Seria : ENERGETYKA z. 97 Nr kol. 1011 ZESZYTY NAUKOWE P O L IT E C H N IK I Ś L IS K IE J 1 9 8 7
Teresa ŁOZOWICKA-STUPNICKA Zbigniew PIETRZYK
Instytut Inżynierii Sanitarnej i Ochrony środowiska Politechniki Krakowskiej
M O D E L SYSTEMU EKSPLOATACYJNEGO SPALARNI ODPADOw KOMUNALNYCH
Streszczenie. W ertykule przsdstewiono model systemu eksploatacyjnego spalarni odpadów komunalnych uwzględniający powiężenia transportowe oraz alamanty pojemnościowa, jakimi aę zasobnia odpadów lub żużla oraz składowiska. Przadatawlono m o żli
wości uzyskania poprawy funkcjonowania oraz wydajności spalarni poprzez odpowiedni dobór przepustowości oraz pojemności systemu, uwzględniaJęcy losowy charakter procesu powstawania odpadów przy wysokiej wartości współczynnika nierównomiernoścl.
OZNACZENIA
- zasób materiału zgromadzony w systemie w chwili t, m 4 ,
- pojemność systemu, tj, maksymalna w a r tość zasobu, który moża być zgromadzony w systemie, m 1 ,
- natężania dostaw w chwili t, m 3/s, - natężania odbioru w chwili t, m 3/s,
- przepustowość systemu, tj. maksymalny przepływ realizowany w systemie, m 3/s.
- miara nierównomiernoścl dostaw,
ED^ - - wsrtość średnia dostaw odpadów eetymowena na podstawia dostaw z długiego okresu działania systemu,
i. WST^P
Eksploatacja oraz zwięzana z nlę wydajność spalarni odpadów
komunalnych zależę nie tylko od parametrów 1 wydajności poszczególnych urzędzeń, z których najważniejszymi sę paleniska, lecz również od
* /»/
V /t/
%
/ * / 9 * / VQ8 /*/
* / * /
508 T.Łozowicka-Stupnicka, Zb.Pietrzyk
struktury systamu transportowego orez urządzeń towarzyszących.
Procesy powstewenle odpadów komunalnych 1 Ich transportu z punktów gromadzenia do obiektów utylizacji 1 unieszkodliwiania charakteryzują slą dużą nierównomiernością związaną z wieloma czynnikami, np. zależą od waru n k ó w a t m o s f a r y c z n y c h , pór roku, przemieszczenie sezonowego
ludności, ruchu turyotycznago itp, Dlatego konieczny Jeet dobór właściwej struktury eystemu eksploatacyjnego a p e l a m i uwzględniający nierównomierny proces powstawania odpadów, obejmujący rozwiązanie transportowe z odpo
wiednio dobranymi elementami pojemnościowymi.
2. M O DEL SYSTEMU
Schemat systaau oksploatacyjno-trenaportowego spalarni odpadów komunalnych pokazano na rysunku 1,
Systemy transportowe, najogólniej ujmując, tworzone są z elementów przemieszczających materiały /o działaniu dyskretnym lub ciągłym/ oraz elementów pojemnościowych, umożliwiających ich gromadzenie /zasobniki, składowiska/. Stosowanie elementów pojemnościowych i ich odpowiedni dobór pozwala na dopasowanie struktury systemu transportowego do wyaagaó narzuconych przez proces dostaw przemieszczanych materiałów orez wymagań związanych z procesami technologicznymi. Unika się również konieczności przewymiarowanie wydajności urządzeń transportowych wyni
kającej zarówno z zakłóceń i nlerównomlernoścl dostsw. Jak i z nierówno- mierności i zakłóceń procesów tec h n o l o g i c z n y c h .
Elementy pojemnościowe systemu gromadzą chwilowy nadmiar materiału, który wykorzystywany Jest w okresach jego braków.
Związek miądzy ilością gromadzonego materiału i wydajnością transportu, gdy przepływ materiału opisany jest funkcjami qrf i qw . opisać można równaniem bilansu materiałów:
. qd /,/ . qw /t/ /,/
przy ograniczeniach :
0 < z / t / < V /t/ /2/
Modal systemu eksploatacyjnego spalarni.
i r <5 d 1 i
1Proces powstawania odpaddw komunalnych losowy
odpady
«1fefckkogąbary toW8
Stacha rozdrabn.
Segregacje odpadków
Składnice JE
surowców wtdmych
Odbidr surowcdw wtórnych
X
Z o t o b n i a Suwnice chwytakowe
X
R u s z t y Pale
niska
I r * >n i<
n kL
S ta cje przeróbki
kutio
10
Procesy dyskretne
Element
pojemnościowy
Proces dyskretny
Procesy ' c ią g le
Zasobnik
12Zasobnik
11żużla złomu .
ii ;r 21 str»<lkl 13
Odbiorcy złomu
Elementy pojemnościowe
Proces
dyskretny
Elementy
pojemnościowe
510 T.Łozowicke-Stupnlcke, Z b .Pietrzyk
Rys. 1. Schemat systemu eksploatscyjno-transportowego spalarni odpadów komunalnych.
1. Źródła powstawania odpadów komunalnych 2. Transport odpadów do spalarni /samochodowy/
2a. Transport odpadów wielkogabarytowych /samochodowy/
3. Stacja rozdrabniania odpadów wielkogabarytowych 4. Ewentualna urzędzanla do segregacji odpadów 5. Składnica surowców wtórnych
6. Zasobnia spalarni 7. Suwnica chyjytakowe 8. Paleniska, ruszty 9. Transport Żużle
10. Stacja przeróbki żużla, oddzielanie złomu, oddzielania żużli o róZnej granulacji
11. Zasobniki złomu 1 żużla 12. Zasobniki złomu i żużla 13. Transport złomu i żużla 14. Transport złomu 1 żużla 15. Wysypisko żużla
Fig. 1. Diagram of operation-transport system of a municipal waste incineration plant
1. Sources of municipal wastas
2. Waste transport to an incineration plant /by trucks/
2a. Large dimension wastas fragmentation 3. Large dimensions wastas fragmantation 4. Optional devices for waste segregation
5. St rage yard for recycled materials from refuse 6. Incineration plant storage bln
7. Ovarhaead crane 8. Furnaces, grates
9 .
Slog transport10. Slag processing plant, scrap separation. Various granulation slags separation
11. Storage bins 12. Storage bins
13. Transport of scrap and slag 14. Transport of scrap and slag 15. Slag dumping ground
System transportowy dysponujący wysterczajęcymi wielkościami przepu
stowości oraz pojemności Jest w stenie zapewnić odbiór dostaw baz zakłócać, równomierne prowadzenie procesów technologicznych przy opty
malnej wydajności spalarni. Z zależności /!/ oraz po uwzględnianiu
winny być spełnione przez Q8 oraz V. Zostało to przedstawiona dla
Dostawy odpadów komunalnych transportem samochodowym stanowię losowy proces dyskretny, którego charakter może być określony dla
% < Q s
Model systemu eksploatacyjnego spalarni.. 511
konkretnego miasta na podstawie danych doświadczalnych uzyskanych dla dostaw odpadów na wysypiska koaunalna. Dla prostoty modalu Istotne Jest, czy proces dostaw dla dłuższych okresów czasu ma własności stacjonarnego procesu Markowa. Wielkości doetaw odpadów, zwłaszcza w zakresie małych i średnich wartości, można opisać odpowiednim rozkładam prawdopodobieństw eatyraonowanym na podstawie doświadczalnych rozkładów częstości.
Dednakże skuteczność działania systemu w decydującym stopniu zależy od wartości maksymalnych dostaw. Eetymaoja rozkładu dostaw w zakresie w artości maksymalnych jest na ogól niepewna fi] , dlatego ekstremalne dostawy traktować należy Jako odrębny zelennę losowa Y , której rozkład może być przybliżony asymptotycznym rozkładem Gumbela II rodzaju [ l ] .
Znajomość dyrtrybuanty zmiennej Y - maksymalnej dostawy z pewnych ustalonych przedziałów czasu umożliwia w y znaczanie wartości Y aax » której przekroczenie przez dostawę akstremalng możliwe jest z prawdo
podobieństwem.
P ( Y > * * /3/
Stwarza to możliwość wprowadzenia wiary nierównoalerności dostaw
E D4 / 4 /
przy zadanym pozlomla ufnościCC[s] .
Warunkiem doboru odpowiednich pojemności systemu spalarni, zwłaszcza pojemności zasobni odpadów, Jest spełnienie założeń o wystarczejęcej przepustowości systemu.
Analiza występowania spiętrzeń w przypadku losowego charakteru procesu dostaw wskazuje, że występowanie spiętrzeń zakłócających pracę systemu jest wynikiem clęgu ponadprzeciętnych wartości dostaw.Dlatego też ocena prawidłowości doboru przepustowości winna być dokonana metodami teorii masowej obsługi, przy czym z uwagi na prognozowany charakter procesu dostaw odpadów najwłaściwsze Jest posłużenie się
___________________ T.Łozowicka-Stupnicka, Zb.Pietrzyk
■etodeel symulacji komputeroweJ zaproponowanymi w [i] Ł [4] . Dobór pojemności systemu wi n i e n być oparty na modelu obciężeń granicznych, który pozwala na wyznaczenia pojemności zapewniaj«cej sprawna działanie systemu z prawdopodobieństwem ustalonym a priori.
3. PODSUMOWANIE
I
Odpowiedni dobór pojemności i przepustowości systemu eksploatacyjno- tranaportowego spalarni odpadów komunalnych pozwoli na właściwe wykorzy
stanie i zwiększenie wydajności spalarni, zwłaszcza le wydajności zazwyczaj Instalowanych spalarni nie nedężeję za wzrostem ilości odpadów komunalnych 1 szybko okazuję się nie wyotarczajęrymi.
LITERATURA
1. Gumbel E.3. Ststlatlaa of Extremes. Columbia Unlwersity Presa, Naw York 1958.
2. Kempa E. Gospodarka odpadami miejskimi.
Arkady, Warszawa 1985.
3. Lozowicka-Stupnicka T. Stupnicki S. Symulacyjna metoda
wyznaczania parametrów systemu transportującego materiały sypkie.
Zeszyty Naukowa Akademii Górnlozo-Hutnlezaj w Krakowie.
Elektryfikacja i mechanizacja górnictwa i hutnictwa.
Nr 103 . Kraków 1979 .
4. Łozowlcks~3t upnlcka T . , Szewczyk K . , Symulacyjna metoda
prognozowania wydajności systemu aksploatacyjno-transportowago w zakładzie eksploatacji kruszywa.Biuletyn Techniczny OBR Dźwignic i Urzędzert Transportowych.
Bytom 1980, Nr 2 , 3 , 4 .
5. Stupnicki S. : Model obclężeń ekstremalnych systemu transportu wewnętrznego. Modelowanie matematyczne w transporcie.
Monografia 47. Politechnika Krakowska. Kraków 1986 .
Modal systemu eksploatacyjnego spalarni.. 513
6, Sypleń Z.. Hajduk R. : Proca dyplomowa pod kierunkiem dr T. Stupnicklej. Prognozowanie wydajności zakładów przeróbczych Kopalń Skalnych Surowców Drogowych.
Politechnika Krakowska, Kraków 1979.
Wpłynęło do Redakcji 1 Listopad 1986 r Recenzent
Do c . d r hab.inZ.Danuez Wendraez
MOD E L OF OPERATING SYSTEM OF A M U N I C I P A L WA S T E S INCINERATION PLANT S u m m a r y
The paper presante a model of operating system of e municipal wastes incineration plant including transport connections and cubic capacity elements i.e. weatei or slag atorage blna and atorege yards.
Possiblltles of operation improvement and capacity increase in waste incineration plants by suitabl* choice of system flow capacity and cubic capacity are preaented toklng into consideration randomness of waste formation process with high value of non-uniformity coefficient.
MQDEŒfc SKCimyATArjHOHHOtl CHCTFMH TEFWOMJCTMflLfflMKA K0MM7HAJ1BHUX O TEFO C O B
Pasma
B p arto r® n p e a o r a B J ie im mqbm* »K ciuryaTartiioH H ott cwoTeam t c p m o r b c t h jil- mrota «oan*yHa«>HNT oT rtpoooB , yqirrUBawmaH TpaHcnopTny*> c b h b b, a r a x x e ëMKOCTHHe BJIBMeHTH, KflKFWK HBJWOTCfl rtyHKepH OTXOHOB M B o u ia x a , a TaK *e CKJIBJW.
