Приложение В (справочное). Определение минимальной удельной теплотворной способности при сжигании использованных упаковок, переработка которых в качестве вторичных энергетических ресурсов позволяет оптимизировать промышленную энергетическую систему

Приложение В
(справочное)

Определение минимальной удельной теплотворной способности при сжигании использованных упаковок, переработка которых в качестве вторичных энергетических ресурсов позволяет оптимизировать промышленную энергетическую систему

В CR 1460 [6] приведен общий обзор развития сектора вторичных энергетических ресурсов, а также показатели их использования; в CR 13686 [7] приведена концепция оптимизации переработки использованных упаковок в качестве вторичных энергетических ресурсов. Связи, существующие между проектированием и требованиями к использованной упаковке для оптимизации ее переработки в качестве вторичных энергетических ресурсов, представлены на рисунке В.1.

Требование получения тепла означает, что при сгорании использованных упаковок в условиях, установленных в Директиве 2000/76/ЕС [4], вырабатывается энергия. Получение тепла определяют в идеальном адиабатическом случае, при постоянных условиях и без потерь. В действующей промышленной системе имеющаяся в распоряжении тепловая энергия всегда будет более высокой, чем теоретическое получение тепла. Хотя на установках для сжигания имеют место потери тепла, утилизация тепла отходящих дымовых газов приводит в итоге к общему термическому КПД, равному 75% - 90%.

В таблице В.1 приведены значения , данные о количестве тепла и имеющейся в распоряжении тепловой энергии для типичных составных частей упаковки и упаковочных материалов. Некоторые из представленных упаковочных материалов не являются общеупотребительными, однако они были выбраны для того, чтобы показать спектр основных возможностей.

Потребление энергии для очистки дымовых газов и обработки остатков горения составляет некоторый процент энергии, используемой в процессе. Все варианты переработки использованной упаковки в качестве вторичных ресурсов или варианты удаления упаковочных отходов требуют энергетических затрат на транспортирование и обработку. Эти энергетические затраты имеют разный уровень, зависящий от обстоятельств, однако обычно составляющий менее 1 МДж/кг отходов.

На рисунке В.2 в графическом виде представлен ряд показателей таблицы В.1. Приращение тепла показано, как функция от . Прямую определяют по методу среднего квадратического отклонения, начиная со значения , равного 0.

Рисунок В.1 - Общие требования к оптимизации упаковки. Критические области для переработки использованной упаковки в качестве вторичных энергетических ресурсов

Экстраполяция показывает, что приращение тепла > 0, если > 2 МДж/кг. Если принять во внимание доверительные границы в пределах до 95%, то теоретическое минимальное значение находится между 1,5 и 2,5 МДж/кг отходов. При использовании коэффициента надежности, равного 2, обычно употребляемого при проектировании и реализации промышленных процессов, устанавливается значение , равное 5 МДж/кг отходов.

При значении 5 МДж/кг отходов для получение тепла составляет примерно 2 МДж/кг, а рассчитанная имеющаяся в распоряжении тепловая энергия составляет минимум 4 МДж/кг отходов.

Даже при учете энергопотребления на дополнительное транспортирование, обработку и очистку дымовых газов, на обработку остатков горения упаковочных отходов получаемая тепловая энергия превышает расходуемую на этот процесс энергию.

В таблице В.1 представлены результаты реализации процессов сжигания использованных упаковок из различных исходных материалов при подаче 6 % кислорода для основного количества составных частей, компонентов и упаковок. является специфической для каждого материала и может быть определена с помощью стандартных методов, например, измерением количества тепла (по [2]). Данные для большинства материалов взяты из современных руководств по химии и физике.

Таблица В.1 - Приращение тепла, рассчитанное для температуры окружающей среды, равной 25°С, и конечной температуры, равной 850°С

Примеры сжигаемых материалов (с учетом примечаний сносок)	, МДж/кг(c)	, МДж/кг	Приращение тепла , МДж/кг	Получаемая тепловая энергия, МДж/кг(f)	Зола или твердые остатки (массовая доля), % g
Целлюлоза	16,1	7,9	8,2	12,1	<0,1
Лигнин	26,0	12,0	14,0	19,5	<0,1
Крахмал	16,1	7,9	8,2	12,0	<0,1
Инертные материалы (керамика, стекло и т.д.)	0,0	1,0	-1,0	-	100,0
Карбонат кальция(а)	-2,0	1,0	-3,0	-	56,0
Вода (как жидкость)	-2,0	2,0	-4,0	-	0,0
Древесина
Древесина сухая	20,0	9,7	10,3	15,0	0,4
Древесина, 30% влаги	13,3	7,3	6,0	10,0	0,3
Древесина, 50% влаги	8,8	5,7	3,1	6,6	0,2
Бумага и картон
Картон (66% целлюлозы, 23% лигнина, 11% инертных слоев) сухой	16,6	8,1	8,5	12,5	11,0
Картон (66% целлюлозы, 23% лигнина, 11% инертных слоев), 7% влаги	15,3	7,6	7,7	11,5	10,0
Картон (85% целлюлозы, 15% инертных наполнителей) сухой	13,7	6,8	6,9	10,3	15,0
Картон (85% целлюлозы, 15% инертных углеродных наполнителей, сухих), 7% влаги	12,6	6,5	6,1	9,5	14,0
Упаковочная бумага (80% целлюлозы, 20% инертных наполнителей) сухая	12,9	6,5	6,4	9,7	20,0
Упаковочная бумага (80% целлюлозы, 20% инертных наполнителей сухих), 3% влаги	12,4	6,4	6,0	9,4	19,0
Упаковочная бумага (60% целлюлозы, 40% инертных наполнителей) сухая	9,7	5,1	4,6	7,3	40,0
Упаковочная бумага (60% целлюлозы, 40% инертных наполнителей сухих), 3% влаги	9,3	5,0	4,3	7,0	39,0
Полимеры
Полиэтилен (ПЭ)	43,0	21,0	22,0	32,2	<0,1
Полипропилен (ПП)	44,0	20,4	23,6	33,0	<0,1
Полистирол (ПС)	40,0	18,2	21,8	30,0	<0,1
Поливинилхлорид (ПВХ)	17,0	8,0	9,0	12,8	<0,1
Полиэтилентерефталат (ПЭТ)	22,0	10,0	12,0	16,5	<0,1
Поликарбонат	29,0	14,0	15,0	22,0	<0,1
Металлы
Алюминий (горючий)(b)	31,0	6,4	24,6	23,3	189,0
Алюминий (инертный)(с)	0,0	1,0	-1,0	-	100,0
Сталь (инертная)	0,0	0,4	-0,4	-	100,0
Пластмассы
ПП с 50%-ным углеродным фильтром	21,1	10,7	10,4	15,8	28,0
ПП с 70%-ным углеродным фильтром	12,0	6,8	5,2	9,0	39,0
ПС с 2%	39,2	17,9	21,3	29,4	2,0
Ламинаты
Картон (66% целлюлозы, 23% лигнина, 11% инертных покрытий/слоев сухих), 7% влаги, 20% ПЭ, 2% AI	21,6	10,2	11,4	16,2	17,0
71% ПЭ, 12% AI, 17% ПЭТ	38,0	17,3	20,6	28,5	23,0
49% ПЭ, 22% AI, 29% ПЭТ	34,2	14,6	19,7	25,7	42,0
23% ПЭ, 46% AI, 31% ПЭТ	31,0	10,9	20,1	23,3	87,0
ПП-пленка с 0,7%-ным покрытием из алюминия	43,9	20,3	23,6	32,9	1,0
ПЭТ-пленка с 0,7%-ным покрытием из	21,9	9,9	11,9	16,4	1,0
58,1% AI, 41,9% ПВХ	25,0	7,0	18,0	19,0	110,0
Упаковка (тара)
Деревянный поддон, 4% гвоздей, 16% влаги	15,8	8,1	7,7	11,9	4,0
Деревянный ящик, 5% гвоздей, 16% влаги	15,6	8,0	7,6	11,7	5,0
Банки для огурцов (81,8% стали, 14,8% ПП)(d)	8,0	4,0	4,0	6,0	82,0
Аэрозольный баллон из стали (85,2% стали, 14,8%ПП)(d)	6,5	3,4	3,1	4,9	85,0
Банки для сиропов/патоки (89,5% стали, 10,5% ПП)(d)	4,6	2,5	2,1	3,5	89,0
(а) Во время процесса горения карбонат кальция эндометрически образует оксид кальция и диоксид углерода. (b) Тонкую алюминиевую фольгу толщиной до 50 мкм рассматривают здесь как горючую в соответствии с примечанием 3 раздела 5. (с) Тонкую алюминиевую фольгу толщиной более 50 мкм рассматривают здесь как негорючую в соответствии с примечанием 3 раздела 5. (d) Использованная упаковка не соответствует требованиям по ее переработке в качестве вторичных энергетических ресурсов, однако содержащиеся в ней органические вещества и соединения выделяют имеющуюся в распоряжении тепловую энергию (раздел 5, примечание 4). (е) Для установок по переработке упаковочных отходов во вторичные энергетические ресурсы с тепловыми потерями, равными 25%. Имеющаяся в распоряжении тепловая энергия равна 0,75 . (g) Согласно [5].

Рисунок В.2 - Приращение тепла в качестве функции составных частей компонентов и использованных упаковок в соответствии с таблицей В.1. Прямую рассчитывают по методу среднего квадратического и экстраполируют на = 0.