Odpadové palivá a alternatívne palivá na zníženie spotreby fosílnych palív pri výrobe cementu

Úloha odpadových palív v moderných cementárenských peciach

Palivá vyrobené z odpadu (RDF) a iné alternatívne palivá, ako sú použité pneumatiky, plastové zvyšky, biomasa a spracované frakcie odpadu, sa čoraz častejšie používajú ako náhrada fosílnych palív v rotačných peciach na výrobu cementu. Nahradením uhlia, ropy alebo zemného plynu prispievajú palivá vyrobené z odpadu k zníženiu emisií skleníkových plynov a zároveň umožňujú zhodnocovanie energie a v niektorých prípadoch aj cenných minerálnych zložiek z odpadových tokov. Aby bola zabezpečená stabilná prevádzka pece a konzistentná kvalita slinku, musia tieto sekundárne palivá spĺňať jasne definované špecifikácie kvality. Preto sú nevyhnutné spoľahlivé laboratórne testy, štandardizovaná príprava vzoriek a reprodukovateľné analytické postupy.

Reprezentatívny odber vzoriek a homogenizácia alternatívnych palív

Odpadové palivá a iné alternatívne palivá sú často objemné, heterogénne a ťažko manipulovateľné. Aby bolo možné získať relevantné analytické výsledky, laboratórne podvzorky musia byť preukázateľne reprezentatívne pre pôvodnú šaržu. Medzi osvedčené postupy patria:

  • Odber vzoriek z viacerých miest v sypkom materiáli
  • Spracovanie dostatočne veľkej počiatočnej hmotnosti vzorky
  • Dôkladné premiešanie a rozdelenie, napríklad pomocou rotačného deliča, ako je model PT 200, s cieľom minimalizovať účinky segregácie
  • V prípade kritických parametrov výrazne zvyšujú opakované analýzy (dvakrát alebo trikrát) spoľahlivosť výsledkov a pomáhajú posúdiť variabilitu materiálu.

Postup prípravy vzoriek z odpadového paliva

Typický postup prípravy palív z odpadu začína hrubým drvením v strihacom mlyne (napr. SM 300) s cieľom získať sypkú frakciu. Po opätovnom premiešaní a rozdelení sa analytická vzorka rozomelie na požadovanú jemnosť pomocou rotorového mlyna, ako je ultraodstredivý mlyn ZM 300. Tam, kde je výhodné rázové mletie, možno namiesto toho použiť kladivový mlyn (napr. SK 300).

Požadovaná jemnosť a analytické požiadavky na odpadová palivá

Požadovaná jemnosť odpadových palív by mala byť vždy v súlade s analytickou metódou:

  • Na stanovenie výhrevnosti stačí často len stredná jemnosť
  • Analýzy popola, LOI a prvkov využívajú výhody konzistentnej veľkosti častíc a starostlivého rozdelenia vzorky
  • Analýza XRF lisovaných peliet zvyčajne vyžaduje jemnejšie mletie, aby sa minimalizoval vplyv veľkosti častíc a zlepšila porovnateľnosť

Keďže alternatívne palivá vnášajú do systému pece aj minerálne zložky, výsledky analýz majú priamy vplyv na stabilitu procesu. Chlór môže podporovať usadzovanie a vnútorné cykly, zatiaľ čo síra a zásady ovplyvňujú chemické zloženie slinku a reguláciu emisií. Dokumentované a štandardizované parametre prípravy – vrátane schém rozdelenia, výberu mlyna a sita, otáčok rotora a prevádzky cyklónu – sú nevyhnutné pre reprodukovateľnosť údajov. Uchovávanie referenčných vzoriek a rutinné vykonávanie duplicitných meraní podporuje dlhodobú kontrolu kvality a spoľahlivú kvalifikáciu paliva z odpadu.

Dôležité informácie o príprave v závislosti od materiálu

Palivá vyrábané z plastových odpadov a pneumatík

Odpadové palivá s vysokým obsahom plastov, fólií alebo pneumatík si pri drvení vyžadujú dôkladnú reguláciu teploty. Prevádzka cyklónu napomáha chladeniu a rýchlemu vykládaniu, zatiaľ čo krehčenie suchým ľadom môže zabrániť zlepeniu a umožniť efektívne zmenšenie veľkosti častíc. Kombinácia strižných mlynov na predbežné drvenie a ultraodstredivého mlyna ZM 300 na finálne mletie je osvedčeným prístupom k homogenizácii týchto materiálov. V závislosti od vlastností vzorky (napríklad väčšie, kompaktnejšie plastové bloky) môže byť výhodné použiť v kroku predbežného rezania 6-diskový rotor namiesto štandardného rotora s paralelným rezom.

Sekundárne palivá

40 mm, 50 g

SM 50

3 min | 2 mm

100 mm, 600 g

SM 300

15 min | 6 mm

6 mm, 100 g

Predbežné drvenie SM 300
Jemné mletie ZM 300
45 s | 0,75 mm

15 mm, 300 g

Predbežné drvenie SM 300
Jemné mletie ZM 300
15 min | 0,3 µm

Biomasa a drevné zvyšky

Alternatívne palivá na báze biomasy, ako sú drevná štiepka, kôra alebo drevo z demolácie, je možné účinne homogenizovať, ak je vzorka reprezentatívna a vopred roztriedená. Kovové nečistoty (napr. klince, skrutky, spinky) je nutné pred drvením odstrániť, aby sa chránili rezné nástroje a zabránilo sa skresleniu výsledkov analýzy. Na hrubé drvenie sa zvyčajne používajú drviče, na čo nasleduje ďalšia homogenizácia a mletie v zariadení ZM 300 s použitím vhodného sita. Pri plastových vzorkách môže byť v závislosti od vlastností vzorky (napr. väčšie vetvičky alebo kompaktnejšie drevené bloky) výhodné použiť v kroku predbežného mletia robustnejší 6-diskový rotor namiesto štandardného rotora s paralelnými sekciami. Rovnomerné podávanie a voliteľná prevádzka cyklónu tak v kroku predbežného mletia, ako aj v kroku jemného mletia pomáhajú zabezpečiť stabilné a reprodukovateľné spracovanie.

Použitý papier a papierové odpadky

Použitý papier a papierové odpadové materiály sa často vyznačujú veľkou variabilitou v zložení plnidiel, povrchových úprav a obsahu vlhkosti, čo si vyžaduje dôkladnú homogenizáciu. Strižné mlyny sú vhodné na počiatočnú fázu drvenia. Použitie V-rotora a predbežné rozdrvenie materiálu na menšie časti zvyšuje efektívnosť rezania. Po premiešaní a rozdelení je možné analytickú vzorku rozomlieť v zariadení ZM 300, aby spĺňala požiadavky na stanovenie obsahu popola, elementárnu analýzu alebo XRF.

Kal z čističiek odpadových vôd ako odpadové palivo

Kal z čistiarní odpadových vôd je zvyčajne vlhký a náchylný na zhlukovanie, preto je pred dosiahnutím reprodukovateľnej homogenizácie potrebný špecifický krok sušenia (napr. pomocou zariadenia TG 200). Po vysušení je možné materiál vopred rozdrviť v strihacom mlyne alebo čeľusťovom drviči a následne dôkladne homogenizovať, aby sa minimalizovali lokálne koncentračné efekty minerálov tvoriacich popol a stopových prvkov. Pre jemné mletie a maximálnu homogenitu sa odporúčajú planetárne guľové mlyny, ako je PM 400. Parametre mletia by mali zabezpečiť požadovanú jemnosť a zároveň obmedziť nadmerné hromadenie tepla. Štandardizovaný protokol sušenia a mletia zabezpečuje porovnateľnosť analytických výsledkov tohto paliva z odpadu v priebehu času.

Drevné zvyšky 125 mm, 800 g

Predbežné drvenie SM 300
Jemné mletie ZM 300
5 min | 0,3 mm

Biomasa 100 mm, 125 g

SM 300

2 min | 0,4 mm

Papier 50 mm, 7 g

SM 300

30 s | 0,6 mm

Vysušený čistiarenský kal 30 mm, 40 g

PM 400

10 min | 0,2 mm

Asphalt residues and bitumen as alternative fuels

Asphalt residues can be used as alternative fuels in the cement industry, as the bitumen content has a usable calorific value. After appropriate processing, asphalt materials can be fed into the cement kiln for energy recovery, thereby partially replacing fossil fuels. For use as alternative fuel, careful sorting, the removal of impurities, and strict quality control of the material are essential. Particularly important are a defined bitumen content and the examination of potential contaminant loads. In this way, asphalt residues can contribute to resource conservation and the more efficient use of mineral waste streams when used as alternative fuels in the cement industry.

Since bitumen makes asphalt sticky, embrittlement with liquid nitrogen is necessary at least during the fine crushing stage. The SK 300 cross beater mill is suitable for this purpose, as it is robust and well suited for abrasive materials.

Asfalt s obsahom bitúmenu

110 mm, 11,7 kg

BB 300

1 min | 8 mm

10 mm, 1,7 kg

SK 300

90 s | 1 mm

Old textiles and textile waste as alternative fuels

Old textiles and textile waste can also be used as alternative fuels. In the cement industry, textiles play an important role primarily as secondary fuels when material recycling is no longer feasible. Due to their organic content, many textile residues have a usable calorific value and, after appropriate processing, can partially replace fossil fuels in cement kilns. For use as a secondary fuel, the materials are sorted, shredded, homogenized, and tested for impurities and contaminant levels. Their use is particularly relevant in processed fuel mixtures, where textiles are utilized together with other high-calorific waste materials. In this way, textile waste as a secondary fuel contributes to a more circular and resource-efficient cement industry.

The homogenization of textiles for quality control usually begins in a cutting mill, followed by the ZM 300 or a ball mill for fine grinding.

textil

200 mm, 20 g

Predbežné drvenie SM 300
Jemné mletie MM 400
2 min | 200 µm

Odpadové palivá ako spoľahlivá alternatíva k fosílnym palivám

Pri správnom odbere vzoriek, príprave a analýze predstavujú palivá získané z odpadu a iné alternatívne palivá spoľahlivú a udržateľnú cestu k zníženiu spotreby fosílnych palív pri výrobe cementu. Štandardizované laboratórne postupy, spoľahlivé stratégie homogenizácie a techniky prípravy prispôsobené konkrétnym materiálom tvoria základ pre konzistentný výkon pece, dodržiavanie právnych predpisov a dlhodobú optimalizáciu procesov.

Odpadové palivá a alternatívne palivá na zníženie spotreby fosílnych palív pri výrobe cementu - FAQ

Čo sú to odpadová palivá (RDF) a prečo sa používajú v cementárenských peciach?

Odpadové palivá (RDF) sú spracované frakcie odpadu, ktoré možno využívať ako alternatívne palivá v rotačných peciach na výrobu cementu. Pomáhajú nahradiť fosílne palivá, ako je uhlie, ropa alebo zemný plyn, a zároveň umožňujú získavať energiu z odpadových tokov. Ak sú zavedené špecifikácie kvality a testovanie, RDF môžu prispieť k zníženiu emisií skleníkových plynov a k stabilnej výrobe slinku.

Ako zabezpečujete reprezentatívny odber vzoriek a homogenizáciu odpadových palív?

Vzhledem k tomu, že odpadová paliva jsou často objemná a heterogenní (plasty, textilie, papír, guma a minerální frakce), musí být laboratorní podvzorky reprezentativní, aby se předešlo zkresleným výsledkům. Osvědčeným postupem je odebírat vzorky z více míst, zpracovávat dostatečně velkou výchozí hmotnost a zajistit důkladné promíchání a rozdělení (např. pomocí rotačního děliče). U kritických parametrů mohou dvojité nebo trojité analýzy zvýšit spolehlivost výsledků a pomoci kvantifikovat variabilitu.

Aká veľkosť častíc (jemnosť) je potrebná na analýzu RDF a prečo je to dôležité?

Cieľová jemnosť odmietnutých derivátov palív by mala zodpovedať použitej analytickej metóde a sledovanému parametru. Pri stanovovaní výhrevnosti môže postačovať len stredná jemnosť, zatiaľ čo pri analýzach popolov, LOI a prvkov je výhodné používať konzistentnú veľkosť častíc a dôkladné rozdelenie vzorky. Pri XRF analýze lisovaných peliet sa zvyčajne vyžaduje jemnejšie mletie, aby sa znížili vplyvy veľkosti častíc a zlepšila porovnateľnosť výsledkov.

Kontaktujte nás pre bezplatnú konzultáciu

Produkty a služby spoločnosti RETSCH sú dostupné prostredníctvom globálnej siete dcérskych spoločností a plne vyškolených distribútorov. Naši pracovníci vám radi pomôžu s akýmkoľvek dopytom, ktorý by ste mohli mať.