A FUNDAMENTAL STUDY ON THE COMBUSTION CHARACTERISTICS OF MUNICIPAL WASTE PLASTICS UNDER HIGH HEATING RATES

Abstract

THIS WORK IS A FUNDAMENTAL STUDY ON THE COMBUSTION CHARACTERISTICS OF PLASTICS FOUND IN THE MUNICIPAL WASTE STREAM (POLY(STYRENE) (PS), POLY(ETHYLENE) (PE), PVC, ETC.). SPHERICAL AND MONODISPERSE PLASTIC PARTICLES WERE PRODUCED IN THE LAB AND WERE BURNED ONE AT A TIME IN AN ELECTRICAL FURNACE, AT TEMPERATURES 1040-1400 K, IN AIR. THE PARTICLE COMBUSTION WAS MONITORED WITH A THREE-COLOR, OPTICAL PYROMETER AND A HIGH SPEED CINEMATOGRAPHIC CAMERA, SO THE FOLLOWING INFORMATION WAS COLLECTED: A) THE BURNOUT TIME, B) THE COMBUSTION MODE (HOMOGENEOUS, OR HETEROGENEOUS), C) THE FLAME THICKNESS AND D) THE FALLING VELOCITY OFTHE PARTICLES. THIS INFORMATION WAS USED FOR THE CALCULATION OF THE SOOT VOLUME FRACTION OF THE FLAME AND TO FIND THE GOVERNING PHYSICAL AND CHEMICAL PROCESS DURING THE COMBUSTION OF THE PARTICLES. EACH MATERIAL HAD UNIQUE COMBUSTION CHARACTERISTICS. THE PVC FLAMES HAD THE HIGHEST SOOT VOLUME FRACTION, WHILETHE PE FLAMES THE LOWEST. THE BURNING RATES OF PS PARTICLES WERE FOUND TO BE CONTROLLED BY THE DIFFUSION RATES IN THE GASEOUS PHASE, WHILE THOSE OF PE PARTICLES BY THE PYROLYSIS RATES OF THE PARTICLES. IGNITION OF PVC PARTICLES WAS SUPPRESSED INITIALLY DUE TO THE INITIAL EVOLUTION OF CHLORINE. WHEN COMBUSTIONSTARTED, A THICK AND PREMIXED FLAME WAS FORMED AROUND THE PARTICLE.

ΑΥΤΗ Η ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΙΝΑΙ ΜΙΑ ΒΑΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΕΠΑΝΩ ΣΤΗΝ ΚΑΥΣΗ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ ΠΟΥ ΒΡΙΣΚΟΝΤΑΙ ΣΤΑ ΑΠΟΡΡΙΜΑΤΑ (ΠΟΛΥ-ΣΤΥΡΕΝΙΟ (PS), ΠΟΛΥ-ΕΘΥΛΕΝΙΟ (ΡΕ) ΚΑΙ PVC). ΣΦΑΙΡΙΚΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΠΛΑΣΤΙΚΩΝ ΙΣΟΥ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΘΗΚΑΝ ΣΤΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΚΑΙ ΚΑΗΚΑΝ ΕΝΑ, ΕΝΑ ΣΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΦΟΥΡΝΟ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΕΣ 1040 -1400 Κ. Η ΚΑΥΣΗ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΜΕΛΕΤΗΘΗΚΕ ΜΕ ΕΝΑ ΤΡΙΧΡΩΜΑΤΙΚΟ ΠΥΡΟΜΕΤΡΟ ΚΑΙ ΜΙΑ ΥΨΗΛΗΣ ΤΑΧΗΤΗΤΑΣ ΚΙΝΗΜΑΤΟΓΡΑΦΙΚΗ ΜΗΧΑΝΗ, ΩΣΤΕ ΝΑ ΣΥΛΛΕΧΘΟΥΝ ΟΙ ΕΞΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ: Α) Ο ΧΡΟΝΟΣ ΤΗΣ ΚΑΥΣΗΣ, Β) ΤΟ ΕΙΔΟΣ ΤΗΣ ΚΑΥΣΗΣ (ΟΜΟΙΟΓΕΝΗΣ Η ΕΤΕΡΟΓΕΝΗΣ), Γ) ΤΟ ΠΑΧΟΣ ΤΗΣ ΦΛΟΓΑΣ ΚΑΙ Δ) Η ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΠΤΩΣΗΣ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ. ΟΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΑΥΤΕΣ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΗΚΑΝ ΓΙΑ ΤΟΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΤΗΣ ΣΤΙΓΜΙΑΙΑΣ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΗΣ ΦΛΟΓΑΣ ΣΕ ΑΙΘΑΛΗ ΚΑΙ ΤΗΣ ΠΡΩΤΕΥΟΥΣΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΗΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΚΑΥΣΗ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ. ΚΑΘΕ ΥΛΙΚΟ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΕ ΜΟΝΑΔΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΚΑΥΣΗΣ. ΟΙ ΦΛΟΓΕΣ ΤΩΝ PVC ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΕΙΧΑΝ ΤΗΝ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΠΕΡΙΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΕ ΑΙΘΑΛΗ, ΕΝΩ ΤΩΝ ΡΕ ΤΗΝ ΜΙΚΡΟΤΕΡΗ. Η ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΚΑΥΣΗΣ ΤΩΝ PS ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΒΡΕΘΗΚΕ ΟΤΙ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ ΑΠΟ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΔΙΑΧΥΣΗΣ ΣΤΗΝ ΑΕΡΙΑ ΦΑΣΗ, ΕΝΩ ΤΩΝ ΡΕ ΑΠΟ ΤΗΝ ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΠΥΡΟΛΥΣΗΣ ΤΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ. Η ΑΝΑΦΛΕΞΗ ΤΩΝ PVC ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΕΜΠΟΔΙΣΤΗΚΕ ΑΠΟ ΤΗΝ ΥΠΑΡΞΗ ΤΗΣ ΧΛΩΡΙΝΗΣ ΠΟΥ ΔΙΕΦΥΓΕ ΑΡΧΙΚΑ. ΟΤΑΝ Η ΚΑΥΣΗ ΑΡΧΙΣΕ, ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΘΗΚΕ ΜΙΑ ΠΑΧΙΑ ΚΑΙ ΠΡΟΑΝΑΜΙΓΜΕΝΗ ΦΛΟΓΑ ΓΥΡΩΑΠΟ ΤΟ ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ.