Hulladék, mint energiahordozó Bocskay Balázs bocskayb@duna-drava.hu 06 20 912 97 07 2014.03.13.
Előadás tartalma A Duna-Dráva Cement Kft bemutatása A cement és a cementgyártás, Hulladékok mint cementgyártás alapanyagai, A hulladék energiatartalmának kinyerését lehetővé tévő intézkedések, A hulladékhasznosítás gazdasági hatásai A hulladékok energiatartalmának kinyerési módjai Az energetikai hasznosítás életciklus alapú értékelése Egy optimális hulladékkezelési rendszer
A Duna-Dráva Cement Kft Magyarország vezető építőanyag ipari cége
A cement egy köztes termék, ami az építőanyag beton előállításához szükséges Alapanyagok Helyettesítő alapanyagok Fosszilis tüzelőanyagok Helyettesítő tüzelőanyagok Trassz Mészkő Gr.kohósalak Pernye Szilikapor Klinker Kiegészítő anyagok Kavics Víz Cement Filler ő.gr.k.salak Pernye Silikapor Beton Bedolgozhatóság Hidratációs hő Korai szilárdság Végszilárdság Tartósság Kivérzés Szín Felület Igényre szabott betonok és eljárások Gipszkő Mesters. gipsz Kötésszabályzó gipsz Adalékok Különböző termékek és környezetek Őrléssegítő
Cement termelés a DDC gyáraiban Termelési folyamat elemei Nyersanyagok: mészkő, agyag, vas-oxid Nyersliszt őrlés (szárító közeg: kemence füstgáz) Klinker égetés (BAT technológiával) Hőcserélő: hővisszanyerés a füstgázból Kalcinátor: mészkő dekarbonizálás Forgó kemence: klinker képződés Rostélyhűtő: hővisszanyerés a klinkerből Cementőrlés Cementgyártás alapanyagai Klinker - 1450 C-on hőkezelt alapanyagok Mészkő - bányászott nyersanyag Kohósalak- vas-gyártás mellékterméke Pernye - erőművek mellékterméke REA gipsz- erőművek mellékterméke
Mi a cement és mi teszi a cementipart képessé hulladékok hasznosítására? A portlandcement egy hidraulikus kötőanyag, amit mészkő, agyag, Fe 2 O 3 -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
A DDC 2012-ben 350 000 t hulladékot és mellékterméket hasznosított 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 61 Dunavarsányi Tiszta Víz Kft. - TELEPHELY Hamburger Hungária KFT. - Hamburger papírgyár FKF Zrt. - HULLADÉKHASZNOSITÓ MŰ Isd Dunaferr Zrt. Vasmű Magyar Cukor Zrt. - CUKORGYÁR Glázer-Transz Kft - GYŐR III TELEPHELY C és R Közlekedésépitő Kft - Hulladék előkezelő telephely Tatai Környezetvédelmi Zrt - hulladék-komposztáló telephely Hamburger Dunaújváros KFT. - Papírgyár Duna-Dráva Cement Kft. - Beremendi GYÁR Duna-Dráva Cement Kft. - Váci GYÁR 821 836 562 180 390 918 251 418 194 375 151 523 148 672 133 312 123 686 108 540 25 110 A hasznosított hulladék más módon nem hasznosítható A válság miatt a gyárak kihasználtsága 50% alatti A HIR nem tartalmazza a melléktermékként beérkező anyagokat: Salak: 167 ezer t Pernye: 31 ezer t REA-Gipsz: 27 ezer t Összesen: 225 ezet t Duna- Dráva Cement Kft. R1 77 671 R5 55 979 Σ 133 650
A hulladékégetés feltételei (3/2002 KöM rendelet) és a klinkerégetés technológiai paraméterei T távozó füstgáz : 300-350 C T V-fokozat : 850-1000 C T Kalcinátor : 1050-1150 C tart.idő: ~3s. T Láng : 2000 C T kemence : 1050-2000 C tart.idő: ~10s. Hamu TOC tartalma <3%, izz.veszt<5% Tart.idő: 2 mp, 850 C felett, ha Cl<1%, 2 mp, 1100 C felett, ha Cl>1% Automatikus leállítás: ha hőm. kisebb, mint előírt két félórás hat. ért. túllépés Folyamatos emisszió mérés: NO X, CO, por, TOC SO 2,HCl,HF (elt.eng.hető.) T tűztér,t táv.,p táv.,x O2 táv.,x H2 Otáv. Időszakos mérés:, nehézfémek, PAH dioxin, furán nehézfémek, PAH
Hulladék-égetőmű célberendezés, aminek célja a hulladék mennyiségének csökkentése Beszállítás Tárolás Beadagolás Égetés HCl, HF, SO2 leválasztás Hg, dioxin megkötés Salakkezelés Hővisszanyerés Porleválasztás NOx csökkentés Kazán hamu Szennyvíz kezelés Filter por
Egy együttégető mű esetén emisszió csökkentő eljárások és a technológia együttesen garantálják a határértékek betartását HCl, HF, SO2, nehézfém megkötés (adszorpció) Hg megkötés (adszorpció) NOx csökkentés SNCR Kalcinátor: T gáz : 900-1000 C t:2-5s Kemence: T láng : 2000 C t >1000 C ~10 s Karbamid Nyersanyag Porleválasztás Klinker 4 NO + 4 NH 3 + O 2 4 N 2 + 6 H 2 O Kemence liszt HCl, HF, SO2 Forró liszt Adszorpció Magas hőm. Por (nyersliszt) Hg gőz Hg kond Adszorpció Alacsony hőm. Nyersliszt Por (nyersliszt) Égéslevegő Tüzelőanyag Porleválasztás.
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, SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 2 ;S;Cl) Nyersanyagok Mészkő (CaO+CO 2 ) Agyag (Al 2 O 3 +SiO 2 +H 2 O) Homok/homokkő (SiO 2 ) Vas-oxid hordozó (Fe 2 O 3 ) ( f ) ( g ) H 2O H 2O y y C x H y + ( x+ ) O 2 xco 2 + H 2 O 4 2 C + O 2 CO 2 N2 + xo2 2NO X CaO SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 SO 3 Cl CO 2 H 2 O Füstgáz H 2 O (tüzelőanyagból) CO 2 (tüzelőanyagból) CO 2 (nyersanyagból) Egyéb komponensek (3/2002 KöM rend. szerint) Klinker ásványok Alite (3CaO 2 SiO 2 ) Belite (2CaO 2 SiO 2 ) 3CaO 2 Al 2 O 3 3CaO 3 Al 2 O 3 Fe 2 O 3
Cementgyári együttégetés csökkenti a légszennyezést A hulladék ártalmatlanítása légszennyezéssel jár (biogáz/füstgáz keletkezés) A cementgyártás során is keletkeznek égéstermékek (pl. por, CO2; NOx; SO2, stb.) Amennyiben cementgyár hasznosítja a hulladékot Szigorúbb határértékek szerint kell működnie (3/2002 KöM rendelet) Nem alakul ki a hulladék ártalmatlanításához kapcsolódó emisszió Csökken a fosszilis tüzelőanyagokból származó füstgáz kibocsájtás Por; CO 2 SO 2 NO X vagy [CH 4 ] [H 2 S] Hulladék (alt.t.a.) Hulladék ártalmatlanítás [lerakás] Por, CO 2 SO 2 NO X Fosszilis tüzelőanyag (olaj, földgáz, szén) Cement termelés fosszilis tüzelőanyaggal Együttégetés cementgyárban
Dioxinok, furánok kérdésköre A dioxinok a klinkerégető kemencében elbomlanak A legmérgezőbb, 2,3,7,8 tetraklór-dibenzo-p-dioxin pirolízis ideje 800 ºC on 0,2-0,3 sec. A klinkerégető kemencében a füstgáz 10 sec-ig tartózkodik 850 C felett A dioxin újraképződés veszélye nem áll fent Nincsenek reakciópartnerek (halogéneket a nyersliszt megköti, szénhidrogének égése tökéletes) Nincs idő az újraképződésre (füstgás gyors hűtése 350 C-ról 130 C alá) Nincsenek nagy korommal borított felületek (poliaromás kondenzáció színhelyei) Az eddig elvégzett emissziómérések során 2,3,7,8 tetraklór-dibenzo-p-dioxin nem volt kimutatható A dioxin vegyületek összes koncentrációja a legrosszabb esetben sem haladta meg határérték (0,1 ng/nm 3 ) 25%-át
A nemzetközi tendenciának megfelelően a DDC is fő tüzelőanyagként alkalmazza a helyettesítő tüzelőanyagokat
Az ipari forradalom okozta kilengés után a világgazdaság visszatér az egyensúlyi állapotába
A Brit-Birodalom tündöklése és bukása Gt CO2/év 10 Világ szén Világ olaj 1 0.1 Gőzgép (1698) J. Watt (1769) UK szén Szaudi olaj Tanulságok: 1600 1700 1800 1900 2000 Az energiahordozók bősége és korai kiaknázása tette a Brit-Birodalomat naggyá Nem csak a nyersanyagok, az energiahordozók is végesek Az energiakészlet kimerülésével párhuzamosan Nagy-Britannia elveszette világpolitikai súlyát
Hulladékgazdálkodás az Európai Unióban (2011) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Denmark Romania Bulgaria Croatia Malta Latvia Cyprus Poland Greece Slovakia Lithuania Estonia Spain Iceland Hungary Portugal Czech Rep. Slovenia UK Italy Ireland EU (27 countries) Euro (16 countries) France Austria Luxembourg Netherlands Belgium Germany Norway Sweden Lerakás Komposztálás Égetés Energetikai hasznosítás Újrafeldolgozás
2012. évi CLXXXV. Törvény a hulladékról Mi újrafeldolgozás, mi energetikai hasznosítás, mi ártalmatlanítás? Újrafeldolgozás: olyan hasznosítási művelet, amelynek során a hulladékot termékké vagy anyaggá alakítják annak eredeti használati céljára, akár más célokra; ez magában foglalja a szerves anyagok feldolgozását, de nem tartalmazza az energetikai hasznosítást és az olyan anyaggá történő feldolgozást, amelyet feltöltési műveletek során használnak fel Energetikai hasznosítás: hasznosítási művelet, amelynek során a hulladék energiatartalmát kinyerik, ideértve a biológiailag lebomló hulladékból történő energia-előállítást, valamint az olyan anyaggá történő feldolgozást, amelyet üzemanyagként, illetve tüzelőanyagként használnak fel; Ártalmatlanítás: minden olyan kezelési művelet, amely nem hasznosítás; a művelet abban az esetben is ártalmatlanítás, ha az másodlagos jelleggel anyag- vagy energiakinyerést eredményez; az ártalmatlanítási műveletek nem kimerítő listáját a 2. melléklet tartalmazza;
2010/75/EU IRÁNYELVE (IED) Termikus hulladékkezelési technológiákat csoportosítani lehet céljuk szerint hulladékégető mű : olyan helyhez kötött vagy mobil műszaki egység és berendezés, amelyet a hulladék hőkezelése érdekében építettek, függetlenül attól, hogy a keletkezett égéshőt hasznosítják-e vagy sem. Ez magában foglalja a hulladék oxidálását és más hőkezelési eljárásokat, például a pirolízist, a gázosítást vagy a plazmaeljárásokat, amennyiben a kezelés eredményeként keletkező anyagokat a kezelést követően elégetik; hulladék-együttégető mű : olyan helyhez kötött vagy mobil műszaki egység, amelynek elsődleges célja az energiatermelés vagy az anyagi termékek előállítása, és amely hulladékot alap vagy kiegészítő tüzelőanyagként használ, vagy amelyben a hulladékot ártalmatlanítás céljából hőkezelésnek vetik alá. Ez magában foglalja a hulladék oxidálását és más hőkezelési eljárásokat, például a pirolízist, a gázosítást vagy a plazmaeljárásokat, amennyiben a kezelés eredményeként keletkező anyagokat a kezelést követően elégetik;
2010/75/EU IRÁNYELVE (IED) Termikus hulladék kezelési technikák csoportosítása a végbemenő kezelési művelet alapján Újra-feldolgozás (R5) Energetikai hasznosítás (R1) Ártalmatlanítás (D10) Hulladék együttégetés Cementgyár R5: szervetlen komp. R1: szerves komp. Tüzelőa. előállítás Hulladékégető mű T.Sz.Hulladékégető mű R1 krit.>65% R1 krit.<65% Téglagyár (légpórus képző) Hőerőmű M(B)H Hulladékégető mű (veszélyes és más) Vasgyártás (redukáló szer) IED: Veszélyes Hulladék HT: Pirolízis, Katalitikus depolimerizáció, Elgázosítás R5(?): korom előállítás, acél kinyerés R1(?): energia olajból D10: (mivel nem TSZH)
Energetikai hasznosítás szerepe a hulladékgazdálkodásban Érvek Újrafeldolgozás kiegészítője Vegyes hulladékok (pl. válogatási maradék) hasznosítására alkalmas Környezeti előnyök hull.kezelés emisszió csökken fosszilis tüzelőanyag helyett Fosszilis CO 2 biogén CO 2 Ellenőrizhető Nagy mennyiségeket képes hasznosítani Ellenérvek Újrafeldolgozáshoz képest lejjebb van a hierarchiában Csak az energia tartalmát hasznosítja a hulladéknak Szelektív gyűjtés terjedése miatt szükségtelenné válik Dioxin és furán képződés (?) HCl, HF, SO 2 emisszió (?)
2012. évi CLXXXV. Törvény a hulladékról A hulladékhierarchia iránymutatást ad 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 ) HKI: de azokat a lehetőségeket kell ösztönözni, amelyek a legjobb ált. környezeti eredményt hozzák, Ez az egyes hulladékáramok esetében megkövetelheti a hierarchiától való eltérést, amennyiben ezt indokolja az ilyen hulladék keletkezése és az azzal való gazdálkodás által gyakorolt általános hatásokra vonatkozó életciklus-szemlélet. HT: azt kell választani, amely az összességében legjobb környezeti eredményt biztosító megoldást hordozza magában, és elősegíti az e törvény szerinti hasznosítási és ártalmatlanítási célkitűzések megvalósítását. Az összességében legjobb környezeti eredményt biztosító megoldás érvényesülése érdekében bizonyos hulladékáramok esetében tevékenység a hulladékhierarchia szerinti elsőbbségi sorrendtől eltérően is megválasztható. Ennek indokoltságát életciklus-szemléleten alapuló vizsgálati elemzéssel kell igazolni.
A környezeti teljesítményt a hulladékkezelésből származó környezeti hatás és a hasznosítással megelőzött hatás eredője adja meg Forrás: WRAP Domestic Mixed Plastics Packaging Waste Management Options http://www.realrecycling.org.uk/resources/files/plastic/mixed%20plastic%20options%20%28wrap
Az újrafeldolgozás környezeti eredményét az határozza meg, mit helyettesít a reciklált anyag Egy-egy újrafeldolgozási folyamat értékelése során célszerű megvizsgálni: Milyen anyagot helyettesít a visszanyert/újrafeldolgozott anyag műanyagot fát követ betont Az újrafeldolgozott anyagból készült termék rendelekzik-e olyan többlet funkcióval, ami indokolja a hagyományos alapanyag helyettesítését?
Az újrafelhasználás abban az esetben jobb megoldás, ha a késztermék mintegy 70%-ban műanyag alapanyagot eredményez Ha a visszanyert anyagból főként fát vagy betont helyettesítő termék gyártható, akkor a tüzelőanyag helyettesítés a legjobb változat A pirolízis rosszabb megoldás, mint a tüzelőanyag helyettesítés Az újrafeldolgozás csak abban az esetben jobb megoldás, ha 70%-ban új műanyaggal egyenértékű alapanyagot eredményez Szennyezett anyagok esetén a tüzelőanyag helyettesítés ad jobb környezeti eredményt Forrás: WRAP Domestic Mixed Plastics Packaging Waste Management Options http://www.realrecycling.org.uk/resources/files/plastic/mixed%20plastic%20options%20%28wrap
A cementipari hasznosítás a kevert műanyagok esetén versenyképes alternatívája az újrafeldolgozásnak Forrás: WRAP Domestic Mixed Plastics Packaging Waste Management Options http://www.realrecycling.org.uk/resources/files/plastic/mixed%20plastic%20options%20%28wrap %29.pdf
Egy optimális hulladékgazdálkodási rendszer a környezeti és gazdasági szempontokat figyelembe véve kombinálja a hulladékkezelési eljárásokat Megelőzés Újrahasználatra előkészítés Vegyes hulladék Szelektív hulladék Válogatás Komposztálás Termék (EoW) papír,fém Másodnyersanyag Újrafeldolgozás Mechanikai-biológiai kezelés Hulladék gyűjtés és előkezelés Késztermék (cement) Tüzelőanyag (SRF) Energia (villamos,hő) Biogáz/depóniagáz Energia kinyerés Hulladékégetés Lerakás Ártalmatlanítás