Spalionice i krematoriji

Projektirani sustavi obloga za opremu za izgaranje

Spalionice i krematoriji upotrebljavaju vatrostalne obloge, ali nisu izloženi jednakim radnim uvjetima. U spalionicama otpada mogu se obrađivati različite vrste ulaznog materijala koje stvaraju abrazivni pepeo, trosku, soli, lužine, kloride i druge kemijski aktivne naslage. Krematoriji rade šaržno, uz ponavljajuće cikluse punjenja, zagrijavanja, kalcinacije i uklanjanja pepela. Njihove primarne i sekundarne komore, sustavi upravljanja izgaranjem i obrada dimnih plinova projektirani su kao cjelovit sustav.

Odgovarajuća obloga obično kombinira mehanički izdržljiv vrući sloj s toplinskom izolacijom niže toplinske vodljivosti iza njega. Mortovi, dilatacijske spojnice, sidra, otvori plamenika, špalete vrata i prodori moraju biti kompatibilni s oba sloja. Odabir vatrostalnih materijala treba očuvati izvorni volumen komore, put strujanja i geometriju zone izgaranja te istodobno ograničiti temperaturu kućišta i gubitak topline.

Funkcije pojedinih dijelova obloge spalionice ili krematorija

Gusti materijali za vrući sloj i popravke

Gusti vatrostalni materijali upotrebljavaju se kada obloga mora podnijeti izravno izlaganje izgaranju, mehaničko opterećenje, abraziju ili lokalne udare. U pravilu imaju veću masu i toplinsku vodljivost od izolacijskih proizvoda te ih bez podataka o prijenosu topline ne treba smatrati glavnim slojem za uštedu energije.

Izbor između gustih vatrostalnih opeka, vatrostalnih betona i plastičnih vatrostalnih masa ovisi o geometriji, pristupačnosti, obrascu trošenja, trajanju obustave rada i stanju zadržane obloge. Materijal za popravak mora se povezati sa zdravim vatrostalnim materijalom i ne smije prikrivati opsežno oštećenje ili korodirana sidra.

Toplinskoizolacijski materijali

Izolacija smanjuje temperaturu kućišta i gubitak energije, ali svaki oblik proizvoda ima drukčija mehanička svojstva. Pokrivač se može prilagoditi nepravilnim površinama, ploča pruža kontroliranu krutost, modul tvori komprimirani sustav obloge, a izolacijski vatrostalni beton stvara oblikovani monolitni pozadinski sloj. Nijedan od tih proizvoda ne smije biti izložen udarima, abraziji ili brzini plamena iznad potvrđenih radnih granica.

Debljina izolacije mora se izračunati na temelju cjelokupne višeslojne konstrukcije. Treba upotrijebiti podatke o toplinskoj vodljivosti pri relevantnim srednjim temperaturama te u proračun uključiti vrući sloj, spojeve, sidra, kućište, okolne uvjete i dopuštenu temperaturu vanjske površine. Najviša temperatura primjene materijala ne određuje temperaturu hladne strane.

Odabir materijala prema zoni opreme

Primarna komora za izgaranje i ložište

Primarna komora prima punjenje i može biti izložena udarima, abraziji, koncentriranom oslobađanju topline, pomicanju pepela i djelovanju alata za čišćenje. Ložišta, područja punjenja i zone ispuštanja pepela obično zahtijevaju mehanički otporan, gust vrući sloj. Prije odabira opeke ili vatrostalnog betona na bazi glinice potrebno je utvrditi dopušteni sastav ulaznog materijala, raspon ogrjevne vrijednosti, kemijski sastav pepela te mogućnost nastanka niskotaljivih naslaga ili troske.

Sekundarna komora za izgaranje

Sekundarna komora omogućuje oksidaciju plinova koji izlaze iz primarne komore. Njezin volumen, zakrivljeni prolazi, položaj ubrizgavanja zraka i geometrija obloge utječu na raspodjelu temperature i vrijeme zadržavanja plinova. Pri zamjeni obloge ili ponovnom ozidavanju treba očuvati odobrenu konstrukciju. Svaka promjena koja utječe na put strujanja ili volumen komore može zahtijevati novi proračun, ponovno puštanje u pogon i provjeru u skladu s primjenjivom dozvolom.

Blokovi i otvori plamenika te zone izravnog udara plamena

Područja oko plamenika i površine okrenute prema plamenu mogu biti izloženi lokalnim temperaturama i toplinskim tokovima višima od prosjeka komore, uz veliku brzinu plina. Za zaštitu izolacije manje gustoće može biti potreban gusti vatrostalni beton ili oblikovana obloga od opeke. Treba zadržati geometriju, zazore i oblik plamena koje propisuje proizvođač plamenika jer nepravilno oblikovan popravak može promijeniti izgaranje ili stvoriti novu vruću točku.

Vrata za punjenje, špalete i otvori za pepeo

Područja vrata izložena su čestim toplinskim ciklusima i mehaničkim opterećenjima. Potrebno je pregledati špalete, nadvoje, dovratnike, brtve i spojeve između vatrostalnog materijala i čelika. Treba predvidjeti prostor za toplinsko širenje i primijeniti kompatibilnu geometriju popravka kako bi se vrata pravilno zatvarala, a komora ostala plinonepropusna pri predviđenom radnom tlaku.

Prijelazi dimovodnih kanala i spojevi sa sustavima obrade

Kanali između komore za izgaranje, opreme za povrat topline i sustava obrade dimnih plinova mogu biti izloženi temperaturnim gradijentima, eroziji česticama i kiselim plinovima. Na svakom mjestu treba potvrditi temperaturu i kemijski sastav plina. Materijal prikladan za unutrašnjost vruće komore možda neće biti prikladan na nizvodnim mjestima na kojima može doći do kondenzacije ili stvaranja koncentriranih naslaga.

Ulazni materijal spalionice i kemijska izloženost

Klasifikacija otpada i nadzor ulaznog materijala ključni su za vijek trajanja vatrostalne obloge. Plastika, soli, staklo, metali, zemlja, medicinski ostaci, nusproizvodi životinjskog podrijetla i frakcije visoke ogrjevne vrijednosti mogu promijeniti temperaturu plamena, taljenje pepela, naslage i kemijski sastav plinova. Specifikacija obloge treba se temeljiti na dopuštenom toku otpada i stvarnim evidencijama rada.

Otpornost na određenu trosku, sol, lužinu, klorid, sumporni spoj ili rastaljenu naslagu ne smije se zaključivati samo na temelju udjela glinice ili nazivne temperature. Potrebno je pribaviti odgovarajuće podatke o kemijskoj otpornosti i, ako je moguće, ispitati oštećeni materijal. Ponavljajuće ostakljivanje, prodiranje, bubrenje ili ubrzano propadanje fuga obično zahtijeva analizu temeljnog uzroka, a ne samo odabir višeg temperaturnog razreda.

Zamjena obloge krematorija i geometrija izgaranja

Kremiranje je šaržni proces pa je obloga izložena ponavljajućim promjenama oslobađanja topline i temperature. Važeće smjernice za Veliku Britaniju tretiraju dobro upravljanje izgaranjem, vrijeme zadržavanja u sekundarnoj komori, kisik i temperaturu kao međusobno povezane radne parametre. Zamjena vatrostalne obloge podupire te sustave očuvanjem cjelovitosti komore, izolacije i protoka plina, ali ne može zamijeniti plamenike, senzore, upravljačku logiku ili obradu dimnih plinova.

Pri ponovnom ozidavanju krematorija treba zadržati izvorne zakrivljene prolaze sekundarne komore. Ako nova obloga promijeni konstrukciju ili volumen komore, proračun vremena zadržavanja i provjera pri puštanju u pogon možda više neće biti valjani. Prije promjene bilo kojeg dijela unutarnje geometrije radove na vatrostalnoj oblozi treba uskladiti s proizvođačem krematorija, stručnim inženjerom i nadležnim tijelom za okoliš koje izdaje dozvolu.

Nazivne temperature i regulatorni uvjeti

Temperatura plinova izgaranja propisana dozvolom nije isto što i najviša radna temperatura vatrostalnog materijala. Površina obloge može biti izložena lokalnim temperaturnim vrhovima u blizini plamenika, dok pozadinska izolacija radi na nižoj temperaturi zbog temperaturnog gradijenta kroz oblogu. Materijale treba odabrati na temelju izračunanih ili izmjerenih temperatura obloge, uz sigurnosnu marginu potrebnu zbog lokalnih vrućih točaka, toplinskih ciklusa i starenja.

Zahtjevi se razlikuju ovisno o procesu i nadležnosti. Primjerice, važeće smjernice za određene spalionice nusproizvoda životinjskog podrijetla u Engleskoj propisuju temperaturu ispušnog plina od 850 °C tijekom dvije sekunde ili 1100 °C tijekom 0,2 sekunde. Važeće smjernice za krematorije u Velikoj Britaniji određuju radne uvjete prema vrsti krematorija i sustava za smanjenje emisija te zahtijevaju najmanje dvije sekunde zadržavanja u sekundarnoj komori, ovisno o dozvoli i uvjetima koje je odobrilo regulatorno tijelo. Te su vrijednosti zahtjevi za izgaranje, a ne temperature za odabir vatrostalnih materijala.

Nijedna VITCAS opeka, vatrostalni beton, mort ili izolacijski proizvod sam po sebi ne osigurava usklađenost spalionice ili krematorija s propisima. Usklađenost ovisi o cjelokupnoj konstrukciji opreme, dopuštenom ulaznom materijalu, upravljanju izgaranjem, nadzoru, plinonepropusnosti, obradi dimnih plinova, radu i održavanju.

Ugradnja, njegovanje i kontrolirano isušivanje

Prije rušenja treba pregledati postojeću oblogu i čeličnu konstrukciju. Potrebno je zabilježiti dimenzije, debljine slojeva, dilatacijske spojnice, sidra, otvore plamenika, položaje senzora i geometriju komore. Uklanjanje vatrostalnog materijala može otkriti koroziju, putove prolaska topline i skriveno raslojavanje koje treba sanirati prije ugradnje novog materijala.

Vodu treba precizno odmjeriti, upotrebljavati čistu opremu i pridržavati se važećih uputa za svaki vatrostalni beton ili mort. Previše vode može povećati poroznost, skupljanje i potrebu za isušivanjem. Vatrostalne betone treba ugraditi i zbiti unutar njihova vremena obradivosti, fuge između opeka održavati unutar propisane debljine, a vlaknaste slojeve ugraditi uz potrebno sabijanje, preklapanje i sidrenje.

Vlažni vatrostalni materijal sadrži vodu koja se mora ukloniti prema kontroliranom programu isušivanja. Prebrzo zagrijavanje može prouzročiti unutarnji tlak pare, pucanje ili razorno ljuštenje. Program ovisi o proizvodu, debljini, ukupnom volumenu popravka, njegovanju pri okolnoj temperaturi, ventilaciji i geometriji opreme. Suha površina ili navedeno vrijeme stvrdnjavanja pri sobnoj temperaturi ne znače da je dopušten rad pri punoj temperaturi.

Pregled, održavanje i popravak

• Pratite kretanje temperature kućišta: usporedite termografska ili kontaktna mjerenja u jednakim radnim uvjetima i istražite nove vruće točke.
• Pregledajte vrući sloj: provjerite postoje li otvorene fuge, pomaknute opeke, gubitak presjeka, ostakljivanje, kemijsko prodiranje, ljuštenje i oštećenja od udaraca.
• Provjerite monolitna područja: pukotine procjenjujte prema širini, dubini, položaju i pomicanju, a ne samo prema izgledu.
• Pregledajte sidra i prijelaze: izložena, deformirana ili korodirana sidra te razmaci između materijala mogu upućivati na dublje oštećenje.
• Pregledajte vlaknaste sustave: utvrdite postoje li zazori zbog skupljanja, oštećeni moduli, labavi pričvrsni elementi, erozija ili izloženo kućište.
• Očuvajte plinonepropusnost: provjerite propuštanje ili prodor zraka na vratima, prodorima, kanalima i spojevima kućišta.
• Evidentirajte popravke: sačuvajte podatke o šarži materijala, položaju, dimenzijama, načinu ugradnje, njegovanju, isušivanju i pregledu nakon puštanja u pogon.

Lokalni popravak prikladan je samo ako su zadržana obloga i sidra u dobrom stanju. Ponavljajuća oštećenja, raširene pukotine, duboki kemijski napad, neuobičajene vruće točke ili gubitak geometrije komore mogu zahtijevati djelomičnu ili potpunu zamjenu obloge te ispitivanje uzroka povezanih s radom opreme.

Sigurna obustava rada i održavanje vatrostalne obloge

Prije ulaska u spalionicu ili krematorij odnosno bilo kakvih radova u njima treba izolirati i osigurati izvore goriva te električne, hidrauličke, pneumatske i mehaničke izvore energije. Potrebno je omogućiti dovoljno vremena za hlađenje, provjeriti atmosferu i utvrditi primjenjuju li se mjere za rad u zatvorenom prostoru. Pepeo, naslage i rabljeni vatrostalni materijal mogu sadržavati opasne ostatke procesa, pa ih treba procijeniti prije rezanja, metenja, uklanjanja ili odlaganja.

Treba pregledati važeće sigurnosno-tehničke listove za nove i postojeće proizvode za obloge. Prašinu treba suzbijati na izvoru, a zaštitu dišnih putova, očiju, kože i drugu zaštitnu opremu odabrati na temelju procjene rizika prema COSHH-u za određeni zadatak. Keramička vlakna, biotopiva vlakna i cementni vatrostalni materijali mogu imati različite klasifikacije i zahtjeve za rukovanje unatoč sličnom izgledu. Ne treba se oslanjati samo na osobnu zaštitnu opremu ako se izloženost može smanjiti zatvaranjem radnog prostora, mokrim postupcima ili odgovarajućim odsisavanjem.

Često postavljana pitanja

Može li se isti vatrostalni materijal upotrebljavati u spalionicama i krematorijima?

Neke skupine materijala mogu se upotrebljavati u oba sustava, ali prikladnost ovisi o zoni i procesu. Kemijski sastav ulaznog materijala, pepeo i abrazija u spalionici mogu se znatno razlikovati od ponavljajućih šaržnih ciklusa i propisane geometrije komore krematorija.

Koji je najbolji vatrostalni materijal za oblogu spalionice?

Ne postoji jedan univerzalno najbolji materijal. Vrući sloj mora biti odabran prema temperaturi, kemijskom sastavu pepela, abraziji, udarima, toplinskim ciklusima i geometriji, dok zasebni izolacijski slojevi ograničavaju gubitak topline i temperaturu kućišta.

Koja je razlika između vatrostalnih opeka s 42 % i 60 % glinice?

Navedena opeka s 42 % glinice namijenjena je temperaturama do 1430 °C, dok je opeka sa 60 % glinice namijenjena temperaturama do 1600 °C. Udio glinice i temperatura samo su dio kriterija odabira; za konkretnu zonu treba usporediti podatke o opterećenju, poroznosti, abraziji, otpornosti na toplinski udar i kemijskoj otpornosti.

Treba li upotrijebiti vatrostalnu opeku ili vatrostalni beton?

Obloga od opeke sastoji se od definiranih elemenata i fuga te omogućuje lokalnu zamjenu. Vatrostalni beton omogućuje izradu monolitnih i složenih oblika oko otvora i plamenika te izvođenje popravaka, ali zahtijeva kontrolirano miješanje, ugradnju, sidrenje, njegovanje i isušivanje. Mnoge obloge kombiniraju oba materijala.

Je li vatrostalni beton 1700 izolacijski materijal?

To je gusti vatrostalni beton za vrući sloj. Njegova temperaturna otpornost i konstrukcijska uloga ne čine ga istovjetnim izolacijskom vatrostalnom betonu male gustoće ili sloju od vlakana. Za projektiranje toplinskih gubitaka treba upotrijebiti podatke o toplinskoj vodljivosti.

Može li se pokrivač od keramičkih vlakana upotrebljavati kao izloženi vrući sloj?

Samo kada su propisani razred, sustav pričvršćivanja i stanje površine potvrđeni kao prikladni za temperaturu, brzinu plina, abraziju i kemijske uvjete. Pokrivač prikladan kao zaštićena pozadinska izolacija može brzo erodirati pri izravnom udaru plamena ili pomicanju pepela.

Koja je razlika između vlaknastog pokrivača, ploče i modula?

Pokrivač je fleksibilan, ploča je kruta, a moduli su komprimirani sklopovi koji se ugrađuju prema definiranom rasporedu. Svaki oblik ima posebne zahtjeve povezane sa spojevima, oslanjanjem, skupljanjem i brzinom plina.

Znači li materijal za 1700 °C da spalionica može raditi na 1700 °C?

Ne. Objavljena vrijednost označava graničnu temperaturu materijala u navedenim uvjetima, a ne odobrenu radnu temperaturu opreme. Zone plamenika također mogu izložiti oblogu temperaturama i toplinskim tokovima koji se razlikuju od očitanja u komori.

Je li 850 °C obvezna radna temperatura za svaku spalionicu i krematorij?

Ne. Zahtjevi ovise o procesu, ulaznom materijalu, opremi, nadležnosti i dozvoli. Neke važeće smjernice propisuju 850 °C uz definirano vrijeme zadržavanja, ali mogu se primjenjivati i drugi uvjeti. Treba poštovati dozvolu za opremu i radne uvjete koje je odobrilo regulatorno tijelo.

Koji mort treba upotrebljavati s vatrostalnim opekama?

Mort treba uskladiti s kemijskim sastavom opeke, temperaturom, atmosferom i propisanom debljinom fuge. Vitset 45 i Vitset 80 namijenjeni su različitim udjelima glinice i radnim zahtjevima; potrebno je provjeriti važeće tehničke podatke i odobrenu kombinaciju opeke i morta.

Može li se VITPLAST 45AB upotrijebiti za hitan popravak?

Namijenjen je brzim popravcima kompatibilnih vatrostalnih obloga ugradnjom nabijanjem. Oštećeno područje ipak se mora sigurno isključiti, pripremiti i zbiti te vratiti u rad prema odobrenom postupku zagrijavanja. Proizvod se ne smije upotrebljavati za prikrivanje konstrukcijskog oštećenja ili kvara sidara.

Zašto je potrebno kontrolirano isušivanje vatrostalnih materijala?

Vatrostalni betoni i mortovi sadrže vodu unesenu pri ugradnji. Prebrzo zagrijavanje može stvoriti tlak pare unutar obloge i prouzročiti pukotine ili razorno ljuštenje. Treba primijeniti program isušivanja prilagođen konkretnom proizvodu i načinu ugradnje.

Može li zamjena obloge utjecati na rad krematorija?

Da. Promjene volumena sekundarne komore, zakrivljenih prolaza, putova zraka ili odnosa prema senzorima mogu utjecati na vrijeme zadržavanja plina i provjeru izgaranja. Treba očuvati odobrenu geometriju ili organizirati novi proračun i ponovno puštanje u pogon.

Što uzrokuje vruće točke na vanjskom kućištu?

Mogući uzroci uključuju smanjenu debljinu obloge, otvorene fuge, pomaknutu izolaciju, skupljanje vlakana, oštećena sidra, zazore oko prodora ili promijenjene radne uvjete. Očitanja treba usporediti pri jednakim opterećenjima i pregledati cijeli sustav obloge.

Kada oblogu spalionice treba zamijeniti umjesto lokalno popraviti?

Djelomičnu ili potpunu zamjenu treba razmotriti kada su oštećenja raširena, zadržani materijal oslabljen, sidra oštećena, kemijsko prodiranje duboko, geometrija komore promijenjena ili lokalni popravci učestalo propadaju.

Mogu li vatrostalni materijali smanjiti emisije?

Cjelovita i dobro izolirana obloga pomaže održavati projektiranu temperaturu, plinonepropusnost i geometriju komore, čime se podupire upravljanje izgaranjem. Ona ne zamjenjuje nadzor ulaznog materijala, plamenike, praćenje kisika i temperature, provjeru vremena zadržavanja ili obradu dimnih plinova.