Сжигание или сжигание твердых отходов проходит в несколько этапов. Вода сначала вытесняется из несгоревших отходов за счет тепла, выделяемого горящим поблизости материалом или от вспомогательной горелки. Когда отходы нагреваются, углерод и другие вещества выделяются и превращаются в горючие газы. Это называется газификацией. Затем эти газы могут смешиваться с кислородом. Если температура внутри камеры сгорания достаточно высока и поддерживается в течение достаточно длительного периода времени, горячие газы полностью превращаются в водяной пар и двуокись углерода, которые затем выбрасываются в воздух. Если температура внутри камеры сгорания недостаточно высока, а время горения слишком короткое, полное преобразование горючих газов не происходит, и видимый дым выходит в воздух. Еще один результат сжигания при низких температурах – образование загрязняющих веществ, которых изначально не было в отходах. Этот процесс известен как синтез de novo. В результате этого процесса могут образовываться диоксины, фураны и другие сложные химические загрязнители.
Зола, образующаяся при сгорании, имеет форму летучей золы или зольного остатка. Летучая зола – это мелкие частицы, уносимые в виде дыма, а зольный остаток – это негорючий и несгоревший материал, который остается после завершения сжигания. Тип и количество загрязняющих веществ в летучей золе и зольном остатке зависят от того, какие отходы сжигаются, и от полноты процесса сжигания.
Полнота сгорания определяется всеми следующими факторами:
Температура
Возникающая температура зависит от теплотворной способности отходов и вспомогательного топлива, конструкции печи для сжигания или сжигания, подачи воздуха и регулирования горения. Для полного сгорания необходимы высокие температуры. Как правило, температура, превышающая 650 ° C при выдержке 1-2 секунды, вызывает полное сгорание большинства пищевых продуктов и других бытовых отходов. Разделение отходов требуется при использовании методов, которые обычно не позволяют достичь этих температур. Двухкамерные инсинераторы, которые предназначены для сжигания сложных смесей отходов, опасных отходов и биомедицинских отходов, должны обеспечивать температуру выше 1000 ° C и время выдержки не менее одной секунды, чтобы обеспечить полное сгорание и минимизировать выбросы диоксинов и фуранов. Когда будут достигнуты эти высокие температуры и время выдержки, отходы будут полностью сожжены, а концентрация золы, дыма и загрязняющих веществ будет сведена к минимуму.
Поскольку температура выхлопных газов меняется от окружающей до более чем 1000 ° C каждый раз, когда используется установка для сжигания отходов, редко рекомендуются дополнительные системы контроля загрязнения воздуха с испарительными градирнями и скрубберами. Однако может возникнуть необходимость использовать эти системы с большими установками для сжигания с непрерывной подачей, если регулирующие органы требуют дополнительной очистки выхлопных газов.
Время выдержки
Полное сгорание требует времени. Время выдержки, иначе известное как время удерживания или время пребывания, представляет собой отрезок времени, доступный для обеспечения полного смешивания воздуха и топлива и, таким образом, полного сжигания отходов. Низкие температуры, низкая теплотворная способность отходов и пониженная турбулентность требуют увеличения времени выдержки для завершения процесса сгорания.
Турбулентность
Турбулентное смешение горючих газов с достаточным количеством кислорода необходимо для обеспечения хорошего контакта между горящими отходами и поступающим воздухом. Это поможет достичь высоких температур, при которых отходы могут быть полностью сожжены. На количество перемешивания влияют форма и размер камеры сгорания, а также то, как нагнетается воздух. Пассивная противопожарная вентиляция, достигаемая при открытом сжигании, не обеспечивает достаточной турбулентности для сжигания самых разных отходов. Кроме того, важно не переполнять камеру сгорания, так как поток воздуха может быть заблокирован, а количество турбулентности еще больше уменьшится. Более совершенные конструкции сжигания обеспечивают эффективную турбулентность за счет принудительного ввода воздуха непосредственно в горячие зоны.
Состав отходов
Теплотворная способность, влажность и химические свойства отходов влияют на процесс горения и загрязняющие вещества, содержащиеся в образующемся дыме и золе. Чем выше достигаются температура горения, время выдержки и турбулентность, тем меньше влияние состава отходов на полноту горения.