Energetikai hasznosítás a Duna-Dráva Cement Kft. gyáraiban – egy gazdaságos alternatíva a szennyvíziszap összes komponensének hasznosítására
Bocskay Balázs alternatív energia menedzser
Az előadás fő témái
Cementipar szerepe
a szennyvíziszap kezelési és hasznosítási stratégiában 2014-2023 Hulladék hasznosítás a cementiparban Iszap víztelenítés/szárítás Foszfor eltávolítás folyadék fázisból Szennyvíziszap hasznosítás a DDC tulajdonosi körében
SZENNYVÍZISZAP KEZELÉSI ÉS HASZNOSÍTÁSI STRATÉGIA, 2014-2023
A cementipart figyelmen kívül hagyja mivel – folyamatos rendelkezésre állása nem biztosítható, annak ellenére, hogy – hogy közel 350 000 t hulladék felvevő kapacitással rendelkeznek, – hogy az átvétel az ipar fellendülésével egyre folyamatosabbá válik, – hogy jól kiegészíthetne más hasznosítási módokat Energetikai hasznosítást elsősorban új beruházásokra alapozza – HUHA 2 – Vértesi Erőmű – Dél-dunántúli RDF égető berendezés annak ellenére, hogy – Budapest közelében kettő – Dél-Dunántúlon három termikus hasznosító berendezés üzemel
Forrás: Stratégia 2014 konzorcium SZENNYVÍZISZAP KEZELÉSI ÉS HASZNOSÍTÁSI STRATÉGIA 2014-2023 Véleményezési dokumentum
A Duna-Dráva Cement Kft 2014-ben 370 000 tonna hulladékot és mellékterméket hasznosított Beremendi Gyár 1,2mio t cement/év közút,vasút, kikötő Hulladék hasznosítás: ~ 20 000 t kohósalak ~ 140 000 t pernye ~ 50 000 t acélsalak ~ 50 000 t REA-gipsz ~ 120 000 t RDF ~ 7 500 t húsliszt ~ 14 000 t gumiabr.
Váci Gyár 1,3mio t cement/év közút, vasút, kikötő R1 - tüzelőanyag R5 – újrafeldolgozás Melléktermék salak Melléktermék pernye Mellékletrmék REA-Gipsz
100 583 49 177 149 378 37 901 32 478
149 760 219 757
Hulladék hasznosítás: ~ 350 000 t kohósalak ~ 60 000 t pernye ~ 60 000 t acélsalak ~ 60 000 t REA-gipsz ~ 45 000 t RDF
Mi a cement és mi teszi a cementipart képessé hulladékok hasznosítására? A portlandcement egy hidraulikus kötőanyag, amit
mészkő, agyag, Fe2O3-hordozó,1450°C-ra hevítésével, „égetésével” előállított portlandklinker, kötésszabályzó gipsz (gipszkő, REA-gipsz), hidraulikus kiegészítő anyagok (trassz , erőművi pernye, kohósalak), együttőrlésével állítanak elő.
Következmény a hulladékgazdálkodás számára: 1. A cementgyár nem azért dolgozik magas hőmérsékleten, hogy hulladékot hasznosíthasson, hanem azért hasznosít hulladékot, mert szüksége van a magas hőmérsékletre 2. A különböző cementfajták előállításához hagyományosan más iparágak melléktermékeit alkalmazza, így azok megszűntek hulladéknak lenni
Tüzelőanyag
Tüzelőanyag
4 NO + 4 NH3 + O2 4 N2 + 6 H2O
CO2 H2O, HCl,HF, SO2, NOX
Klinker
Égéslevegő
Por (nyersliszt) leválasztás. (adszorpció)
Karbamid
Hggőz Hgkond
NOx csökkentés
CO2
Kalcinátor: Tgáz: 900-1150°C t: 2-5s Kemence: Tláng: 2000°C t>1000°C ~10 s
Nyersliszt
Egy cementgyár esetén emisszió csökkentő eljárások és a technológia együttesen garantálják a határértékek betartását
Hg megkötés (adszorpció)
Hamu
HCl, HF, SO2, nehézfém megkötés (kemiszoprpció)
Nyerskeverék (mészkő+agyag+vasoxid)
A klinkergyártás során a nyers- és tüzelőanyagok hamuja együtt alkotja a végterméket, ártalmatlanítandó hulladék nem keletkezik
Energiahordozók Fosszilis t.a.(szén
bázisú) Helyettesítő t.a. (szénhidrogén bázisú) Szervetlen komp.: (CaO, SiO2, Al2O3,Fe2O2;S;Cl)
H 2O( f ) H 2O( g ) y y Cx H y ( x )O2 xCO2 H 2O 4 2
C O2 CO2
CO2 (tüzelőanyagból) Egyéb komponensek
H 2O CO2
SiO2
H2O (tüzelőanyagból) CO2 (nyersanyagból)
N 2 xO2 2 NOX
CaO
Füstgáz
(3/2002 KöM rend. szerint)
Al2O3
Nyersanyagok Mészkő (CaO+CO2) Agyag (Al2O3+SiO2+H2O) Homok/homokkő (SiO2) Vas-oxid hordozó (Fe2O3)
Fe2O3 SO 3
Klinker ásványok
Cl
Alite (3CaO2×SiO2) Belite (2CaO2×SiO2) 3CaO2×Al2O3 3CaO3×Al2O3×Fe2O3
Egy-egy cementgyár 14-30 000 t/év iszap szárazanyag hasznosítására képes a nedvességtartalmától függően Felhasználást korlátozó tényezők
3 t/h szárított iszap őrlés nélkül adagolható a főégőn (klinker szín változás nélkül) – teljes kapacitás: cca. 21 000 t/gyár / 2014: 4500 h/év 13 500 t/év 10 t/h őrölt iszap probléma nélkül adagolható – teljes kapacitás: cca. 70 000 t/gyár / 2014: 4500 h/év 45 000 t/év 0,8% P2O5 tartalom nem befolyásolja a klinker minőségét – 880 000 t klinker/év 7 000 t P2O5/év 3 000 t P/év 38 000 t iszap sz.a. – 2014: 420 000 t klinker/év 18 000 t iszap sz.a. az iszap víztartalma
– víztelenített iszap alapanyag helyettesítőként a kalcinátoron 35-56 000 t/év ~ 30% szárazanyag tartalmú iszap 14-21 000 t/év szárazanyag tartalom
– szárított (~ 90% szárazanyag tartalmú) iszap energiahordozóként és alapanyag helyettesítőként a főégőn vagy a kalciátoron 28-35 000 t szárított iszap/év (~100 000 t/év víztelenített iszap) 25-30 000 t/év szárazanyag tartalom
Szennyvízkezelő telep
Az iszap nedvesség tartalma több módon és helyszínen csökkenthető, a helyi adottságoknak megfelelően Nap
Cementgyár 40-60% sz.a tart iszap 25-60% sz.a. tart iszap
Biogáz 90% sz.a. tart iszap Földgáz
Hulladékhő
Innovatív megoldásokkal a iszap szárazanyag tartalma befolyásolható
Hollandia: „Gruis-ontwatering” vízleadás javítása őrölt anyagok (pl. szén) adagolással 25% 35-40% szárazanyag tartalom
Kína: sejtburok roncsolása vegyszer adagolással 50-60% szárazanyag tartalom ktg: ~12 €/t
A szárítás optimalizálása növeli a CO2-csökkentési potenciálját a szennyvíziszap cementipari alkalmazásának
Iszap szárítási módszer
1 tonna iszap hasznosításának CO2-egyenértéke
25% 90% sz.a..
Energia forrás
Földgáz
Gáz hálózat
- 400 kg CO2-eq
50% földgáz; 50% biogáz
Iszap rothasztás
-750 kg CO2-eq
Hulladékhő
Klinkerégető kemence
-1100 kg CO2-eq
11 Jan Theulen 201
Cementipari alkalmazás (co-processing)
Égetés
Technológiától függően + 200-tól +600 kg CO2 egyenértékű kibocsátásig
2012. évi CLXXXV. Törvény a hulladékról
A hulladékról szóló törvény a minél teljesebb hasznosításra ösztönöz a hulladékképződés megelőzése a hulladék újrahasználatra előkészítése
a hulladék újrafeldolgozása a hulladék egyéb hasznosítása, így különösen energetikai hasznosítása
a hulladék ártalmatlanítása (hulladékégetés, tartós tárolás lerakás…)
…azt kell választani, amely Az összességében legjobb környezeti eredményt biztosító megoldást hordozza magában, és elősegíti a hasznosítási és ártalmatlanítási célkitűzések megvalósítását.
Üvegházhatású gáz kibocsátás szempontjából a cementipari hasznosítás a legkedvezőbb hasznosítási mód
Mechanikai biológiai kezelés
(R12)
Együttégetés cementgyárban
(R1+R5)
Együttégetés szénerőműben
(R1)
Együttégetés barnaszén erőműben (R1) Égetés hulladékégetőműben
(R1/D10)
Szennyvíziszap monoégető
(D10)
Tájépítés
(R10)
Mezőgazdaság
(R10)
Hulladékégetés (Waste-to-Energy) és a cementipari együttégetés (Co-processing) életciklus szemléletű összehasonlítása
14
A foszfor visszanyerés lehetőségei A szennyvíz foszfor tartalma kezelés nélkül
– 35-55%-ban a szennyvíz iszapba kerül – 44-61%-ban a tisztított vízben marad Elfolyó vízből visszanyerhető
A szennyvíz foszfor tartalma két módon
Foszfor mennyiség
hasznosítható: – Szennyvíziszap közvetlen alkalmazása a mezőgazdaságban – Foszfor kinyerés a szennyvíztisztítás során
Fölösiszap
Primer iszap
Bejövő szennyvíz
35-55% in Sewage Sludge
Elfolyó szennyvíz
tisztítandó szennyvízből, tisztított vízből, szennyvíziszapból vagy a szennyvíziszap égetés hamujából
Foszfor visszanyerés (P2O5) – P-RoC eljárással
KIT – Karlsruhe Institute of Technology Együttműködő partner: HeidelbergCement AG and Cirkel GmbH & Co. KG
P-RoC eljárás = Foszfor visszanyerés a szennyvízből és a technológiai vízből kristályosítással Az oldott foszfor visszanyerése kalcium-szilikát-hidrát (CSH) fázisban történik A kinyert foszfor tartalmú termék azonnal alkalmazható a mezőgazdaságban 55-60% hatásfokkal sikerült az oldott foszfort kinyerni (a kezelt vízáramból, bejövő vízre vonatkoztatva 12%) Üzemelés többletköltsége: 2,6-4,7 eurocent/m3 szennyvíz
A Heidelberg Csoport gyárai világszerte jelentős szennyvíziszap hasznosítónak számítanak Európa Víztelenített és szárított iszap É-Amerika: Szárított iszap
Törökország Szárított iszap
Kína Víztelenített iszap
Iszapszárítás biogázzal Törökország
6 szárító
Biogáz
A biogáz 50%-ban helyettesíti a földgázt Beüzemelés 2010 március A szárított iszap Isztambul 3 új szennyvíztisztítójából a 2010-óta a HeidelbergCement gyáraiban kerül hasznosításra
A Kínában megvalósult szennyvíziszap hasznosítási projekt eredményei Együttműködés kezdete: 2009
3 millió lakos kiszolgálása
600 tonna/nap víztelenített iszap átvétele
20.000 tonna/év szén megtakarítás
40.000 tonna/év CO2 kibocsátás csökkentés
2015 fejleménye: Guangzhou (Kanton) önkormányzata
a kapacitás növelését kérte!!
Köszönöm a figyelmüket!
