јльтернативные виды топлива в производстве строительных материалов.  аковы приоритеты импортозамещени€?

јльтернативные виды топлива в производстве строительных материалов.  аковы приоритеты импортозамещени€?

ќсновными технологическими видами топлива, используемого при обжиге строительных материалов (в частности, цементного клинкера и извести), €вл€ютс€ каменные угли и природный газ. ¬ услови€х Ѕеларуси к альтернативными видами топлива относ€тс€: местное топливо (торфобрикет), отработанные автомобильные покрышки, отходы переработки нефти (нефтекокс), в перспективе – твердые бытовые отходы (“Ѕќ), сухие осадки сточных вод, высокосернистые и местные бурые угли.ѕри этом возникает закономерный вопрос Ц возможно ли получить продукцию высокого качества в результате применени€ альтернативных видов топлива?

Ќапример, все виды топлива, при сжигании которых образуетс€ зола, непригодны дл€ производства стекла и стеклоизделий, керамической плитки, изделий тонкой керамики, лицевых изделий. ќни непригодны и дл€ производства извести, поскольку содержащиес€ в золе оксиды кремни€ и алюмини€ св€зывают свободный —аќ в силикаты и алюминаты, снижа€ качество извести.

ј при обжиге цементного клинкера зольность не €вл€етс€ преп€тствием, поскольку при расчете цементно-сырьевой смеси зола становитс€ ее дополнительным компонентом. — учетом больших объемов производства клинкера и особенностей теплового агрегата дл€ его обжига применение альтернативных видов топлива, как правило, св€зывают с производством цемента.

“опливозамещение при производстве цемента и извести

1. аменный уголь†††††††††††††††††

¬ насто€щее врем€ действующие производства и осваиваемые новые технологические линии на ќјќ «Ѕелорусский цементный завод» и ќјќ Ђ расносельскстройматериалыї переведены с основного технологического топлива - природного газа, на пылеугольное топливо из смеси углей марок “ и √ (“√).

ѕриготовление пылеугольной смеси осуществл€етс€ на технологических лини€х, основным оборудованием которых €вл€ютс€ вертикальные валковые мельницы, оснащенные рукавными фильтрами, теплогенераторами и весовыми дозаторами.

¬ насто€щее врем€ ведетс€ научно-исследовательска€ работа по использованию более дешевых высокосернистых углей.

2. ќтработанные автомобильные покрышки

ќдним из наиболее экономичных приемов использовани€ покрышек в качестве топлива €вл€етс€ их пр€мое сжигание в области зоны кальцинировани€ вращающихс€ печей. ¬ысокие температуры обжига способствуют эффективному сгоранию покрышек и утилизации металлокорда в составе цементного клинкера.

—жигание шин в цельном виде реализовано в 2008 году на вращающейс€ печи мокрого способа 5,0 х 150 м ќјќ Ђ расносельск-стройматериалыї (проект фирмы BEUMER, √ермани€) и печи сухого способа 4,5 х 80 м ќјќ ЂЅелорусский цементный заводї (проект Ђ√ипростромї совместно с ЂЌ»»—ћї, –еспублика Ѕеларусь).

¬ процессе отработки технологии сжигани€ автопокрышек установлено оптимальное их количество, которое не должно превышать 10-12 % от удельного расхода топлива на обжиг клинкера.

√осударственным предпри€тием Ђ»нститут Ќ»»—ћї разработан проект линии по сжиганию шин в цементной вращающейс€ печи мокрого способа 4,5 х 5,0 х 170 м ќјќ Ђ ричевцементношиферї. ќкончание строительства запланировано в 2013 году.

ѕосле ввода в эксплуатацию аналогичных линий по сжиганию на р€де других печных агрегатов потенциальный объем топливозамещени€ с помощью шин в цементной отрасли может быть доведен до уровн€ 50 тыс. т у.т./год, что сопоставимо с общим количеством образующихс€ в республике отработанных автопокрышек. ќднако дл€ развити€ данного направлени€ необходима организаци€ под эгидой ћинжилкомхоза централизованного сбора отработанных покрышек с целью ритмичной поставки их на цементные предпри€ти€. ƒинамика поставок шин на ќјќ Ђ расносельск-стройматериалыї в 2012-2013 гг. свидетельствует о недостаточной эффективности существующей системы сбора.

3. “орфобрикет

–еспублика Ѕеларусь располагает значительными запасами торфа и мощност€ми по производству торфобрикета, который может рассматриватьс€ как эффективный заменитель части высококалорийного топлива дл€ обжига клинкера.

¬ 2010 году на ќјќ ЂЅелорусский цементный заводї с участием института запущена в эксплуатацию опытно-промышленна€ установка, включающа€ стадии приготовлени€ форсуночного топлива из молотого торфобрикета, пневмотранспорта и сжигани€ в горелке де-карбонизатора на печи 0 4,5 х 80 м. ќбеспечение вопроса взрывобезопасности достигнуто путем применени€ схемы с пр€мым вдуванием форсуночного топлива в горелку. ¬ процессе отработки технологии обжига клинкера было обеспечено замещение природного газа молотым торфобрикетом в декарбонизаторе до уровн€ 60-80 %.

Ќа основании проведенных исследований и приобретенного практического опыта в √осударственном предпри€тии Ђ»нститут Ќ»»—ћї разработан проект перевода трех печей мокрого способа ќјќ Ђ ричевцементношиферї на комбинированное топливо с возможностью сжигани€ на каждой печи до 15 т/час молотого торфобрикета. ¬ насто€щее врем€ институтом изготовлено и поставлено основное технологическое оборудование первой опытно-промышленной линии. ќкончание строительства и внедрение технологии с проведением комплексных технологических и теплотехнических испытаний печного агрегата под руководством института состоитс€ в 2013 году. «авершение реализации всего проекта планируетс€ в 2015 году.

ѕланируемый уровень топливозамещени€ торфобрикетом импортного каменного угл€ в цементной промышленности к 2016 году составл€ет более 15 %. ƒальнейшее увеличение доли использовани€ торфобрикета должно быть взаимоув€зано с объемами потреблени€ других низкокалорийных видов топлива (например, AT из “Ѕќ).

—ледует отметить, что в ходе отработки технологии производства клинкера при сжигании пылеугольного топлива возникла возможность снизить требовани€ к качеству и соответственно цену на закупку каменных углей. “аким образом, затраты на менее калорийное местное топливо из торфобрикета (в пересчете на условное топливо) приблизились к стоимости закупки, транспорта и подготовки ввозимого по импорту каменного угл€. — учетом обеспечени€ более жестких требований, предъ€вл€емых к хранению и сжиганию торфобрикета в цементных печах, увеличение доли его использовани€ должно быть сопр€жено с пересмотром внутриреспубликанской ценовой политики в сторону снижени€ стоимости торфобрикета.

4. Ќефт€ной кокс

¬ 2016 году на ќјќ ЂЌафтанї планируетс€ внедрение установки глубокой переработки нефти. ѕобочным продуктом технологии €вл€етс€ нефт€ной кокс, объемы производства которого прогнозируютс€ на уровне 554,4 т у.т/год при стоимости (по сообщению ќјќ ЂЌафтанї) дл€ предпри€тий по производству стройматериалов - 50 $ —Ўј/т без Ќƒ— на услови€х Ђфранко-заводї.

Ќефтекокс как топливо обладает р€дом преимуществ, среди которых - высока€ калорийность (низша€ теплота сгорани€ в рабочем состо€нии QPH> 7500 ккал/кг) и малый выход зольного остатка. ¬ то же врем€ необходимо учитывать наличие некоторых отрицательных характеристик, ограничивающих объем использовани€ нефтекокса: высокое содержание серы (S = 3-5 %), т€желых металлов (RT < 1800 ppm), более низка€ размолоспособность по отношению к угл€м марок “ и √.

¬ 2012-2013 гг. под руководством института проведены промышленные испытани€ по использованию нефтекокса в качестве топлива на печах мокрого и сухого способов производства цементного клинкера. –езультаты проведенных исследований позвол€ют прогнозировать замещение традиционного топлива нефтекоксом в балансе топливопотреблени€ цементных заводов на уровне 50 %.

–еализаци€ намеченных планов потребует проведени€ р€да меропри€тий по реконструкции действующих отделений по подготовке форсуночного топлива.   концу 2013 года будет завершена разработка проектной документации по переводу всех цементных заводов Ѕеларуси на применение нефтекокса.

5. јльтернативное топливо из твердых бытовых отходов (AT из “Ѕќ, RDF)

¬ мировой практике производства цементного клинкера широко используютс€ топливные отходы. ѕо классификации, прин€той в странах ≈—, топливные отходы разделены на 14 групп, в перечень которых вход€т горючие фракции сортировки твердых бытовых отходов (RDF). ¬ странах —Ќ√ эта группа классифицируетс€ как альтернативное топливо из твердых бытовых отходов (AT из “Ѕќ).

ѕо данным ≈— в цементных печах ≈вросоюза в 2004 году было использовано 5133 тыс. т топливных отходов, из которых дол€ RDF составила 734,3 тыс. т, или ~ 14 % от общего объема отходов. Ќа р€де цементных заводов ≈вропы дол€ сжигаемых топливных отходов составл€ет 100 % общего теплопотреблени€ на обжиг клинкера, при этом дол€ RDF достигает 70-80 % (Ђ’элмї, ѕольша).

ѕроизводство RDF из твердых бытовых отходов за рубежом осуществл€етс€ на мусоро-перерабатывающих заводах (ћѕ«), которые с учетом требований потребител€ за счет аппаратурного оформлени€ технологии переработки “Ѕќ обеспечивают получение топлива различного состава.  ак правило, потребитель устанавливает индивидуальные требовани€:

- к теплотворной способности топлива;

- содержанию вредных примесей (CI-, S, т€желых металлов и др.).

RDF отличаетс€ от природного топлива более низкой стоимостью, что обусловлено наличием в нем вредных примесей, которые даже в услови€х тщательной сортировки отходов вли€ют на качество продукции и стабильность работы печного агрегата. ¬ св€зи с этим может быть два варианта использовани€ RDF:

- ограничение величины топливозамещени€ (10-20 %RDF);

- при высокой доле топливозамещени€ (RDF > 50 %) осуществл€етс€ реконструкци€ печных агрегатов (организаци€ байпаса части печных газов, установка пневмо-пушек), что св€зано с дополнительными затратами и повышением удельного расхода топлива на обжиг клинкера.

¬ Ѕеларуси основна€ часть “Ѕќ в объеме 3,8 млн т/год подлежит захоронению на полигонах, количество которых составл€ет около 170 шт. ѕо результатам исследований структуры отходов г. √родно, проведенной фирмой FFK environment GmbH (√ермани€), из них может быть получено альтернативное топливо в количестве 46 %. Ќа мусороперерабатывающих заводах данной фирмы в √ермании обеспечиваетс€ выход альтернативного топлива калорийностью не менее 4000 ккал/кг в количестве до 50 % от общей массы перерабатываемых “Ѕќ. ѕрин€в данные цифры за основу, потенциальную возможность при переработке “Ѕќ Ѕеларуси в топливо калорийностью Qp > 4000 ккал/кг можно оценить в объеме 1,0 млн т у.т. в год.

¬ 2008 году в ћинистерство архитектуры и строительства поступило от фирмы FFK environment GmbH (√ермани€) коммерческое и ценовое предложение о строительстве в г. √родно ћѕ« мощностью переработки 120 тыс. т/год “Ѕќ с последующим использованием альтернативного топлива на цементных печах мокрого способа обжига клинкера. —тоимость инвестиций в строительство мусо-роперерабатывающего завода фирмой оценивалась 12,1 млн EUR.  роме того, с целью проведени€ полупромышленных испытаний фирма готова была обеспечить доставку 1 тыс. т RDF из √ермании и пилотное перевооружение печи. ќднако за последние п€ть лет вопрос строительства ћѕ« в √родно так и не получил дальнейшего развити€.

¬ 2011 году в Ѕресте австрийский концерн Strabag ввел в эксплуатацию ћѕ« мощностью 100 тыс. т/год. ѕо информации 2012 года структура продуктов переработки на предпри€тии выгл€дела следующим образом:

- около 30 % составл€ла органическа€ часть, используема€ дл€ выработки биогаза;

- 7-8 % завод продавал в виде вторичного сырь€;

- около 60 % мусора составл€ли Ђхвостыї переработки, подлежащие захоронению на полигоне.

—тоимость вторичного сырь€, которое выпускаетс€ на данном заводе и может сжигатьс€ в цементных печах, близка либо превышает стоимость традиционных видов топлива. Ђ’востыї переработки “Ѕќ (бетон, промасленна€ ветошь и бумага, тэтра-пак, ѕ¬’ и прочее) по влажности, калорийности и грансоставу не соответствуют техническим требовани€м к AT дл€ цементной промышленности.  роме того, досконально не изучены их химсостав, морфологи€, стабильность показателей, не ведетс€ контроль содержани€ т€желых металлов и вредных примесей. “аким образом, в ближайшем будущем продукци€ Ѕрестского ћѕ« не может быть использована на цементных заводах в качестве альтернативного топлива.

¬ 2009 году в √осударственном предпри€тии Ђ»нститут Ќ»»—ћї выполнена научно-исследовательска€ работа Ђ»сследовани€ и корректировка дл€ базовых проектов технологических линий сухого способа действующих производств цемента применительно к услови€м их сырьевой базы и возможности использовани€ альтернативного топлива (AT)ї. ѕо результатам исследований были разработаны технические требовани€ к AT и технологические регламенты сжигани€ AT в печных агрегатах обжига клинкера цементных заводов республики. ѕервоначальным этапом реализации программы использовани€ “Ѕќ в цементной промышленности €вл€етс€ организаци€ строительства ћинистерством жилищно-коммунального хоз€йства мусороперерабатывающих заводов в областных городах, территориально приближенных к цементным заводам (√омель, √родно, ћогилев), что обеспечит получение AT в количестве около 115 тыс. у.т./год.

ƒоставку AT на цементные предпри€ти€ по аналогии с технологией стран ≈— целесообразно организовать челночным автотранспортом со специальными прицепами грузоподъемностью 20 т, оснащенными подвижным полом. ƒл€ исключени€ складировани€ альтернативного топлива на цементном заводе предпочтительно организовать непрерывную ритмичную его доставку с использованием емкости автоприцепа в качестве минисклада.

Ќаиболее приемлемым местом сжигани€ AT €вл€ютс€ декарбонизаторы новых технологических линий производства цемента, оснащенных системами байпаса печных газов. –ациональные технологические схемы в общем виде включают усреднительный склад, механизмы и устройства внутризаводского транспортировани€, обогащени€, дозировани€ и подачи AT к горелкам декарбонизаторов. ќценочна€ стоимость одной системы по сжиганию альтернативного топлива на цементной печи составит до 5 млн дол. —Ўј. “акое решение обеспечит значительное улучшение экологической обстановки крупных городов за счет ликвидации мусорных полигонов, а также замещение альтернативным возобновл€емым топливом до 10 % проектного расхода топлива на производство цемента в Ѕеларуси.

6. Ѕурые угли

—овместно с Ђ»нститутом природопользовани€ї ЌјЌ Ѕеларуси начаты исследовани€ по возможности использовани€ бурых углей ∆итковичского, Ѕриневского и Ћельчицкого месторождений в качестве основного технологического топлива при обжиге портландцементного клинкера.

Ѕурые угли характеризуютс€ высоким выходом летучих компонентов, что позвол€ет сжигать их в горелке вращающейс€ печи в качестве компонента бинарного топлива в комбинации с углем марки “ (степень замещени€ 30-45 %), нефт€ным коксом или природным газом (до 60-70 %). ѕри сжигании в декарбонизаторах уровень замещени€ основного технологического топлива бурыми угл€ми может достигнуть 90-100 %.

ќднако в св€зи со сложными гидрогеологическими и горнотехническими услови€ми залегани€ организаци€ добычи бурых углей в насто€щее врем€ экономически неэффективна. ѕо этой причине бурые угли белорусских месторождений рассматриваютс€ в качестве местного вида топлива в некоторой перспективе при изменении конъюнктуры рынка углей, в том числе низкокалорийных.

7. ќсадки сточных вод

¬ соответствии с градостроительным проектом и генеральным планом г. ћинска предусматриваетс€ решение вопроса об утилизации осадка сточных вод ћинских городских очистных сооружений.

“ехнологи€ сбраживани€ осадков коммунальных стоков с последующей выработкой электроэнергии на биогазовых мини-“Ё÷ на примере Ѕрестского ћѕ«, по мнению института, экономически неэффективна.  роме того, не решаетс€ проблема последующего захоронени€ Ђхвостовї переработки на полигонах.

ќдним из наиболее перспективных вариантов решени€ вопроса €вл€етс€ сушка обезвоженного осадка с последующим его использованием в качестве альтернативного топлива на цементных заводах. јналогичные проекты реализованы и работают в крупных городах »талии, »спании,  ита€.

ѕо результатам исследований сухие осадки сточных вод относ€тс€ к низкокалорийному топливу с теплотворной способностью около 3500 ккал/кг и высоким содержанием т€желых металлов. ƒанные показатели €вл€ютс€ факторами, ограничивающими дл€ цементной печи долю сжигани€ осадков в составе многокомпонентного топлива.

— целью уточнени€ физико-химических показателей сухих осадков сточных вод и энергетических показателей процесса их получени€ на ћинской очистной станции проведены полупромышленные испытани€ на пилотной установке фирмы VOMM (»тали€).

¬ августе 2013 г. √осударственное предпри€тие Ђ»нститут Ќ»»—ћї провело промышленные испытани€ по сжиганию альтернативного топлива из осадков сточных вод ћинской очистной станции в количестве 16,75 т в печи сухого способа цементного клинкера 0 4,5 х 80 м ќјќ ЂЅелорусский цементный заводї.

÷елью испытаний €вл€лось определение основных технологических параметров работы печного агрегата, качества клинкера и вредных выбросов в атмосферу при замещении части угольного форсуночного топлива, сжигаемого в декарбонизаторе, альтернативным топливом из сухих осадков сточных вод.

— целью последующего анализа отбирались представительные пробы топлива, сырьевой муки, клинкера, фиксировались основные технологические параметры работы печного агрегата и состав отход€щих печных газов согласно предварительно разработанной и утвержденной программы.

ѕо результатам испытаний предварительно установлено:

1) технологические параметры работы печного агрегата находились в оптимальном диапазоне;

2) при расходе AT из осадков сточных вод 8,4 т/ч обеспечено замещение угольного форсуночного топлива в количестве 4 т/ч, что в тепловом эквиваленте в пересчете на условное топливо составл€ет -1:1;

3) производительность печного агрегата соответствовала производительности при работе на чистом угольном форсуночном топливе;

4) качественные показатели цемента за врем€ испытаний не изменились;

5) в ходе непрерывного мониторинга состава отход€щих газов отмечено значительное снижение вредных выбросов NOx, которое, по нашему мнению, св€зано с содержанием в осадках сточных вод мочевины.

–езультаты промышленных испытаний свидетельствуют о перспективности данного направлени€, что позволит решить серьезную экологическую проблему столицы, а также использовать на цементных предпри€ти€х пор€дка 25-30 тыс. т у.т./год местного возобновл€емого топлива.

Ќа основании изученного практического опыта по производству альтернативного топлива из осадка сточных вод и его дальнейшего потреблени€ на цементном заводе в »талии институт готов разработать и внедрить аналогичную технологию в –еспублике Ѕеларусь.

–езюме

ѕрограмма замещени€ основного топлива при производстве цементного клинкера и извести альтернативными видами в зависимости от очередности их по€влени€ в –еспублике Ѕеларусь должна быть разделена на два этапа.

Ќа первом этапе приоритетными направлени€ми импортозамещени€ топлива €вл€етс€ использование с 2016 года значительного объема нефт€ного кокса белорусского производства, а также расширение объема использовани€ торфобрикета и отработанных шин. –еализаци€ в полном объеме данного этапа могла бы позволить довести долю альтернативных и местных видов топлива в балансе топливопотребелени€ цементных и известковых заводов к концу 2016 года до уровн€ 50-60 %.

¬торой перспективный этап внедрени€ альтернативного топлива, который включает AT из “Ѕќ, бурый уголь и осадки сточных вод, может быть реализован только после строительства мусороперерабатывающих заводов, начала промышленной добычи бурого угл€ в –еспублике Ѕеларусь и модернизации очистных сооружений.

≈.ѕодлузский,

помощник генерального директора по научной работе.

Ћ.“уровский,

кандидат технических наук.

¬.Ќовиков,

ƒ.¬олоткович, магистр технических наук.

–”ѕ Ђ»нститут Ќ»»—ћї.

ћатериал подготовлен на основе доклада на VII ежегодной научно-технической конференции о проблемах использовани€ альтернативных видов топлива в строительном комплексе –еспублики Ѕеларусь. г.ћинск. 30 окт€бр€ 2013 г.

  • ƒата публикации: 12.11.2013
  • 11972
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150