Stałe Paliwa Wtórne i osady ściekowe w technologii produkcji klinkieru portlandzkiego na przykładzie projektu We4ClinKer

Transkrypt

1 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

2

3 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 CO 2.

4 CEMEX w Polsce 2 Cementownie 1 Przemiałownia Gdańsk 1 Terminal 40 Wytwórnie betonu Szczecin Olsztyn Białystok 10 Kopalni kruszyw 11 Centrów dystrybucyjnych Gorzów Wlkp Poznań Warszawa 2 Centra transportu 1 Centrum sprzedaży ISOLA 5 Składów budowlanych Wrocław Opole Rudniki Chełm Katowice Zdolności produkcyjne: Cement: 3,1 mln ton Beton: 2,5 mln m 3 Kruszywa: 5 mln ton Kraków Budujemy lepszą przyszłość dla Polski

5 Dlaczego piece obrotowe są wykorzystywane do współspalania paliw alternatywnych? temperatura spalania i procesu temperatura spalania w piecu do 2000C, na wylocie z pieca 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 KAMIEŃ WAPIENNY, KREDA DODATKI PALIWA DO KALCYNATORA MIELENIE I SUSZENIE SUROWCÓW (MĄCZKA PIECOWA) PRODUKCJA KLINKIERU MIELENIE KLINKIERU Z GIPSEM I DODATKAMI: ŻUŻEL W., PYŁY DYMNICOWE ( CEMENT ) Paliwa ciekłe Paliwa Rozdrobnione stałe paliwa stałe rozdrabniane Gaz Osady ściekowe Paliwa alternatywne KLINKIER Budujemy lepszą przyszłość dla Polski

6 Poziom substytucji paliw alternatywnych w Cementowni Chełm i Cementowni Rudniki Budujemy lepszą przyszłość dla Polski

7 Wykorzystanie paliw w cemencie

8 Wykorzystanie paliw w cemencie

9 Wykorzystanie paliw w cemencie

10 Układ dozowania paliw

11

12 kgco2/mgkl kgco2/mgkl 130,00 120,00 110,00 100,00 90,00 rzeczywista emisja na palniku zredukowana emisja na palniku Porównanie rzeczywistej i zredukowanej emisji CO 2 ze spalania paliw na palniku głównym 80,00 70,00 60, warianty 820,00 800,00 780,00 760,00 740,00 rzeczywista całkowita emisja zredukowana całkowita emisja Porównanie całkowitej rzeczywistej i zredukowanej emisji CO 2 w instalacji wypalania klinkieru 720,00 700,00 680, warianty

13 Projekt Nowatorska technologia maksymalizująca wykorzystanie ciepła z odpadów w procesie produkcji klinkieru

14 WNIOSKI 1. Emisja procesowa z nowej linii technologicznej wynosi 494 kgco 2 /Mg kl 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 kgco 2 /Mg kl 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 kgco 2 /Mg kl do około 694 kgco 2 /Mg kl ).

15 jakość paliw alternatywnych - wyzwanie dla wytwórcy ale także laboratorium analitycznego Komitet Techniczny CEN/TC 343 WYKAZ NORM I SPECYFIKACJI TECHNICZNYCH DOTYCZĄCYCH STAŁYCH PALIW WTÓRNYCH

16 Numer normy PRODUKCJA / KLASYFIKACJA 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 PN-EN 15359:2012 Stałe paliwa wtórne Terminologia, definicje i określenia Stałe paliwa wtórne Wymagania techniczne i klasy POBIERANIE I PRZYGOTOWANIE PRÓBEK Numer normy PN-EN 15442:2011 PN-EN 15413:2011 PN-EN 15443:2011 Tytuł normy Stałe paliwa wtórne Metody pobierania próbek Stałe paliwa wtórne - przygotowania próbki do badań z próbki laboratoryjnej Stałe paliwa wtórne - przygotowywania próbki laboratoryjnej

17 PARAMETRY JAKOŚCIOWE Numer normy PN-EN 15400:2011 PN-EN 15402:2011 PN-EN 15403:2011 PN-EN :2011 PN-EN 15410:2011 PN-EN 15411:2011 PN-EN 15407:2011 Tytuł normy Stałe paliwa wtórne - Oznaczanie wartości opałowej Stałe paliwa wtórne - Oznaczanie zawartości części lotnych Stałe paliwa wtórne - Oznaczanie zawartości popiołu Stałe paliwa wtórne - Oznaczanie zawartości wilgoci metodą suszarkową - Część 3: Wilgoć w ogólnej próbce analitycznej Stałe paliwa wtórne - Metody oznaczania pierwiastków głównych (Al, Ca, Fe, K, Mg, Na, P, Si, Ti) Stałe paliwa wtórne - Metody oznaczania pierwiastków śladowych (As, Ba, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Mo, Mn, Ni, Pb, Sb, Se, Tl, V, Zn) Stałe paliwa wtórne - Metody oznaczania zawartości węgla (C), wodoru (H) i azotu (N)

18 PARAMETRY JAKOŚCIOWE Numer normy PN-EN 15408:2011 PN-EN 15440:2011 Tytuł normy Stałe paliwa wtórne - Metody oznaczania zawartości siarki (S), chloru (Cl), fluoru (F) i bromu (Br) Stałe paliwa wtórne - Metody oznaczania zawartości biomasy Obszar stosowalności wytycznych CEN/TC 343 wg PN-EN 15357:2011

19 Klasyfikacja Stałego Paliwa Wtórnego wg PN-EN 15359:2012 Paramet r Wartość opałowa (NCV) Wartość Średnia Jednostk a MJ/kg w st. rob. Klasa Chlor (Cl) Średnia % s.m. 0,2 0,6 1,0 1,5 3 Rtęć (Hg) Mediana Mg/MJ w 0,02 0,03 0,08 0,15 0,5 80-ty perc. st. rob. 0,04 0,06 0,16 0,3 1,0 Badamy SRF? Małe przywiązanie do definicji właściwe określenie próbki laboratoryjnej

20 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

21 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

22 POBIERANIE I PRZYGOTOWANIE PRÓBEK Numer normy PN-EN 15442:2011 PN-EN 15413:2011 PN-EN 15443:2011 Tytuł normy Stałe paliwa wtórne Metody pobierania próbek Stałe paliwa wtórne - przygotowania próbki do badań z próbki laboratoryjnej Stałe paliwa wtórne - przygotowywania próbki laboratoryjnej

23 Program próbkowania Przygotowanie i wdrożenie planu pobierania Zdefiniowanie planu i procedur względem miejsca i materiału pobrania Pobranie próbki 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 Analiza próbki Próbka analityczna Przygotowanie próbki do analiz wstępnych / właściwych ANALIZY Raport końcowy

24 Projekt Rozporządzenia Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie warunków technicznych kwalifikowania energii odzyskanej z termicznego przekształcenia odpadów - Udział frakcji biodegradowalnej na podstawie badań

25 Projekt Rozporządzenia

26

27 Morfologia stałych paliw wtórnych Parametr/wymagania Frakcja bio Udział [%] Tworzywa sztuczne Inne frakcje palne Tkaniny Papier Guma Drewno 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 [%] Zawartość TC [%] 0,43 1,0 0,2 0,42 0,32 0,9 0,22 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

28 Jakość SPW SPW - rok 2015 LIMiMŚ Opole Stan roboczy Badana właściwość Metoda badań Jednostka średnia σ min max Zawartość wilgoci całkowitej PN-EN :2010 [%] 13,3 3,2 9,5 17,5 Zawartość popiołu PN-EN 15403:2011 [%] 14,5 2,2 11,8 17,1 Ciepło spalania PN-EN 15400:2011 [kj/kg] Wartość opałowa (z obliczeń) PN-EN 15400:2011 [kj/kg] Zawartość siarki (S) PN-EN 15289:2011 [%] 0,386 0,184 0,275 0,710 Zawartość węgla całkowitego (TC) PN-EN 15407:2011 [%] 46,6 3,8 42,1 51,8 Zawartość wodoru (H) PN-EN 15407:2011 [%] 5,72 0,34 5,23 6,15 Zawartość azotu (N) PN-EN 15407:2011 [%] 1,220 0,172 1,051 1,511 Zawartość chloru (Cl) PN-EN 15408:2011 [%] 0,703 0,394 0,467 1,400 Zawartość biomasy metodą izotopu węgla C14 PN-EN 15440:2011 [%] 37,8 5,4 28,4 42,1 Całkowity wskaźnik emisji CO2 Rozporządzenie [t CO 2 /TJ] 87,1 2,2 84,1 89,2 Biogenny wskaźnik emisji CO2 Komisji (UE) [t CO 2 /TJ] 33,1 5,9 24,3 37,0 Niebiogenny wskaźnik emisji CO2 nr 601/2012 [t CO 2 /TJ] 54,1 3,9 50,9 59,8

29 Stałe Paliwa Wtórne badania system akredytacji realia wymagania wobec laboratoriów badawczych

30 30

31

32 Analizy laboratoryjne dla frakcji biomasy wg Rozporządzenia w sprawie monitorowania i raportowania wytyczne dotyczące kwestii związanych z biomasą w EU ETS określenie frakcji biodegradowalnej jako biomasy zawartej w paliwach z odpadów 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.

33 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 14 C. 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.

34 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 14 C 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%).

35 Oznaczane parametry w ramach AB 799: 35

36 Oznaczane parametry w ramach AB 799: 36

37 Oznaczane parametry w ramach AB 799: 37

38 Oznaczane parametry w ramach AB 799: (zakres elastyczny) 38

39 Oznaczane parametry w ramach AB 799: (zakres elastyczny) 39

40 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

41 System Nadzoru Poboru Prób i Logistyki Paliw Zastępczych Etapy i obiekty kontrolowane przez System: Wjazd na terminal Pobór próbek paliwa Pomiar wilgotności i zabezpieczenie próbki Rozładunek lub jego brak Dane zgromadzone w systemie Laboratorium zakładowe

42 Komunikacja Próbka Emisyjna Próbka Moduł awizowania dostawy Brama wjazdowa do Zakładu - waga Dostawa Hala Paliw miejsce rozładunku Wprowadzanie danych logistycznych 1) Data i godzina przyjazdu 2) Masa i asortyment paliwa 3) Dostawca 4) Spedytor 6) Nr rejestracyjny pojazdu Powrót Pobranie danych identyfikacyjnych 1) Identyfikacja pojazdu 2) Identyfikacja dostawy 3) Ustalenie wagi pojazdu na wjeździe 4) Ustalenie wagi pojazdu na wjeździe Rozładunek Paliwa 1) Kontrola procesu za pomocą kamer CCTV 2) Kontrola strumienia paliwa za pomocą kamer CCTV w wykonaniu Ex Laboratorium Zakładowe Próbka Archiwum paliw zastępczych Punkt kontroli wilgotności paliw zastępczych Próbka Wewnętrzne badania paliw 1) Odkodowanie próby uśrednionej 2) Przypisanie wyników badań do danych logistycznych Laboratorium zewnętrzne ICiMB Archiwizacja paliwa 1) Systemowa kontrola nad produkcją próby uśrednionej 2) Kodowanie próby uśrednionej 3) Kontrola procesu za pomocą kamer CCTV Zewnętrzne badania paliw 1) Odkodowanie emisyjnej próby uśrednionej 2) Przypisanie wyników badań do danych logistycznych 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

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53 ZAUFALI NAM:

54 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