Instalaciones para la combustión de biocombustibles. Incineradores de residuos sólidos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía
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Los residuos sólidos industriales y municipales de las ciudades contienen papel usado, residuos de embalaje, madera, tejidos, restos de comida, vidrio, etc. Los vertederos para su colocación ocupan grandes áreas, son fuentes de gases tóxicos y malolientes y presentan riesgo de incendio. En San Petersburgo, cada año se eliminan en los vertederos alrededor de 4,5 millones de m3 de residuos sólidos. Los residuos contienen diversas sustancias nocivas: arsénico, mercurio, cadmio, plomo, toxinas orgánicas, dioxinas, etc. Estos contaminantes viajan a través del agua de lluvia hacia las aguas subterráneas.
Varios países han desarrollado incineradores de residuos sólidos. En Japón se quema hasta el 80%, en Suecia alrededor del 60%. El calor de combustión de los residuos sólidos urbanos varía dentro de los 7.12 MJ/kg.
Consideremos una planta de incineración de residuos desarrollada en EE. UU. sin clasificación ni trituración preliminar, con un tamaño máximo de elementos individuales de hasta 1 m (Fig. 5.4). El contenido de humedad de los residuos es en promedio del 23%, las sustancias inertes y las cenizas, del 20%. Los desechos pueden incluir aceites usados, plásticos, desechos de laboratorios químicos, neumáticos sin cortar y otros productos de caucho, y lodos de aguas residuales municipales.
Fig.5.4. Esquema de una instalación de incineración de residuos sólidos: 1 - gasificador; 2 - zona de combustión primaria; 3 - suministro de aire; 4 - zona de pirólisis; 5 - zona de secado; 6 - suministro de residuos; 7 - introducción de residuos; 8 - dispositivo de arranque; 9 - salida de gas; 10 - suministro de aire secundario; 11 - promoción de residuos secos; 12 - promoción de gases volátiles inflamables; 13 - zona de postcombustión de volátiles inflamables; 14 - drenaje de escoria fundida; 15 - eliminación de escoria residual
Los residuos sólidos se introducen en el gasificador 1 mediante un dispositivo de carga 8 a través de una tolva 7. El nivel de residuos en el aparato se mantiene constante. La capa de residuos 6 se mueve por su propio peso a la zona de secado 5 y luego a la zona de pirólisis (descomposición térmica) 4. El aire de combustión calentado a una temperatura de aproximadamente 1000°C se suministra a la parte inferior del gasificador a través del tubo 3. En la zona de quema de lodos de coque y fusión de componentes de materiales no inflamables 2, se forma escoria líquida, que se descarga continuamente del aparato a través de un sello de agua hacia un receptor enfriado 14.
La corriente de gas que sale del gasificador elimina hasta el 90% del calor procedente de la combustión de residuos sólidos. Los principales componentes del flujo de gas son CO, CO.2H2, hidrocarburos y vapor de agua. El calor de combustión de estos gases es de 5,7 MJ/nm. Los gases se queman en la cámara de combustión secundaria 13, el aire de combustión se suministra a través del tubo 10. La temperatura en la cámara de combustión secundaria se mantiene en 1150...13002C. Las partículas suspendidas no inflamables del flujo de gas se funden, formando escoria líquida, descargadas a través del sistema de drenaje 15.
Para calentar el aire suministrado al aparato, se utilizan calentadores regenerativos que utilizan hasta el 15% del flujo volumétrico de gases de escape. El 85% restante se envía a la sala de calderas, donde se produce vapor saturado con una presión de hasta 6 MPa. Los gases de escape de la sala de calderas y del sistema de calefacción de aire regenerativo tienen una temperatura de 260°C. Entran en el sistema de limpieza de gases, que incluye precipitadores y depuradores electrostáticos. Después de la limpieza, los gases de combustión contienen aproximadamente un 70% de N.2, 10% CO25% O2 y 15% de vapor de agua. La escoria es una masa negra vítrea que contiene sustancias tóxicas. Tienen un volumen aproximadamente 10 veces menor que el volumen original de residuos sólidos y pueden utilizarse para la construcción de carreteras.
La primera instalación de este tipo se inauguró en Estados Unidos en los años 70. Procesaba 68 toneladas de residuos sólidos por día. Posteriormente se introdujeron instalaciones similares en Luxemburgo, Francia y Alemania. La descomposición térmica y la escoria de residuos sólidos, además de utilizar recursos energéticos adicionales, también resuelve el importante problema ambiental de la reducción del área de los vertederos urbanos y su contaminación del aire atmosférico y las aguas subterráneas.
Autor: Labeish V.G.
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Incluso las pruebas de fórmulas newtonianas se llevan a cabo, por regla general, con objetos con una masa del orden de kilogramos y gramos: su gravedad es tan pequeña que es extremadamente difícil medirla. Recientemente, sin embargo, el equipo de Tobias Westphal de la Academia de Ciencias de Austria logró hacer este trabajo para esferas doradas que pesan solo 90 miligramos, registrando una fuerza gravitacional baja récord.
Los experimentos se basan en un esquema inventado por Henry Cavendish, quien midió las interacciones gravitatorias entre objetos en su laboratorio por primera vez de esta manera. Para ello fijó la masa de prueba (bola de plomo) en el extremo de una viga de madera suspendida por un hilo, y la equilibró con una segunda bola del mismo tipo. Una segunda bola más masiva se acercó lentamente a la carga de prueba, cuya atracción hizo que el balancín girara ligeramente. Al registrar la torsión del hilo, fue posible estimar con precisión la cantidad de rotación y calcular la fuerza de atracción entre las masas.
Tobias Westphal y sus colegas realizaron un experimento similar, en el que esferas de oro que pesaban solo 90 miligramos, montadas en un yugo de vidrio en miniatura y suspendidas de un hilo de silicona muy delgado, servían como pesas de prueba. La desviación del balancín se registró girando el espejo montado en él, que fue iluminado por un rayo láser. Y, por supuesto, al trabajar con este nivel de precisión, los científicos tuvieron que realizar experimentos en el vacío profundo y proteger cuidadosamente los campos electromagnéticos utilizando una jaula de Faraday.
Mediciones cuidadosas han demostrado que la fórmula de Newton sigue funcionando en la escala de masas de miligramos. Al calcular la constante gravitacional (G) en función de sus mediciones, los científicos han demostrado que solo difiere en un nueve por ciento del valor estándar aceptado. Pero lo principal es que los autores han demostrado que tales mediciones son posibles en principio y permiten registrar fuerzas gravitatorias ultrapequeñas. Quizás algún día ayuden a comprender su trabajo a nivel de partículas elementales.
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