Jätebunkkerin rakennesuunnittelun lähtötiedot ja erityiskysymykset

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tarkentaa jätteenpolttolaitoksien jätebunkkereiden rakennesuunnittelun lähtötietoja ja selvittää niiden taustalla olevaa teoriaa. Lähtötietojen konservatiiviset arviot eivät mahdollista rakenteiden optimointia. Tarvittavia jätteen ominaisuuksia on suomen- ja englanninkielisessä kirjallisuudessa käsitelty vain perinteisen kaatopaikkaläjityksen kontekstissa, joten työ on aihepiirin ensimmäinen. Arvioiden mukaan Euroopan nykyinen jätteenpolttolaitoskapasiteetti mahdollistaa noin 330 uuden jätevoimalaitoksen rakentamisen, joten aihe on ajankohtainen.

Työssä käsitellään siiloja koskevan standardin teoriapohjaa ja sen mukaisten painelaskujen soveltuvuutta jätebunkkerin suunnitteluun. Tämän jälkeen selvitetään jätteen mekaanisia ominaisuuksia ja niiden määrittämisen problematiikka. Toisessa osiossa selvitetään jätteen kompostoitumisen tuottamaa lämpöä, jätteen lämmönjohtavuutta ja ominaislämpökapasiteettia sekä näiden määrittämiseen liittyviä ongelmia. Kolmanneksi käsitellään jätteen aiheuttaman kemiallisen rasituksen määrää ja arvioinnin vaikeutta sekä rasituksen vaikutusta bunkkerin betonirakenteisiin. Työ rajautuu näiden lähtötietojen määritykseen eurooppalaisten standardien puitteissa.

Lähtötietojen tarkennuksen ei katsottu olevan mahdollista pelkän aiemman tutkimuksen pohjalta, vaan myös käytännön mittauksia jätteen mekaanisista ja lämpöteknisistä ominaisuuksista sekä kemiallisen rasituksen aggressiivisuudesta tulee rakenteiden optimoinnin mahdollistamiseksi suorittaa. Työn tulokseksi muodostui kattava selvitys eri aiheiden ongelmakentistä, teoriasta, tutkimuksen tilasta ja jatkotutkimustarpeista.

The goal of this thesis was to define initial data for structural design of waste bunkers in waste incineration plants more accurately and to clarify the underlying theory. Mere conservative estimates of initial data don’t enable structural optimizing. In Finnish and English literature, the needed properties of waste are only discussed in a traditional landfilling context, hence this work is a first on the subject. According to estimates, Europe’s current waste incineration power plant capacity allows about 330 new waste power plants to be build, so the topic is timely.

The thesis first discusses a theory base of standard of silos and a suitability of waste load calculations for waste bunker design made according to it. After this, waste’s mechanical properties and problematics of defining them are discussed. Secondly discussed are waste’s heat generation due to composting, thermal conductivity, specific heat capacity and issues to define them. Thirdly, amount of chemical load from waste and difficulties to estimate it, are discussed with their effect on bunker’s concrete structures. The study is limited to a definition of above-mentioned initial data in a frame of European standards.

More accurate definition of initial data was not seen possible when it’s only based on prior research. Hence, measurements in practice are needed from waste’s mechanical properties, thermal properties and chemical aggressivity to enable structural optimization. Outcome of the thesis formed to be an extensive study about issues, theories, state of research and about further needs of research on the subject.