Тверде альтернативне паливо для цементної промисловості

Реферат: UA 83071 U UA 83071 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до твердого палива на основі промислових відходів/утильсировини, речовин рослинного походження, домашнього/міського сміття, яке придатне для використання як додаткове/замісне паливо при випалюванні портландцементного клінкеру в обертових випалювальних печах, попередніх підігрівачах, прекальцинаторах. Відомий склад альтернативного палива на основі подрібнених відходів паперу, картону, текстилю, пластикових упаковок, кабелів тощо (PASr) і на основі суміші сорбентів у вигляді тирси або тютюнового пилу з лакофарбовими відходами, важкими фракціями дистиляції нафти тощо (PASi), які придатні до використання в цементній промисловості [Sarna M. Paliwa alternatywne z odpadów dla cementowni-doświadczenia Lafarge Cement Polska S.A. / M. Sarna, E. Mokrzycki, A. Uliasz-Bocheńczyk // Koszalin: Zeszyty Naukowe, 2003. - № 21. - S. 309-316.]. Відоме тверде альтернативне паливо на основі комунальних відходів РАКОМ (BRAM), теплота згорання якого 12-19 МДж/кг, такого складу [Paliwa z odpadów / Pod red. J. W. Wandrasza, J. Nadziakiewicza, Wyd. Helion, 2000. - T. II]: папір і картон - 65-85 мас. %; пластикові відходи - 10-13 мас. %; інертні матеріали - 4-13 мас. %. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, є тверде альтернативне паливо для цементної промисловості, яке містить пластикові відходи. Крім цього, воно містить відсортовані висококалорійні фракції твердих побутових відходів - паперові відходи, компост, текстильні відходи, горючі і негорючі рештки при такому співвідношенні компонентів: пластикові відходи - 9-20 мас. %; паперові відходи - 25-55 мас. %; компост - 0-15 мас. %; текстильні відходи - 0-5 мас. %; горючі і негорючі рештки - 31-40 мас. %. Тверде альтернативне паливо для цементної промисловості RDF використовується при випалюванні портландцементного клінкеру в обертових випалювальних печах [Refuse derived fuel, current practice and perspectives. Final report WRc Ref: CO5087-4, 2003.-219 p., Marsh R. Physical and thermal properties of extruded refuse derived fuel / [R. Marsh and others] // Fuel Processing Technology, 2007. - Volume 88, Issue 7. - P. 701-706]. Однак, описаний вище склад твердого альтернативного палива характеризується низькою теплотою згорання (близько 17 МДж/кг), що не задовольняє технологічні вимоги для обертових випалювальних печей - калорійність палива  19 МДж/кг і не може повноцінно заміщати природне паливо (кам'яне вугілля). Горюча фракція комунальних відходів палива RDF може містити у своєму складі небезпечні відходи - медичні, фармацевтичні, органічні розчинники, мінеральні масла, феноли, поверхнево-активні речовини, галогенорганічні сполуки, відходи, що містять важкі метали і їх сполуки тощо. Оскільки паливо подається безпосередньо в обертові випалювальні печі, це може збільшити вміст шкідливих елементів-домішок у складі клінкеру і спричинити перевищення технологічних нормативів допустимих викидів забруднюючих речовин. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити склад твердого альтернативного палива (ТП) для цементної промисловості, в якому зміна кількісного та якісного складу забезпечує підвищення його теплоти згорання та зменшення вмісту шкідливих елементівдомішок у складі портландцементного клінкеру та підвищує безпечність для довкілля використання цього палива. Поставлена задача вирішується тим, що тверде альтернативне паливо для цементної промисловості, яке містить пластикові відходи, згідно з корисною моделлю, як пластикові відходи воно містить відходи тари пластикової дрібної використаної і відходи промивання та очищення у процесі рециркуляції паперу та картону і додатково містить тирсу деревинну при такому співвідношенні компонентів: відходи тари пластикової дрібної використаної - 10-80 мас. %; відходи промивання та очищення у процесі рециркуляції паперу та картону - 10-80 мас. %; тирса деревинна - 10-30 мас. %. Введення до складу альтернативного палива відходів тари пластикової дрібної використаної і відходів промивання та очищення у процесі рециркуляції паперу та картону забезпечує підвищення калорійності твердого альтернативного палива, зменшення вмісту шкідливих елементів-домішок у портландцементному клінкері і підвищення безпечності для довкілля. Тирса деревинна вигідна для застосування, оскільки викиди СО 2 від її спалювання вважаються нульовими [Керівництва МГЕЗК 2006 р. / [Іглстон Г.І. та співавт.] // Вид. EGES, Японія. Режим доступу: http://www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/index.html]. 1 UA 83071 U 5 10 15 20 25 Для виготовлення твердого альтернативного палива для цементної промисловості було використано: 1) відходи тари пластикової дрібної використаної (код 7710.3.1.04 згідно з [Державний класифікатор України. Класифікатор відходів ДК 005-96, Наказ Держстандарту України від № 89 від 29.02.1996 / Режим доступу: http://zakon.nau.ua/doc/?code=v0089217-96]); 2) відходи промивання та очищення у процесі рециркуляції паперу та картону (код 2112.2.6.02 згідно з ДК 005-96), які утворюються при виробництві паперу та виробів паперових з макулатури; 3) тирсу деревинну (код 2000.2.2.17 згідно з ДК 005-96). Компоненти ТП, попередньо висушені до вологості < 20 мас. %, перемішують до одержання однорідної суміші. У випадку використання ТП з суміші неподрібнених відходів воно придатне для подавання у зону кальцинування обертової випалювальної печі (в тюках, сітках, контейнерах тощо) через спеціальний шлюз або у кальцинатор через шибер чи інший пристрій (HOTDISC тощо). У разі використання палива з суміші подрібнених відходів його подають в обертову випалювальну піч через головний багатоканальний пальник. Нижчу теплоту згорання робочого палива розраховували згідно з методикою [Гущин С.Н. Расчеты горения топлив: Учеб. пособие / Гущин С.Н., М.Д. Казяев. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1995. - С. 9]. Приклад 1. Для порівняння тверде альтернативне паливо для цементної промисловості за прототипом, приготоване з пластикових відходів з додаванням паперових відходів, компосту, горючих і негорючих решток (табл. 1). Згідно з [Marsh R. and others, 2007] нижча теплота згорання робочого палива при такому співвідношенні компонентів становила 17,2 МДж/кг. Приклад 2. Тверде альтернативне паливо приготоване як у прикладі 1 (табл. 1). Нижча теплота згорання робочого палива при такому співвідношенні компонентів становила 17,4 МДж/кг. Приклад 3, 4, 5, 6, 7. Тверде альтернативне паливо готували подрібненням до розмірів  10 мм і змішуванням відходів тари пластикової дрібної використаної, відходів промивання та очищення у процесі рециркуляції паперу та картону і тирси деревинної (табл. 1). Таблиця 1 Склади твердого альтернативного палива і нижча теплота згорання робочого палива Склад альтернативного палива, мас. % № пр. пластикові відходи Прототип 1 20 2 9 Запропоноване паливо відходи тари відходи пластикової промивання дрібної та очищення використаної у процесі рециркуляції паперу та картону 3 10 80 4 35 35 5 80 10 6 7 58 7 88 5 Нижча горючі і теплота тирса паперові текстильні компост негорючі згорання, деревинна відходи відходи МДж/кг рештки 25 55 15 0 0 5 40 31 17,2 17,4 10 30 10 35 7 20,8 22,0 27,2 17,9 20,5 30 35 Як видно з прикладів 6, 7 (табл. 1), збільшення вмісту відходів промивання та очищення у процесі рециркуляції паперу та картону і тирси деревинної було недоцільне, оскільки знижує теплоту згорання палива. З табл. 1 видно, що запропоноване альтернативне паливо має вищу теплоту згорання порівняно з прототипом. Нижча теплота згорання ТП коливається в межах 20,8-27,2 МДж/кг, що відповідає вимогам до альтернативного палива для цементної 2 UA 83071 U промисловості і дозволяє використовувати його як додаткове/замісне паливо при випалюванні портландцементного клінкеру. Вміст шкідливих елементів-домішок у ТП заявленого складу (приклади 3-5) та за прототипом (табл. 2) визначали за загальноприйнятими методиками. 5 Таблиця 2 Порівняння вмісту шкідливих елементів-домішок у твердому альтернативному паливі заявленого складу та за прототипом з вимогами до якості палива з відходів для цементної промисловості Параметри S, мас. % СІ, мас. % Сu, мг/кг Рb, мг/кг Со, мг/кг Cd, мг/кг Сr, мг/кг Ni, мг/кг As, мг/кг Мn, мг/кг Sn, мг/кг Zn, мг/кг 10 EURITS