Розробка технологічної лінії для виробництва твердого відновленого палива та його використання в цементній промисловості: на прикладі Литви

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.251439

Ключові слова:

виробництво SRF-палива, цементна промисловість, паливо з відходів, утворення ТПВ, характеристики RDF/SRF-палива

Анотація

Дане експериментальне дослідження спрямоване на вивчення виробничого та енергетичного потенціалу твердого відновленого палива (SRF), отриманого шляхом вилучення заборонених матеріалів, подрібнення та сушіння, з палива з відходів (RDF) для використання в якості альтернативного палива в цементній промисловості Литви. Визначено характеристики отриманого RDF-палива шляхом виділення біологічної фракції від основного потоку твердих побутових відходів (ТПВ) та зіставлено з критеріями, встановленими країнами, що розвиваються. Згідно з EN15359, наявне в даний час RDF-паливо не можна назвати SRF-паливом і використовувати в якості альтернативного палива в цементних печах. Розроблено виробничу лінію SRF-палива шляхом додавання шести додаткових технологічних установок до існуючої лінії МБО. Проведено розрахунок продуктивності виробничої лінії SRF-палива, що склала 1,89 т/год. Після закінчення процесу виробництва SRF-палива з RDF-палива вміст вологи (ВВ) в отриманому SRF-паливі знизився на 90 %. Після стадії сушіння обсяг SRF-палива зменшився на 19 %. Процес отримання SRF-палива дозволив збільшити нижчу теплотворну здатність (НСЗ) на 22,1 % до 28,2  МДж/кг за рахунок зниження ВВ. Отримане SRF-паливо мало високу НСЗ, низький ВВ, допустимий вміст Cl та Hg. Розроблено два сценарії утворення відходів в Алітуському районі до 2030 року. Виходячи з результатів сценаріїв утворення відходів, запропонована виробнича лінія SRF-палива забезпечить 12 % додаткового палива для випалу клінкеру протягом досліджуваного періоду. Проведено аналіз витрат для оцінки економічної та екологічної економії від використання SRF-палива. Результати показали, що додавання 12 % SRF-палива в якості альтернативного палива, що дорівнює 1,86 т/год, до вугілля, що використовується в цементних печах, дозволить заощадити 860 дол. США/год на витратах на вугілля. При цьому в атмосферу буде викидатися 5,96 т/год CO2, а чиста економія складе 1131 дол. США/год.

Спонсор дослідження

  • We acknowledge Marius Praspaliauskas, Senior research associate, Laboratory of Heat-Equipment Research and Testing, Lithuanian Energetic Institute (LEI) to help in preparing materials for the experiment. We’d like to say our great gratitude to the staff of the Center for Hydrogen Energy Technologies, LEI to help with research. We acknowledge the staff of Alytus regional waste management center and “Akmenes cementas” to help with research and informational support.

Біографії авторів

Inna Pitak, Lithuanian Energy Institute

Кандидат технических наук, ассистент

Кафедра химической техники и промышленной экологии

Arunas Baltusnikas, Lithuanian Energy Institute

Senior Research Associate

Laboratory of Materials Research and Testing

Jurate Cesniene, Lithuanian Energy Institute

Senior Research Associate

Laboratory of Materials Research and Testing

Gintaras Denafas, Lithuanian Energy Institute; Kaunas University of Technology

Chief Research Associate

Laboratory of Materials Research and Testing

Department of Environmental Technology

Посилання

  1. Diaz, L. F., Savage, G. M., Eggerth, L. L. (1999). Overview of Solid Waste Management in Economically Developing Countries. In Proceedings of Organic Recovery and Biological Treatment, ORBIT 99, Part 3. Berlin, 759–765.
  2. Apergis, N., Gozgor, G., Lau, C. K. (2021). Globalization and environmental problems in developing countries. Environmental Science and Pollution Research, 28 (26), 33719–33721. doi: https://doi.org/10.1007/s11356-021-14105-z
  3. Transparency. European Commission. Available at: https://ec.europa.eu/info/about-european-commission/service-standards-and-principles/transparency_en
  4. Liu, B., Zhang, L., Wang, Q. (2021). Demand gap analysis of municipal solid waste landfill in Beijing: Based on the municipal solid waste generation. Waste Management, 134, 42–51. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2021.08.007
  5. Consonni, S., Viganò, F. (2011). Material and energy recovery in integrated waste management systems: The potential for energy recovery. Waste Management, 31 (9-10), 2074–2084. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2011.05.013
  6. Menéndez, R. P., Martín, A. P., Varela-Candamio, L., García-Álvarez, M.-T. (2020). An enhanced techno-economic analysis of lcoe: public incentives vs private investment. Technological and Economic Development of Economy, 27 (1), 1–23. doi: https://doi.org/10.3846/tede.2020.11259
  7. Montejo, C., Costa, C., Ramos, P., Márquez, M. del C. (2011). Analysis and comparison of municipal solid waste and reject fraction as fuels for incineration plants. Applied Thermal Engineering, 31 (13), 2135–2140. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2011.03.041
  8. Al-Hamamre, Z., Saidan, M., Hararah, M., Rawajfeh, K., Alkhasawneh, H. E., Al-Shannag, M. (2017). Wastes and biomass materials as sustainable-renewable energy resources for Jordan. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 67, 295–314. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.09.035
  9. Dianda, P., Mahidin, Munawar, E. (2018). Production and characterization refuse derived fuel (RDF) from high organic and moisture contents of municipal solid waste (MSW). IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 334, 012035. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/334/1/012035
  10. Arina, D., Bendere, R. (2018). Waste as energy source in EU action plan for the circular economy. Environmental Research, Engineering and Management, 74 (1). doi: https://doi.org/10.5755/j01.erem.74.1.19779
  11. Maria, C., Góis, J., Leitão, A. (2020). Challenges and perspectives of greenhouse gases emissions from municipal solid waste management in Angola. Energy Reports, 6, 364–369. doi: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.08.074
  12. Hashem, F. S., Razek, T. A., Mashout, H. A. (2019). Rubber and plastic wastes as alternative refused fuel in cement industry. Construction and Building Materials, 212, 275–282. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.03.316
  13. Sakri, A., Aouabed, A., Nassour, A., Nelles, M. (2021). Refuse-derived fuel potential production for co-combustion in the cement industry in Algeria. Waste Management & Research: The Journal for a Sustainable Circular Economy, 39 (9), 1174–1184. doi: https://doi.org/10.1177/0734242x20982277
  14. Gerassimidou, S., Velis, C. A., Williams, P. T., Castaldi, M. J., Black, L., Komilis, D. (2020). Chlorine in waste-derived solid recovered fuel (SRF), co-combusted in cement kilns: A systematic review of sources, reactions, fate and implications. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 51 (2), 140–186. doi: https://doi.org/10.1080/10643389.2020.1717298
  15. Viczek, S. A., Aldrian, A., Pomberger, R., Sarc, R. (2020). Determination of the material-recyclable share of SRF during co-processing in the cement industry. Resources, Conservation and Recycling, 156, 104696. doi: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.104696
  16. Ghinea, C., Drăgoi, E. N., Comăniţă, E.-D., Gavrilescu, M., Câmpean, T., Curteanu, S., Gavrilescu, M. (2016). Forecasting municipal solid waste generation using prognostic tools and regression analysis. Journal of Environmental Management, 182, 80–93. doi: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.07.026
  17. Hemidat, S., Saidan, M., Al-Zu’bi, S., Irshidat, M., Nassour, A., Nelles, M. (2019). Potential Utilization of RDF as an Alternative Fuel to be Used in Cement Industry in Jordan. Sustainability, 11 (20), 5819. doi: https://doi.org/10.3390/su11205819
  18. Communication from the commission to the European parliament, the council, the European economic and social committee and the committee of the regions. The role of waste-to-energy in the circular economy (2017). Brussels. Available at: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:52017DC0034
  19. CEN - EN 197-1. Cement Part 1: Composition, specifications and conformity criteria for common cements. Available at: https://standards.globalspec.com/std/1399038/EN%20197-1
  20. What is Cement Clinker? Composition, Types & Uses. Available at: https://civiltoday.com/civil-engineering-materials/cement/108-what-is-cement-clinker-clinker-definition-composition-types-uses
  21. Pan, A., Yu, L., Yang, Q. (2019). Characteristics and Forecasting of Municipal Solid Waste Generation in China. Sustainability, 11 (5), 1433. doi: https://doi.org/10.3390/su11051433
  22. Sokka, L., Antikainen, R., Kauppi, P. E. (2007). Municipal solid waste production and composition in Finland—Changes in the period 1960–2002 and prospects until 2020. Resources, Conservation and Recycling, 50 (4), 475–488. doi: https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2007.01.011
  23. Description of cement production technology. Akmenės cementas. Available at: https://cementas.lt/en/production/description-of-cement-production-technology/
  24. CO2 and Energy Accounting and Reporting Standard for the Cement Industry. Version 3.0 (2011). Cement Sustainability Initiative (CSI). Available at: http://docs.wbcsd.org/2011/05/CSI-CO2-Protocol.pdf
  25. Coal Basics. Coal marketing international. Available at: http://www.coalmarketinginfo.com/coal-basics/
  26. Directive 2000/76/EC of the European Parliament and of the Council of 4 December 2000 on the incineration of waste. Available at: https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2000/76/oj
  27. Del Zotto, L., Tallini, A., Di Simone, G., Molinari, G., Cedola, L. (2015). Energy Enhancement of Solid Recovered Fuel within Systems of Conventional Thermal Power Generation. Energy Procedia, 81, 319–338. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.12.102
  28. Effective carbon rates 2021. OECD. Available at: https://www.oecd.org/tax/tax-policy/effective-carbon-rates-2021-highlights-brochure.pdf

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-02-28

Як цитувати

Pitak, I., Baltusnikas, A., Cesniene, J., & Denafas, G. (2022). Розробка технологічної лінії для виробництва твердого відновленого палива та його використання в цементній промисловості: на прикладі Литви. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(6(115), 53–63. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.251439

Номер

Том 1 № 6(115) (2022): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Inna Pitak, Arunas Baltusnikas, Jurate Cesniene, Gintaras Denafas

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.