Paliwa alternatywne w systemie gospodarki odpadami

X Seminarium „Paliwa alternatywne w systemie gospodarki odpadami”Warszawa, 15 października 2013 r.

Tadeusz Radzięciak

Stowarzyszenie Producentów Cementu

Wiceprezes Cemex Polska

X Seminarium„Paliwa alternatywne

w systemie gospodarki odpadami”

15 października 2013 r. - Warszawa

Agenda

o Rola cementowni w gospodarce odpadami

o Rodzaje stosowanych paliw

o Kontrola procesu i paliw

o Metody stabilizacji jakości paliw i procesu

o Bezpieczeństwo

Hierarchia postępowania z odpadami wg Dyrektywy 2008/98/WE

Instalacja przemysłowa (cementownia) –odbiorca paliw z

odpadów

Zapobieganie powstawaniu odpadów

Przygotowanie do ponownego użycia

Recykling – 100% odzysk materiałowy

Spalanie/współspalanie z odzyskiem energii

Unieszkodliwianie

100% odzyskmateriałowy

Co-processing

100% odzysk termiczny

Odz

ysk

Uni

eszk

odliw

iani

e




Ilość ciepła na produkcję w 2010 r.- 43 126 917 GJ

Z WĘGLA - 24 192 649 GJ

Z PALIW ALT. - 16 998 611 GJ

POZOSTAŁE - 1 935 657 GJ

Produkcja klinkieru w 2010 r.- 11 703 000 ton

962 tys.ton węgla - zużyte

ok. 760 tys.ton węgla zaoszczędzone

Paliwa alternatywne dla cementowni – korzyści dla środowiska i społeczeństwa




Paliwa alternatywne dla cementowni – korzyści dla środowiska i społeczeństwa

1 kg metanu = ekw. 25 kg CO2




Najlepsza dostępna technika (BAT) w przemyśle cementowymPiece z wymiennikiem cyklonowym i kalcynatorem są najnowszym rozwiązaniem urządzenia technologicznego do wypalania klinkieru. Dodatkowe palenisko jakim jest kalcynator dodane jest do najniższego stopnia wymiennika




Miejsca dozowania PA w instalacji pieca cementowego

Kalcynatordo 1000 °°°°C

Piec cementowy

� wysoka temperatura – płomień - strefa spiekania do

2000oC, materiał – 1450oC; temperatura w

kalcynatorze – 1000-1200oC

� długi czas przepływu gazów przez system pieca

obrotowego - powyżej 1200oC do 10 sekund

� atmosfera utleniająca - (2-3% tlenu)

� proces bezodpadowy

� stabilność termiczna (duża pojemność cieplna), w

przypadku awaryjnego przerwania spalania paliwa

temperatura powierzchni wymurówki i materiału w

piecu nie ulega obniżeniu przez około pół godziny;

� alkaliczny charakter materiału w piecu (dominujący

w zestawie CaO) – neutralizuje działanie kwaśnych

składników gazów;

� dobre wymieszanie paliwa z utleniaczem -

rozproszona faza stała w strumieniu gazów

1450oC




Zużycie paliw alternatywnych w przemyśle cementowym w Polsce

201

330

436489

617

752

982

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

tys.ton




Poziom zastąpienia ciepła w kilku cementowniach w Polsce

220

300

400

150

185200

70 80

0

50

100

150

200

250

300

350

400

2010 2011 2012 2013

tys.ton

Zakład 2 Zakład 3 Zakład 4

45% ciepła41% ciepła

33% ciepła

60% ciepła

50% ciepła

41% ciepła

35% ciepła44% ciepła

tys.ton




Poziom zastąpienia ciepła w wybranej cementowni w Polsce

3,5% 2,6%8,6%

12,7%

31,1%

22,4%

42,6%

71,5%75,5% 77,1% 78,5% 80,5%

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

90,0%

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 YTD

2013

% AF







Agenda





o Bezpieczeństwo

12

Paliwa Podstawowe

Paliwa Alternatywne

Węgiel kamienny, brunatny

Olej lekki, ciężki

RDF (refuse derived fuel)

Mączka mięsno kostna

Suszone osady ściekowe

Opony całe i rozdrobnione

Odpadowe paliwa ciekłe

Inne

Piec Klinkierowy Kalcynator




Struktura paliw stosowanych w przemyśle cementowym w Polsce w 2010 r.

737,7

89,5

62,9

40,9

Węgiel962

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000tys.ton

Pozostałe

Odpady gumowe

Odpadowa tkankazwierzęca

Odpady drewna

Osady ściekowe

Tworzywa sztuczne iguma

Odpady z oczyszczaniakopalin

Odpady z elektrowni

Zużyte opony

Paliwo alternatywne191210

Całk. zużycie paliw alternatywnych

982 tys.ton







Agenda





o Bezpieczeństwo

Cement musi spełniać surowe normy budowlane

PN-EN-19701

PN-EN-19702

PN-EN-19707

Proces produkcji musi być

dokładnie monitorowany i

kontrolowany, aby uzyskać klinkier

i cement spełniający normy.

Cementownia to nie spalarnia odpadów




JAKOŚĆ paliw alternatywnych

Badania prowadzone w cementowni:• wartość opałowa,• zawartość wody,• zawartość chloru i siarki,• zawartość fosforu (osady),• analiza popiołu po spaleniu.

Strumienie przepływającego materiału w poszczególnych fazach produkcji � kilkaset ton na godzinę.Wszelkie zaniedbania w kontroli grożą wyprodukowaniem dużej partii produktu nie spełniającego wymagań jakościowych.




Procesy odzysku energetycznego w cementowniach są całkowicie zautomatyzowane, co pozwala na pełną kontrolę ilości współspalanych odpadów.




Kontrola emisji do powietrza w cementowni przy współspalaniu paliw z odpadówSTANDARDY EMISYJNE

Nazwa substancji Bez współspalania

odpadów

Współspalanie odpadów

Standardy emisyjne w mg/m3u

Pył całkowity 50 30 (ciągły pomiar)

Chlorowodór (HCl) 10 (ciągły pomiar)

Fluorowodór (HF) 1 (ciągły pomiar)

Tlenki azotu (NOx) dla istniejących instalacji

Tlenki azotu (NOx) dla nowych instalacji

800 800 (ciągły pomiar)

500

Dwutlenek siarki (SO2) 200-400 50 (ciągły pomiar)

Substancje organiczne w postaci gazów i parwyrażone jako całkowity węgiel organiczny

10 (ciągły pomiar)

Tlenek węgla (CO) 2000 (ciągły pomiar)

Kadm + tal (Cd + Tl) 0,05 (pomiary okresowe)

Rtęć (Hg) 0,05 (pomiary okresowe)

SUMA (Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V) 0,5 (pomiary okresowe)

Dioksyny i furany, ng/ m3u 0,1(pomiary okresowe)

Zakład cementowy stosujący odpady jako paliwo musi spełniać limity emisyjne zawarte w rozporządzeniu Ministra Środowiska wsprawie standardów emisyjnych z instalacji




Kontrola emisji do powietrza w cementowni przy współspalaniu paliw z odpadów

Monitoring ciągły (średnie dobowe):1 - CO2 (System Handlu Emisjami)2 - Pył całkowity 3 - Chlorowodór (HCl)4 - Fluorowodór (HF)5 - Tlenki azotu (NOx)6 - Dwutlenek siarki (SO2)7 - Substancje organiczne w postaci

gazów i par wyrażone jako całkowity węgiel organiczny

8 - Tlenek węgla (CO)Monitoring okresowy:9 - Kadm + tal (Cd + Tl)10 - Rtęć (Hg)11 - Antymon+arsen+ołów+chrom

+kobalt+miedź+mangan+nikiel+wanad(Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V)

12 - Dioksyny i furany







Agenda





o Bezpieczeństwo

Metody stabilizacji jakości RDF i procesu

• Segregacja RDF w magazynie w podziale na jakość, dostawców itp..

• Homogenizacja RDF w magazynie,

• Użycie multipalników w kalcynatorze z celem stabilizacji spalania AF i temperatur procesu,

• Regularna kontrola jakości dostaw

• Suszenie RDF z wykorzystaniem ciepła odpadowego




Wartość opałowa a zawartość wody w paliwie typu RDF, 2011-2013

10000

12000

14000

16000

18000

20000

22000

24000

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

kJ/

kg

RD

F

H2

O %

CV vs H2O in RDF

H2Oc Qir

• Udział paliwa typu RDF (19 12 10) w paliwach alternatywnych w branży stanowi ponad 70% ,• W ostatnich 3 latach obserwowany jest znaczny spadek kaloryczności i wzrost zawartości

wody w RDF,• Na pogorszenie jakości RDF wpływa coraz większy udział odpadów komunalnych w produkcji

tego paliwa• Paliwo typu RDF jest wrażliwe na warunki pogodowe – sezonowa zmiana jakości,




METODA POPRAWY JAKOŚCI PALIW ALTERNATYWNYCH: Suszarnia RDF bębnowa pracująca on-line z piecem w jednej z cementowni

CA

LCA

INE

R

C1

C2

C3

Separator dyskowy i

magnetycznySuszarnia RDF

Skład paliw

alternatywnych z

mokrym RDF

Złoże z aktywnym

węglem do redukcji

odoru

Dozownik suchego

RDF do pieca

Oczyszczone

powietrze z

parą wodną

Gorące

oczyszczone

powietrze za

odpylaczem

chłodnika

280°°°°C

50-60°°°°COdpylacz workowy

Dozownik suchego

RDF do klacynatora

260°°°°C350°°°°C

Najskuteczniejszą metodą poprawiającą jakość RDF jest suszenie. Do suszenia wykorzystywane jest ciepło odpadowe z chłodnika klinkieru. Wysuszone paliwa nie są gromadzone ze względu na niebezpieczeństwo pożaru. RDF z suszarni trafiają od razu do dozowników pieca i kalcynatora i są natychmiast spalane.




Suszarnia RDF

Kosy mokrego RDF Separatory dyskowy, magnetyczny

Waga

Suszarnia bębnowa

Cyklon separującyOdpylacz workowy, złoże

węgla aktywnego







Agenda





o Bezpieczeństwo

Bezpieczeństwo przeciwpożarowe

System gaszenia: � zbiornik wody o pojemności 1000 m3 z

pompownią i generatorem prądu,� Tryskacze wody: magazyn RDF, zbiorniki paliw,

transportery, suszarnia� skład paliw alternatywnych – detektory

zadymienia i temperatury,� suszarnię RDF – detektory iskier wewnętrzne,� transportery – liniowe i punktowe detektory

temperatury,� zbiorniki paliw płynnych – detektory

promieniowania cieplnego

Przykładowa suszarnia RDF na ciepło odpadowe musi współpracować z automatycznym systemem przeciwpożarowym ze względu na kontakt RDF z gazami o wysokiej temperaturze. System PPOŻ składa się z tryskaczy wody w magazynach, na przenośnikach oraz wewnątrz suszarni oraz szereg różnego rodzaju detektorów temperatury, zadymienia, ognia i iskier.




Magazyn paliw alternatywnych musi mieć odpowiednią wielkość, zapewniającą zgromadzenie paliwa alternatywnego w ilości zabezpieczającej ciągłe jego dozowanie do instalacji piecowej przez okres kilkunastu dni. Ilość paliwa alternatywnego podawanego do współspalania to zwykle kilka ton na godzinę.Magazyn musi zapewniać przechowywanie paliwa alternatywnego w sposób chroniący je przed przedostawaniem się do otoczenia i musi spełniać wymagania odnośnie zabezpieczenia przeciwpożarowego, bezpieczeństwa obsługi, itp.

MAGAZYNOWANIE PALIW ALTERNATYWNYCH




Wielopunktowy czujnik temperatury wewnątrz silosu




Bezpieczeństwo przede wszystkimCementownie w Polsce prawie od 20 lat wykorzystują paliwa alternatywne. Współspalanie paliw alternatywnych w cementowni jest realizowane w sposób odpowiedzialny i nie wpływa negatywnie na środowisko, a często może przyczyniać się do obniżenia wielkości emisji do powietrza wpływając na proces spalania w piecu cementowym.

kwiecień 2013 r.




Dziękuję za uwagę !




Paliwa alternatywne w systemie gospodarki odpadami

Documents