergy effeciency and en vi ron men talpoints of view, is their com bus tion and dis in te gra tion to harm less forms. How ever,non-uni form com po si tion, high con tents of im pu ri ties (wa ter, min eral mat ter), and es pe -cially high den sity and vis cos ity, makes these sub stances very dif fi cult to be in cin er ated incom mon liq uid fuel com bus tion fa cil i ties (fur naces, boil ers), there fore these fa cil i tiesmust be de signed par tic u larly for that pur pose. The so lu tion is ther mal dis in te gra tion ofwaste lu bri cants in the fluidized bed, which en ables mat ters of quite dif fer ent or i gin andnon-uni form com po si tion to be in cin er ated, with de creas ing the emis sion of pol lut antsand a high ther mal in er tia of the fa cil ity.

In this pa per, the re sults of the anal y sis of ex am ined fuel sam ple are shown and ade scrip tion of the fa cil ity and the ex per i men tal pro ce dure is given, fol lowed by a de tailedsur vey of ex per i men tal re sults, based on which a tech no log i cal scheme of the fa cil ity foren vi ron men tally friendly re moval of used oils has been pro posed.

Key words: used lu bri ca tion oil, fluidized bed, heavy liq uid fuel

Odgovorni autor / Cor re spond ing au thor (M. Mladenovi})E-mail: mica@vin.bg.ac.yu

160