Stałe Paliwa Wtórne i osady ściekowe w technologii · - redukcja emisji NOx, SOx, Hg oraz CO 2....
Transcript of Stałe Paliwa Wtórne i osady ściekowe w technologii · - redukcja emisji NOx, SOx, Hg oraz CO 2....
Stałe Paliwa Wtórne i osady ściekowe w technologii produkcji klinkieru portlandzkiego
na przykładzie projektu „We4ClinKer”
dr inż. Patryk Weisser, dr inż. Ewa Głodek-Bucyk, mgr Ewelina Ślęzak
Projekt „Nowatorska technologia maksymalizująca wykorzystanie ciepła z odpadów w procesie produkcji klinkieru”
CEL: Opracowanie ulepszonej technologii pozyskiwania energii z odpadów do produkcji klinkieru portlandzkiego.
ZAKRES:
- znaczące zwiększenie udziału odpadów jako paliwa w procesie produkcji klinkieru, - zwiększenie efektywności energetycznej procesu, - redukcja emisji NOx, SOx, Hg oraz CO2.
Budujemy lepszą przyszłość – dla Polski
CEMEX w Polsce
Cement: 3,1 mln ton
Beton: 2,5 mln m3
Kruszywa: 5 mln ton
2 Cementownie
40 Wytwórnie betonu
10 Kopalni kruszyw
1 Przemiałownia
11 Centrów dystrybucyjnych
2 Centra transportu
1 Centrum sprzedaży ISOLA
5 Składów budowlanych
Zdolności produkcyjne:
Warszawa
Kraków
Poznań
Chełm
Rudniki
Olsztyn
Białystok
Gorzów Wlkp
Szczecin
Gdańsk
Wrocław
Opole
Katowice
1 Terminal
Budujemy lepszą przyszłość – dla Polski
Dlaczego piece obrotowe są wykorzystywane do współspalania paliw alternatywnych?
KLINKIER
PALIWA DO
KALCYNATORA
KAMIEŃ
WAPIENNY,
KREDA
DODATKI
MIELENIE I
SUSZENIE
SUROWCÓW
(MĄCZKA
PIECOWA)
PRODUKCJA
KLINKIERU
MIELENIE KLINKIERU Z
GIPSEM I DODATKAMI:
ŻUŻEL W., PYŁY
DYMNICOWE
( CEMENT )
• Paliwa ciekłe
• Paliwa stałe
rozdrabniane
• Osady ściekowe
• Paliwa ciekłe
• Rozdrobnione paliwa stałe
• Gaz
• Paliwa alternatywne
• temperatura spalania i procesu temperatura spalania w piecu do 2000C, na wylocie z pieca 1000 – 1200 C, temperatura materiału wzrasta z 830C do 1450 C w ciągu ok. 20 min.)
• czas przebywania gazów w wysokiej temperaturze 8 – 10 sekund w temperaturze powyżej 1100 C, przy temp. > 1600 C utrzymuje się przez 2 – 3 sekundy)
• całkowity rozkład związków chemicznych neutralizacja wielkocząsteczkowych węglowodorów, odchlorowanie dioksyn
•alkaliczne środowisko zobojętnienie kwaśnych składników gazów spalinowych jak chlorowodów, fluorowodór, ditlenek siarki, a powstałe związki wchodzą w skład klinkieru
• immobilizacja metali ciężkich w strukturze klinkieru • proces bezodpadowy
popiół powstały po spaleniu osadów wbudowany w strukturę klinkieru
Budujemy lepszą przyszłość – dla Polski
Poziom substytucji paliw alternatywnych w Cementowni Chełm i Cementowni Rudniki
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
110,00
120,00
130,00
1 2 3 4
warianty
kgC
O2/M
gkl
rzeczywista emisja na palniku
zredukowana emisja na palniku Porównanie rzeczywistej i zredukowanej emisji CO2 ze spalania paliw na palniku głównym
680,00
700,00
720,00
740,00
760,00
780,00
800,00
820,00
1 2 3 4
warianty
kgC
O2/M
gkl
rzeczywista całkowita emisja
zredukowana całkowita emisja
Porównanie całkowitej rzeczywistej i zredukowanej emisji CO2 w instalacji wypalania klinkieru
Projekt „Nowatorska technologia maksymalizująca wykorzystanie
ciepła z odpadów w procesie produkcji klinkieru”
WNIOSKI
1. Emisja procesowa z nowej linii technologicznej wynosi 494 kgCO2/Mgkl i jest niższa o około 6% od typowej emisji procesowej z układu wypalania klinkieru. Ma to związek z stosowaniem surowców o niższej zawartości węglanów.
2. Emisja paliwowa kształtuje się na poziomie 307 kgCO2/Mgkl i stanowi 38% całkowitej emisji.
3. Substytucja węgla paliwami alternatywnymi i osadami ściekowymi skutkuje zmniejszeniem wskaźnika emisji dwutlenku węgla o około 13% (z poziomu 802 kgCO2/Mgkl do około 694 kgCO2/Mgkl).
jakość paliw alternatywnych
- wyzwanie dla wytwórcy
ale
także laboratorium analitycznego
Komitet Techniczny CEN/TC 343
WYKAZ NORM I SPECYFIKACJI TECHNICZNYCH DOTYCZĄCYCH STAŁYCH PALIW WTÓRNYCH
POBIERANIE I PRZYGOTOWANIE PRÓBEK Numer normy Tytuł normy
PN-EN 15442:2011 Stałe paliwa wtórne – Metody pobierania próbek
PN-EN 15413:2011 Stałe paliwa wtórne - przygotowania próbki do badań z próbki laboratoryjnej
PN-EN 15443:2011 Stałe paliwa wtórne - przygotowywania próbki laboratoryjnej
PRODUKCJA / KLASYFIKACJA Numer normy Tytuł normy
PN-EN 15358:2011 Stałe paliwa wtórne - Systemy zarządzania jakością - Szczegółowe wymagania dla ich zastosowania do produkcji stałych paliw wtórnych
PN-EN 15357:2011 Stałe paliwa wtórne – Terminologia, definicje i określenia
PN-EN 15359:2012 Stałe paliwa wtórne – Wymagania techniczne i klasy
PARAMETRY JAKOŚCIOWE Numer normy Tytuł normy
PN-EN 15400:2011 Stałe paliwa wtórne - Oznaczanie wartości opałowej
PN-EN 15402:2011 Stałe paliwa wtórne - Oznaczanie zawartości części lotnych
PN-EN 15403:2011 Stałe paliwa wtórne - Oznaczanie zawartości popiołu
PN-EN 15414-3:2011 Stałe paliwa wtórne - Oznaczanie zawartości wilgoci metodą suszarkową - Część 3: Wilgoć w ogólnej próbce analitycznej
PN-EN 15410:2011 Stałe paliwa wtórne - Metody oznaczania pierwiastków głównych (Al, Ca, Fe, K, Mg, Na, P, Si, Ti)
PN-EN 15411:2011 Stałe paliwa wtórne - Metody oznaczania pierwiastków śladowych (As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mo, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Tl, V, Zn)
PN-EN 15407:2011 Stałe paliwa wtórne - Metody oznaczania zawartości węgla (C), wodoru (H) i azotu (N)
PARAMETRY JAKOŚCIOWE Numer normy Tytuł normy
PN-EN 15408:2011 Stałe paliwa wtórne - Metody oznaczania zawartości siarki (S), chloru (Cl), fluoru (F) i bromu (Br)
PN-EN 15440:2011 Stałe paliwa wtórne - Metody oznaczania zawartości biomasy
Obszar stosowalności wytycznych CEN/TC 343 wg PN-EN 15357:2011
Klasyfikacja Stałego Paliwa Wtórnego wg PN-EN 15359:2012
Paramet
r
Wartość Jednostk
a
Klasa
1 2 3 4 5
Wartość
opałowa
(NCV)
Średnia MJ/kg w st.
rob. ≥ 25 ≥ 20 ≥ 15 ≥ 10 ≥ 3
Chlor (Cl) Średnia % s.m. ≤ 0,2 ≤ 0,6 ≤ 1,0 ≤ 1,5 ≤ 3
Rtęć (Hg) Mediana Mg/MJ w
st. rob. ≤ 0,02 ≤ 0,03 ≤ 0,08 ≤ 0,15 ≤ 0,5
80-ty perc. ≤ 0,04 ≤ 0,06 ≤ 0,16 ≤ 0,3 ≤ 1,0
Badamy SRF ? Małe przywiązanie do definicji …
właściwe określenie próbki laboratoryjnej …
głównie określane parametry …
Lp. Badane cechy
1. zawartość wilgoci
2. zawartość wilgoci w próbce analitycznej
3. zawartość popiołu
4. ciepło spalania
wartość opałowa (z obliczeń)
5. stężenie siarki
6. stężenie węgla całkowitego TC
7. stężenie wodoru
8. stężenie azotu
9. zawartość chloru
10. zawartość frakcji biodegradowalnej –
udział masowy biomasy metodą izotopu węgla C14
a wg EURITS - Europejskiego Stowarzyszenia Zakładów
Termicznego Przekształcania Odpadów …
Parametry Jednostka Wartość
Wartość opałowa MJ/kg 15
Cl % 0,5
S % 0,4
Br % 0,01
N % 0,7
F % 0,1
Be mg/kg 1
Hg mg/kg 2
As, Se (Te), Cd, Sb mg/kg 10
Mo mg/kg 20
V, Cr, Co, Cu, PB, MN, Sn mg/kg 200
Zn mg/kg 500
Popiół % 5
PCB (suma wg DIN 51527) mg/kg 0,2
POBIERANIE I PRZYGOTOWANIE PRÓBEK Numer normy Tytuł normy
PN-EN 15442:2011 Stałe paliwa wtórne – Metody pobierania próbek
PN-EN 15413:2011 Stałe paliwa wtórne - przygotowania próbki do badań z próbki laboratoryjnej
PN-EN 15443:2011 Stałe paliwa wtórne - przygotowywania próbki laboratoryjnej
Program próbkowania
Przygotowanie i wdrożenie planu
pobierania
Zdefiniowanie planu i procedur
względem miejsca i materiału pobrania
Pobór próbki
Określenie partii paliwa
Pobranie serii próbek
pierwotnych wg właściwych
wytycznych
Połączenie serii próbek
pierwotnych
Próbka OGÓLNA
- rozdrobnienie
- zmieszanie
- pomniejszenie
Próbka LABORATORYJNA
Oznaczenie/kodowanie próbki
Właściwe przechowanie
Transport do laboratorium
w standaryzowanych warunkach
Właściwe przechowanie
- rozdrobnienie
- zmieszanie
- pomniejszenie
Próbka analityczna
Przygotowanie próbki do analiz
wstępnych / właściwych
ANALIZY
Raport końcowy
Pobranie
próbki
Analiza
próbki
Projekt Rozporządzenia
Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie warunków technicznych kwalifikowania energii
odzyskanej z termicznego przekształcenia odpadów
- Udział frakcji biodegradowalnej na podstawie badań
Morfologia stałych paliw wtórnych
Parametr/wymagania Frakcja bio Tworzywa
sztuczne
Inne
frakcje
palne
Tkaniny Papier Guma Drewno
Udział [%]
37,56 38,0 6,6 6,4 9,3 0,74 1,4
Wilgotność [%]
14,9 20,4 46,0 29,0 31,0 10,3 27,5
Zawartość części
niepalnych [%]
10,4 16,8 9,6 14,6 13,0 23,0 5,0
Zawartość chloru [%]
0,43 1,0 0,2 0,42 0,32 0,9 0,22
Zawartość TC [%]
19,06 42,8 24,8 32,0 26,8 45,8 35,0
Wartość opałowa
[MJ/kg]
6,7 20,7 9,6 12,3 8,8 20,8 12,4
Jakość SPW
Badana właściwość Metoda badań Jednostka średnia σ min max średnia σ min max
Zawartość wilgoci całkowitej PN-EN 14774-1:2010 [%] 13,3 3,2 9,5 17,5 2,0 0,5 1,5 2,7
Zawartość popiołu PN-EN 15403:2011 [%] 14,5 2,2 11,8 17,1 1,3 0,3 0,9 1,7
Ciepło spalania PN-EN 15400:2011 [kJ/kg] 21205 2271 19131 24955 1847 146 1695 2046
Wartość opałowa (z obliczeń) PN-EN 15400:2011 [kJ/kg] 19714 2285 17624 23492 2183 182 2002 2443
Zawartość siarki (S) PN-EN 15289:2011 [%] 0,386 0,184 0,275 0,710 0,063 0,030 0,046 0,116
Zawartość węgla całkowitego (TC) PN-EN 15407:2011 [%] 46,6 3,8 42,1 51,8 2,4 0,9 1,3 3,5
Zawartość wodoru (H) PN-EN 15407:2011 [%] 5,72 0,34 5,23 6,15 0,95 0,14 0,76 1,07
Zawartość azotu (N) PN-EN 15407:2011 [%] 1,220 0,172 1,051 1,511 0,204 0,048 0,176 0,289
Zawartość chloru (Cl) PN-EN 15408:2011 [%] 0,703 0,394 0,467 1,400 0,284 0,153 0,185 0,554
Zawartość biomasy metodą izotopu węgla C14 PN-EN 15440:2011 [%] 37,8 5,4 28,4 42,1 8,5 0,6 7,7 9,1
Całkowity wskaźnik emisji CO2 [t CO2/TJ] 87,1 2,2 84,1 89,2
Biogenny wskaźnik emisji CO2 [t CO2/TJ] 33,1 5,9 24,3 37,0
Niebiogenny wskaźnik emisji CO2 [t CO2/TJ] 54,1 3,9 50,9 59,8
Stan roboczy Niepewność
Rozporządzenie
Komisji (UE)
nr 601/2012
SPW - rok 2015
LIMiMŚ Opole
Analizy laboratoryjne dla frakcji biomasy
wg Rozporządzenia w sprawie monitorowania i raportowania – wytyczne dotyczące kwestii związanych z biomasą w EU ETS
Dla określania wartości frakcji kopalnej i frakcji biomasy węgla pierwiastkowego
w materiałach i paliwach, artykuł 39 (1) wymaga w szczególności:
„Jeśli z zastrzeżeniem wymaganego poziomu dokładności, a także dostępności
właściwych wartości domyślnych, o których mowa w art. 31 ust. 1, wartość frakcji
biomasy określonego paliwa lub materiału wyznacza się w drodze analiz,
prowadzący instalację wyznacza taką wartość frakcji biomasy na podstawie
odpowiedniej normy oraz z zastosowaniem określonych w niej metod analitycznych,
a ponadto stosuje taką normę tylko w przypadku jej zatwierdzenia przez właściwy
organ.”
określenie frakcji biodegradowalnej jako biomasy zawartej w paliwach z odpadów
Analizy laboratoryjne dla frakcji biomasy
Dla materiałów stałych (zazwyczaj odpadów), zastosowanie ma norma PN-EN
15440:2011 („Stałe paliwa wtórne – Metody oznaczania zawartości biomasy”).
Oferuje ona trzy metody określania frakcji biomasy materiałów mieszanych:
1. Metoda selektywnego rozpuszczania
2. Ręczna metoda sortowania
3. Metoda 14C.
Załącznik informacyjny D do ww. normy wskazuje, że metoda 1 daje niewłaściwe i
błędne wyniki dla kilku materiałów (tj. materiały kopalne przedstawiane jako biomasa
lub biomasa jest identyfikowana jako kopalina). Metoda 2 ma zastosowanie jedynie
wtedy, gdy optycznie i fizycznie rozróżnialne frakcje mogą być rozdzielone i zliczone.
Norma ustanawia, że wielkość cząstek powinna być > 10mm.
Metoda 3 ma zastosowanie do wszystkich typów materiałów.
Analizy laboratoryjne dla frakcji biomasy
Dlatego w punkcie 6.3 norma wyjaśnia, że w celu określenia biomasy na potrzeby
handlu emisjami, „może być stosowana metoda 14C lub metoda selektywnego
rozpuszczania”. Nie wolno stosować metody selektywnego rozpuszczania, jeżeli
materiały wymienione w Tabeli 1 stanowią ponad 5% (dla odpadów gumowych
poziomem tym jest 10%).
Kompleksowe badania paliw wtórnych:
Korzyści wynikające z outsourcingu laboratoryjnego w połączeniu z pełnym systemem nadzoru
nad paliwami
Nasz oferta to nie tylko badania,
ale szeroki wachlarz rozwiązań dla wytwórców i odbiorców paliw
System Nadzoru Poboru Prób i Logistyki Paliw Zastępczych
Wjazd na terminal
Pobór próbek paliwa
Pomiar wilgotności i zabezpieczenie próbki
Rozładunek lub jego brak
Dane zgromadzone w systemie
Laboratorium zakładowe
Etapy i obiekty kontrolowane przez System:
Moduł awizowania
dostawy
Brama wjazdowa
do Zakładu - waga
Hala Paliw –
miejsce rozładunku
Archiwum
paliw zastępczych
Laboratorium
Zakładowe
Dostawa
Pró
bk
a
Pró
bk
a E
mis
yjn
a
Powrót
Punkt kontroli
wilgotności
paliw zastępczych
Pró
bk
a
Wprowadzanie danych
logistycznych
1) Data i godzina przyjazdu
2) Masa i asortyment paliwa
3) Dostawca
4) Spedytor
6) Nr rejestracyjny pojazdu
Rozładunek Paliwa
1) Kontrola procesu za pomocą
kamer CCTV
2) Kontrola strumienia paliwa za
pomocą kamer CCTV w
wykonaniu Ex
Pobranie danych identyfikacyjnych
1) Identyfikacja pojazdu
2) Identyfikacja dostawy
3) Ustalenie wagi pojazdu na wjeździe
4) Ustalenie wagi pojazdu na wjeździe
Pobieranie danych jakościowych
1) Pomiar wilgotności paliwa
2) Przypisanie danych o wilgotności do
transportu
3) Kodowanie próby paliwa
4) Kontrola procesu za pomocą kamery
CCTV
Archiwizacja paliwa
1) Systemowa kontrola nad
produkcją próby uśrednionej
2) Kodowanie próby uśrednionej
3) Kontrola procesu za pomocą
kamer CCTV
Wewnętrzne badania paliw
1) Odkodowanie próby uśrednionej
2) Przypisanie wyników badań do
danych logistycznych
Laboratorium
zewnętrzne
ICiMB
Zewnętrzne badania paliw
1) Odkodowanie emisyjnej próby uśrednionej
2) Przypisanie wyników badań do danych
logistycznych
Próbka
Ko
mu
nik
acja
UDZIAŁ W TARGACH WYNALAZKÓW
Tylko w tym roku ICiMB na 8 międzynarodowych wystawach Innowacji i wynalazków (Bruksela, Warszawa, Sewastopol, Moskwa, Paryż, Genewa, Cluj-Napoca, Seul) zdobył 10 złotych, 9 srebrnych i 5 brązowych medali oraz uhonorowany został 7 wyróżnieniami i nagrodami specjalnymi. Za wykorzystanie popiołów lotnych nowej generacji do produkcji autoklawizowanego betonu komórkowego (ABK)" został nagrodzony złotym medalem w wyróżnieniem
Dziękujemy za uwagę
www.icimb.pl/opole