Advanced computational methods in component-oriented modelling of municipal solid waste incineration processes

• Autorzy: Gaska K. , Generowicz A.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Poland was collected 9.6 million tonnes of municipal waste in 2012 (plus update). The primary method of dealing with municipal waste collected was organized depositing them in landfills. Mixed municipal waste accounted for almost 90% of all municipal waste collected (8.6 million tonnes). Poland is one of the lowest in the EU in terms of the use energy from waste. The analysis of complex real-time physical processes, thermal waste processing and determination of their optimal parameters requires a series of studies and detailed analysis of constituents of elementary processes (degassing, gasification, combustion). The apparent simplicity of process implementation often determines knowledge and practical experience required in their application. The relationships known and used in the design usually concern a homogeneous substance (conventional fuels) and do not correspond to the conditions and needs of processing of complex substances of a different chemical composition and physic-chemical properties. Due to the complexity of the real process, numerical calculations were carried out to simulate the operation of a waste incineration technology. For this purpose a mathematical model was developed as well as its implementation in the programming code of a high-level language. In order to calibrate and validate the model (compliance with the real process) calculations were performed on a specially prepared set of validation data. The authors analysed a group of processes that belong to one technology, looking into connections between degassing, gasification and combustion of carbonized substances in pure oxygen.

PL

W 2012 roku w Polsce zebrano 9.6 mln ton odpadów komunalnych. Podstawowym sposobem radzenia sobie z nimi było zorganizowane deponowanie na przygotowanych składowiskach. Zmieszane odpady komunalne stanowiły prawie 90% wszystkich zebranych odpadów komunalnych (8.6 mln ton). Polska jest jednym niewielu z krajów w UE, który praktycznie nie wykorzystanie energii z odpadów. Analiza złożonych w czasie rzeczywistym procesów fizycznych, przetwarzania termicznego przekształcania odpadów oraz ustalenie ich optymalnych parametrów wymaga szeregu badań i szczegółowej analizy składników procesów elementarnych (odgazowanie, zgazowanie, spalanie). Relacje znane i stosowane w modelowaniu dotyczą zwykle jednorodnej substancji (konwencjonalnych paliw) i nie spełniają warunków i potrzeb przetwarzania złożonych substancji o różnym składzie chemicznym i właściwościach fizyko-chemicznych, jakimi są odpady. Ze względu na złożoność rzeczywistego procesu obliczenia numeryczne zostały przeprowadzone w celu symulowania operacji technologii spalania odpadów. W tym celu został opracowany model matematyczny, jak i jego realizacja w kodzie programowania. W celu kalibracji i walidacji modelu obliczenia przeprowadzono na specjalnie przygotowanym zestawie danych walidacji.

Słowa kluczowe

EN

mathematical modeling; Common Component Architecture (CCA); solid waste combustion process

PL

modelowanie matematyczne; CCA; proces spalania odpadów stałych

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 10, no. 1
• Strony: 117--130
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Gaska K.

• Department of Technologies and Installations for Waste Management, Silesian University of Technology, Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Generowicz A.

• Institute of Water Supply and Environmental Protection, Cracow University of Technology, Warszawska 24, 31-155 Cracow, Poland

Bibliografia

• [1] Cormen T.H., Leiserson Ch.E., Rivest R.L.; Wprowadzenie do algorytmów (Introduction to algorithms). WNT Warszawa; 1999 (in Polish)
• [2] Directive 2008/98/EC of the European Parliament and of the Council of 19 November 2008 on waste and repealing certain Directives (Dz.U.UE.L.08.312.3)
• [3] Dumnicki R., Kasprzyk A., Kozłowski M.; Analiza i projektowanie obiektowe (Object analysis and design). Helion, Gliwice, 1998 (in Polish)
• [4] Thomé- Kozmiensky K.J.; Thermische Abfallbe - handlung. EF- Verlag, Berlin; 1994
• [5] Kozaczka J.; Procesy zgazowania. Inżynierskie metody obliczeń (Gasification processes. Engineering calculation method). Kraków: AGH; 1994 (in Polish)
• [6] KSK- WT GmbH: Abfallbeseitigung durch Abfallverwertung mittels Hochtemperatur- Schmelzvergasung. KSK- WT GmbH D-98634 Unterkatz
• [7] Gaska K, Wandrasz A.J.; Mathematical modelling of biomass fuels formation process, Waste Management, Vol.28, No.6, 2008, pp.973-985
• [8] Gaska K., Generowicz A.; Modelling of the integrated waste management systems using grapfh-oriented data structures, XII International Waste Management and Landfill Symposium, S. Margherita di Pula (Cagliari), Sardinia, Italy, 5-9 October 2009
• [9] Generowicz A , Kulczycka J., Kowalski Z., Makara A.; Methodology for selection of the location of waste incineration plant on the example of Cracow town, Przemysł Chemiczny Vol.90, No.5, 2011; pp.753-759
• [10] Generowicz A , Kowalski Z., Kulczycka J., Banach M.; Assessment of technological solutions of municipal waste management using technology quality indicators and multi -criteria analysis. Przemysł Chemiczny Vol.90, No.5, 2011; pp.747–753
• [11] Generowicz A., Gaska K.; Porównanie różnych metod analizy wielokryterialnej wykorzystanych w wyborze systemu gospodarki odpadami, Gaz, Woda, Technika Sanitarna, vol.8, 2014, pp.311-315 (in Polish)
• [12] GUS, Obszary tematyczne, Ochrona środowiska (The thematic areas, Environmental protection), 2013 http://stat.gov.pl/files/gfx/portalinformacyjny/pl/defaultaktualnosci/5492/3/11/1/infrastruktura_komunlna_2013.pdf (dostęp: 25.11.2016) (in Polish)
• [13] GUS, Obszary tematyczne, Ochrona środowiska (The thematic areas, Environmental protection), 2012 http://stat.gov.pl/cps/rde/xbcr/gus/se_ochrona_srodow iska_2012.pdf (dostęp: 25.11.2016) (in Polish)
• [14] GUS, Obszary tematyczne, Ochrona środowiska (The thematic areas, Environmental protection), 2011 http://stat.gov.pl/cps/rde/xbcr/gus/se_ochrona_srodow iska_2011.pdf (dostęp: 25.11.2016) (in Polish)
• [15] GUS, Obszary tematyczne, Ochrona środowiska (The thematic areas, Environmental protection), 2010 http://stat.gov.pl/cps/rde/xbcr/gus/se_ochrona_srodo wi ska_2010r.pdf (dostęp: 25.11.2016) GUS, Obszary tematyczne, Ochrona środowiska (The thematic areas, Environmental protection), 2015, http://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/srodowiskoenergia/srodowisko/ochrona-srodowiska-2015,1,16.html (dostęp: 25.11.2016) (in Polish)
• [16] Rączka P., Wójs K.; Methods of thermal calculations for a condensing waste-heat exchanger, Chemical and Process Engineering, Vol.35, No.4, 2014, pp.447-461
• [17] Porzuczek J.; Applications of electrical capacitance tomography for research on phenomena occurring in the fluidised bed reactors, Chemical and Process Engineering Vol.35, No.4, 2014, pp.397-408
• [18] Holmgren K., Gebremedhin A.; Modelling a district heating system: Introduction of waste incineration, policy instruments and co-operation with an industry, Energy Policy, Vol.32, No.16, 2004, pp.1807-1817
• [19] Rovaglio M., Manca D., Biardi G.; Dynamic modeling of waste incineration plants with rotary kilns: comparisons between experimental and simulation data, Chemical Engineering Science, Vol.53, No.15, 1998, pp.2727-2742

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).