Ocena mo¿liwoœci zastosowania py³u węgla brunatnego w

PRACE
Instytutu Szk³a, Ceramiki
Materia³ów Ogniotrwa³ych
i Budowlanych
Scientific Works
of Institute of Glass, Ceramics
Refractory and Construction Materials
Nr 1
ISSN 1899-3230
Rok I
Warszawa–Opole 2008
FRANCISZEK S£ADECZEK
Ocena mo¿liwoœci zastosowania py³u
wêgla brunatnego w przemyœle
cementowym, wapienniczym
i wytwórniach mas bitumicznych
W artykule przedstawiono analizê uwarunkowañ techniczno-technologicznych substytucji dotychczas stosowanych paliw wêglem brunatnym oraz obliczenia rocznego potencjalnego zapotrzebowania py³u wêgla brunatnego
w przemys³ach cementowym, wapienniczym oraz wytwórniach mas bitumicznych (asfaltu). Bior¹c pod uwagê aktualnie zu¿ywan¹ iloœæ paliw w analizowanych sektorach, najwiêkszym potencjalnym odbiorc¹ wêgla brunatnego
mo¿e byæ przemys³ cementowy.
1. Wstêp
W przemys³ach cementowym, wapienniczym oraz wytwórniach mas bitumicznych istniej¹ realne mo¿liwoœci zastosowania py³u wêgla brunatnego jako substytutu wêgla kamiennego.
Przeprowadzona ocena stanowi wstêpne rozeznanie rynku krajowego w zwi¹zku z planowan¹ inwestycj¹ produkcji suszonego py³u wêgla brunatnego z kopalni Be³chatów.
Artyku³ obejmuje analizê uwarunkowañ techniczno-technologicznych zamiany
dotychczasowych paliw kopalnych na wêgiel brunatny oraz obliczenia iloœciowe
rocznego potencjalnego zapotrzebowania py³u wêgla brunatnego w poszczególnych przemys³ach. Podjêcie tematu uzasadnienia kilkakrotnie wy¿sze ni¿ wêgla
kamiennego eksploatowanie zasobów wêgla brunatnego w Polsce. Ponadto py³
wêgla brunatnego mo¿e byæ konkurencyjny cenowo w stosunku do py³u wêgla
kamiennego. Wraz z postêpuj¹cym rozwojem technik spalania (oxyfuel, zgazowanie) mo¿liwoœci wykorzystania tego wêgla, mimo nieco gorszych parametrów jakoœciowych ni¿ wêgla kamiennego, bêd¹ wzrastaæ.
! "#$%& '#()*)+) ,-./0& 12!03"."& 40)2!"0/56 78#"9)!60/*:; " <+=96>0#*:;& 7==-"0/ '#$*#"2!""
40)2!"0/962?& @!9:2(962? " A!9=96"(.0 6 7B9>+%
!"
#$%&'()*+, )-%.+'*+,
2. Charakterystyka jakoœciowa py³u wêgla brunatnego
Zasoby wêgla brunatnego w okolicach Be³chatowa wynosz¹ oko³o 930 mln t.
Wed³ug danych uzyskanych z kopalni jest ona w stanie wydobywaæ z tego pola
wêgiel w iloœci oko³o 2 mln t rocznie, przy œrednich parametrach jakoœciowych
przedstawionych w tab. 1.
!"#$! %
Parametry fizykochemiczne py³u wêgla brunatnego z kopalni Be³chatów
(wartoœci œrednie)
&!'(! )!*!+#,*2&23452 645789:;<=4:5&2 >7?@
2 !"# A)/)BCD E,!F E-GHIJ
.$ A(B$O/,F/01 E,!F P/E,!(IJ
Q"% A(!*,/01 /)!D/(! E,!F P/E,!(IJ
Z $ AEB!*U! G!DU/(B,! E,!F E-GHIJ
Z " AEB!*U! )!$F! E,!F E-GHIJ
Z & AEB!*U! )/)B/D/(! E,!F E-GHIJ
&!'9 A,$#F#U E/P/(I E,!F E-GHIJ
8'9 A,$#F#U )/,!E/(I E,!F E-GHIJ
:$ AGH$/* E,!F E-GHIJ
6 A\$-/* E,!F E-GHIJ
;O A*,]1 E,!F E-GHIJ
:!9 A,$#F#U (!)FB/(I E,!F E-GHIJ
_ () AG']0GB $/,F# E,!F E-GHI B "#')/)B/D/(IJ
: () A)B#*(B!E,#U (]O$! ( 'D/`-L E,!F E-GHI B "#'a
)/)B/D/(IJ
; () A(/PC* ( 'D/`-L E,!F E-GHI B "#')/)B/D/(IJ
2&23452 :;<=4:5&2 >9>49?@
ZB9'
6#'9*
2$'9*
:!9
=O9
Z9*
&!'9
8 '9
.!*,/01 )!*!+#,*%KLMMN
%MN
%RSTM UVWUO AXYKY UG!$WUOJ
%LKSN
ML[XN
MLYXN
MLMYN
MLM%N
%%Y ))+
%K ))+
MLTS ))+
KLT^N
YKLSXN
TTLXN
YLK[N
^YL%N
YLR[N
%TLYTN
K[LM[N
%LKSN
%^LYN
ML^^N
MLKRN
!"#$ % &'() *!( +$,- , )$#($ ./01 )23'$ 451#$-#"3 ) .5+"%/*'" !"%"#- )/%666 789
3. Zastosowanie py³u wêgla brunatnego
w przemyœle cementowym
3.1. Krótka charakterystyka przemys³u cementowego w Polsce
W Polsce pracuje obecnie 11 cementowni, jednak g³ówne skupisko tych instalacji wystêpuje w po³udniowym rejonie kraju. Oprócz tego istnieje kilka przemia³owni klinkieru produkuj¹cych cement na bazie sprowadzanego klinkieru.
Procesy wypalania klinkieru przebiegaj¹ w obrotowych piecach cementowych.
W eksploatacji jest 17 pieców metody suchej oraz cztery piece metody mokrej.
Analiza wykorzystania wêgla brunatnego odnosi siê tylko do procesów wypalania. Spoœród wszystkich cementowni wytypowano do omówienia osiem instalacji. Wstêpnym kryterium wyboru by³a odleg³oœæ od kopalni Be³chatów, która
w tym przypadku wynosi max. 230 km. Na mapie (ryc. 1) przedstawiono lokalizacje cementowni oraz przemia³owni klinkieru w Polsce, zaznaczono tak¿e,
symbolem BOT, usytuowanie kopalni wêgla brunatnego Be³chatów.
&'"(')*$*
,'.1*3
!"#$%
&#)67#$#
!"
&#)+#
,('-.
:@#)?$
:8)#
>?)#@8@'
/!83090
4#-*5*6717
2*$03%
/'"*$0'1
=9*1'.
>?)9#
2*$# ;!+#
1'.'3+*$30'
<)7'.0#-*$30'
!"# $# %&'()*+(",( "-.-/0&1/* * 23+-.*(4&1/* ')*/'*-35 1 6&)7"-
!"
#$%&'()*+, )-%.+'*+,
Podstawowym paliwem technologicznym we wszystkich cementowniach w Polsce jest py³ wêgla kamiennego. Poza tym spala siê ³upki powêglowe, popio³y
oraz ró¿ne rodzaje paliw alternatywnych sta³ych i ciek³ych. Udzia³ paliw alternatywnych jako substytutu ciep³a stale roœnie i aktualnie jest na poziomie ok.
30% (wed³ug danych Stowarzyszenia Producentów Cementu oraz rocznych raportów dotycz¹cych emisji gazów cieplarnianych za rok 2006). Rodzaje i iloœci
obecnie spalanych paliw przedstawiono w tab. 2 [1]:
!"#$! %
Rodzaje i iloœci obecnie spalanych paliw w cementowniach w Polsce
&'()!* +!$,-!
789,#$ :!;,#<<=
>':? +'<!@A'-=
B$#* '+!/'-=
&CD<# 2'()!*# '(+!(C-
.(),!/ - %001 23 456
1E
1
F
E0
3.2. Wymagania techniczno-technologiczne
dla paliw do wypalania klinkieru
Brane pod uwagê zak³ady cementowe eksploatuj¹ nowoczesne piece pracuj¹ce
wed³ug metody suchej. W Polsce wystêpuj¹ dwa rodzaje pieców: z kalcynatorami i z cyklonowymi wymiennikami ciep³a. Dla obu rodzajów pieców paliwo
wprowadza siê w dwóch miejscach – na palniku g³ównym oraz w kalcynatorze/wymienniku ciep³a. Piece z prekalcynatorami maj¹ wiêksze mo¿liwoœci
spalania paliw o ni¿szej kalorycznoœci. Generalne wymagania dla wszystkich
rodzajów paliw do wypalania klinkieru, wynikaj¹ce z wymogów technologicznych, s¹ nastêpuj¹ce (stan roboczy):
• wartoœæ opa³owa:
– palnik g³ówny (mieszanka paliw) – 22 MJ/kg,
– kalcynator/wymiennik ciep³a –15 MJ/kg,
• zawartoœæ siarki – <1%;
• zawartoœæ chloru – <0,1%.
Progowa wielkoœæ wartoœci opa³owej 22 MJ/kg wynika z praktycznych obserwacji wp³ywu jakoœci paliwa na proces wypalania. Ni¿sza kalorycznoœæ paliwa
powoduje obni¿enie temperatury p³omienia w strefie spiekania, a to z kolei ma
wp³yw na zmniejszanie wydajnoœci pieca i wzrost zapotrzebowania ciep³a [2].
Kalorycznoœæ paliwa na palniku g³ównym 22 MJ/kg przyjêto jako akceptowaln¹
wartoœæ graniczn¹. Takie same wymagania jak dla paliwa do palnika g³ównego
odnosz¹ siê tak¿e do py³u wêgla brunatnego.
!"#$ % &'() *!( +$,- , )$#($ ./01 )23'$ 451#$-#"3 ) .5+"%/*'" !"%"#- )/%666 789
Zatem proponowany py³ wêgla brunatnego z kopalni Be³chatów nie spe³nia wymagañ wartoœci kalorycznej dla palnika g³ównego. Natomiast mo¿e byæ w pe³ni
wprowadzany w uk³adzie piecowym kalcynator/wymiennik ciep³a. Ograniczeniem iloœciowym jest tutaj stosowanie obecnie innych paliw, zw³aszcza paliw
alternatywnych.
Miejsca dozowania paliw i odpadów palnych do pieca obrotowego oraz wymagane progowe kalorycznoœci przedstawiono na rys. 2.
paliwo Qr >22 MJ/kg
40–100% udzia³u ciep³a
paliwo Qr >15 MJ/kg
25–60% udzia³u ciep³a
!"# $# %&'()"* +,-,.*/&* 0*1&. & ,+0*+2. 0*1/!"3 +, 0&'"* ,45,6,.'7,
,5*- .!8*7*/' +1* /&"3 .*56,9"& ,0*:,.' ;<=
Zawartoœæ siarki i chloru w materia³ach wsadowych do pieca cementowego (w tym
w szczególnoœci w paliwach) ma istotne znaczenie w stabilnym procesie wypalania. Zbyt du¿a zawartoœæ tych zanieczyszczeñ powoduje zak³ócenia w przep³ywie materia³u przez uk³ad piecowy (klejenie siê materia³u wsadowego), st¹d
jest ona kontrolowana na wlocie do pieca. W³aœciwy zakres stê¿eñ reguluje siê
tzw. bypassem (upustem czêœci gazów piecowych).
Wêgiel brunatny z Be³chatowa posiada podwy¿szon¹ zawartoœæ siarki (0,7%)
w stosunku do paliw dzisiaj stosowanych. Natomiast zawartoœæ chloru w deklarowanym pyle wêgla brunatnego jest niska (0,015%), co poprawiæ mo¿e bilans
obiegu sk³adników lotnych w instalacji.
W opcji palnikowej wy¿sze i stabilne czêœci lotne w wêglu brunatnym powinny
wp³yn¹æ na obni¿enie iloœci NOx termicznego, powstaj¹cego w strefie spiekania.
W opcji kalcynatorowej dozowanie jest ³atwiejsze w porównaniu z opcj¹ palnikow¹, niemniej w ka¿dym uk³adzie konieczne jest zabudowanie zbiorników i wag
dozuj¹cych.
!
"#$%&'()*+ (,$-*&)*+
3.3. Obliczenia potencjalnego zapotrzebowania
py³u wêgla brunatnego
W tym podrozdziale przedstawiono przeanalizowan¹ substytucjê energetyczn¹ i masow¹ wêgla kamiennego wêglem brunatnym dla pieców z kalcynatorem i przy
spalaniu zu¿ytych opon. Analiza oparta jest na rzeczywistych danych. Wartoœci
kaloryczne wêgla brunatnego i kamiennego wynosz¹ odpowiednio 19 oraz 25 MJ/kg.
Dane do obliczeñ wziêto z dostêpnych rocznych raportów dotycz¹cych emisji
gazów cieplarnianych za rok 2006 oraz audytów technologicznych i energetycznych zak³adów cementowych [4].
Aktualne zapotrzebowanie ciep³a:
• zu¿ycie ciep³a z wêgla kamiennego –
2700 kJ/kg !
• zu¿ycie ciep³a z ³upka przywêglowego – 350 kJ/kg !
• zu¿ycie ciep³a z opon –
350 kJ/kg !
• zu¿ycie masowe na 1 Mg klinkieru:
– 108 kg wêgla kamiennego,
– 0 kg wêgla brunatnego,
– 100 kg ³upka,
– 14 kg opon.
• Symulacja energetyczna 50/50 – opcja palnikowa:
• zu¿ycie ciep³a z wêgla kamiennego –
1400 kJ/kg
• zu¿ycie ciep³a z wêgla brunatnego –
1400 kJ/kg
• zu¿ycie ciep³a z ³upka –
250 kJ/kg
• zu¿ycie ciep³a z opon –
350 kJ/kg
• zu¿ycie masowe na 1 Mg klinkieru:
– 56 kg wêgla kamiennego,
– 74 kg wêgla brunatnego,
– 71 kg ³upka,
– 14 kg opon.
!
!
!
!
• Symulacja masowa 50/50 – opcja palnikowa:
• zu¿ycie ciep³a z wêgla kamiennego –
1590 kJ/kg !
• zu¿ycie ciep³a z wêgla brunatnego –
1210 kJ/kg !
• zu¿ycie ciep³a z ³upka –
250 kJ/kg !
• zu¿ycie ciep³a z opon samochodowych – 350 kJ/kg !
• zu¿ycie masowe na 1 Mg klinkieru:
– 63,5 kg wêgla kamiennego,
– 63,5 kg wêgla brunatnego,
– 71 kg ³upka,
– 14 kg opon.
(Q"# =25MJ/kg);
(Q"# =3,5MJ/kg);
(Q"# =25MJ/kg);
(Q"# =25MJ/kg);
(Q"# =19MJ/kg);
(Q"# = 3,5MJ/kg);
(Q"# =25MJ/kg);
(Q"# =25MJ/kg);
(Q"# =19MJ/kg);
(Q"# =3,5MJ/kg);
(Q"# =25MJ/kg);
!"#$ % &'() *!( +$,- , )$#($ ./01 )23'$ 451#$-#"3 ) .5+"%/*'" !"%"#- )/%666 777
Symulacja energetyczna 55/45 – opcja kalcynatorowa:
• zu¿ycie ciep³a z wêgla kamiennego –
1620 kJ/kg !
• zu¿ycie ciep³a z wêgla brunatnego –
1080 kJ/kg !
• zu¿ycie ciep³a z ³upka –
300 kJ/kg !
• zu¿ycie ciep³a z opon –
350 kJ/kg !
• zu¿ycie masowe na 1 Mg klinkieru:
– 65 kg wêgla kamiennego,
– 57 kg wêgla brunatnego,
– 86 kg ³upka,
– 14 kg opon.
(Q"# =25MJ/kg);
(Q"# =19MJ/kg);
(Q"# =3,5MJ/kg);
(Q"# =25MJ/kg);
Zapotrzebowanie roczne wêgla brunatnego dla poszczególnych opcji przy produkcji pieców 1 mln t klinkieru zestawiono w tab. 3.
!"#$! %
Roczne zapotrzebowanie py³u wêgla brunatnego
3(,4/# 4!5(1'4#"(6!/.# 578*
&'()*+,-! +$./+.#'*
(5,-! B : 5!$/.+;
(5,-! % : +!$,7/!1(';
(5,-! 9 : 5!$/.+;
012
<7=*$!,-! #/#'>#17,4/! <7=*$!,-! =!<(6! <7=*$!,-! #/#'>#17,4/!
?@A?@ 012
?@A?@ 012
??AC? 012
9 @@@ 17<D
EC 17<D
F%;? 17<D
?E 17<D
Do obliczeñ potencjalnego zapotrzebowania py³u wêgla brunatnego z kopalni
Be³chatów przyjêto jego wartoœæ kaloryczn¹ 19 MJ/kg oraz opcjê palnikow¹
udzia³u masowego 50/50%. Opcja ta jest prosta do wyliczeñ i spe³nia w ka¿dym
przypadku wymagania progowe 22 MJ/kg. Jednoczeœnie daje ona bardzo zbli¿one wyniki jak dla opcji z kalcynatorem, a zatem mo¿na powiedzieæ, ¿e odnosi
siê do wszystkich uk³adów technologicznych wystêpuj¹cych w kraju.
Obliczenia zapotrzebowania dla pieców cementowych wykonano dla wariantu
ze spalaniem zu¿ytych opon + 30% paliw alternatywnych. Uzasadnienie tych
wariantów jest takie, ¿e instalacje spalania opon s¹ eksploatowane z maksymaln¹ wydajnoœci¹, a udzia³ paliw alternatywnych wynosi obecnie w rozpatrywanych cementowniach ok. 30%. W przyjêtej opcji palnikowej udzia³u masowego 50/50% (opcja 2, tab. 3), przy stosowanym wêglu kamiennym o kalorycznoœci 24–27 MJ/kg, substytucja ciep³a wêglem brunatnym zawiera siê w przedziale 35–39%. Odpowiada to aktualnym i realnym mo¿liwoœciom technologiczno-technicznym przemys³u cementowego w Polsce.
!
"#$%&'()*+ (,$-*&)*+
W tabeli 4 zestawiono wyniki obliczeñ zapotrzebowania py³u wêgla brunatnego
dla opisanej opcji udzia³u masowego wêgla kamiennego i brunatnego 50/50%.
W tabeli podano tak¿e wartoœæ opa³ow¹ mieszanki obu tych paliw dla poszczególnych instalacji.
!"#$! %
Potencjalne zapotrzebowanie py³u wêgla brunatnego, t/rok.
Wariant – spalanie opon + 30% paliw alternatywnych
-*./(# /!0*)1/#"*+!(,#
2!1)*34 *0!5*+!
',#6/!(7,
89$#:5*34 *9
;2< <#5.=!)>+
80.?! '!6*+!
@AB@A C
DEFB7:G
D7'G
H(6)!$!.?! I
II% J%A
KK
@L
H(6)!$!.?! K
@K KMK
KN
LL
H(6)!$!.?! N
@% L%J
KNO@
IK%
H(6)!$!.?! %
%% N@K
KKO@
INK
H(6)!$!.?! @
NN KL%
KN
I@A
H(6)!$!.?! L
M% K@A
KKO@
IMA
H(6)!$!.?! M
IKN @@K
KKON
KAM
H(6)!$!.?! J
LM NKA
KK
KNA
-!/#'
@L% %PJ
&#'#()*+(,!
Nastêpnie przedstawiono przyk³adowe obliczenie iloœci wêgla brunatnego dla
opcji udzia³u masowego 50/50% w odniesieniu do instalacji 8 (tab. 5). Miejsce
przeciêcia siê obu prostych na ryc. 3, dla wêgla kamiennego i brunatnego, daje
w wyniku godzinowe zapotrzebowanie py³u wêgla brunatnego oraz kalorycznoœæ mieszanki obu wêgli. Zapotrzebowanie roczne wyliczono przy za³o¿eniu
330 dni pracy pieca w roku. Wyniki obliczeñ przedstawiono w tab. 5 oraz na
ryc. 3. Roczne mo¿liwoœci substytucji wêgla kamiennego py³em wêgla brunatnego w przemyœle cementowym wynosz¹ ok. 565 tys. t.
!"#$ % &'() *!( +$,- , )$#($ ./01 )23'$ 451#$-#"3 ) .5+"%/*'" !"%"#- )/%666 778
!"#$! %
Wyniki obliczeñ iloœci wêgla brunatnego dla opcji udzia³u masowego 50/50%
(instalacja 8)
*+#,-!.+.! /!$+0!
?@;+#$ :!A+#..4 B1C
E/2.4
?@;+#$ "3G.!=.4 BHC
*+#,-!.+.! /4NG
O4N 0@;$204 B1C
O4N 0@;$204 BHC
*+#,-!.:! B1VHC
&'()
1!$2345-.267 *89:; <$267 =9>
D%
DD
DF
D
IJ
EHK<LM)(<'
<$267
=9>
IDPQ% IIPDR JPF% SPIR FP%%
=9>
T
%
Q
J
II
1!$2345-.267 A+#,-!.:+
*89:; DTPJ
DTPI DDP% DIPS DIPD
%PRR
IT
TPUU
I%
IPSJ
IQ
DRPQ
DRPI
IJPF
W45X TX <$267 ,/!$!.#;2 0@;$! "3G.!=.#;2 + :!A+#..#;2
20
18
iloϾ paliwa [tJ/h]
16
14
12
kamienny
10
brunatny
8
6
4
2
0
23,9
23,1
22,5
21,8
21,2
20,7
20,1
19,6
wartoœæ opa³owa [MJ/kg]
23!- 0!3=267 2/!N20! A+#,-!.:+ 2"G /!$+0 0 +.,=!$!5Y+ S
Mo¿liwa do spalania iloœæ py³u wêgla brunatnego dla instalacji 8 wed³ug obliczeñ wynosi 8,5 t/h, co daje zapotrzebowanie 67 tys. rocznie.
!
"#$%&'()*+ (,$-*&)*+
4. Zastosowanie py³u wêgla brunatnego
w przemyœle wapienniczym
4.1. Krótka charakterystyka przemys³u wapienniczego
w Polsce
W Polsce pracuje 10 zak³adów wapienniczych, jednak g³ówne ich skupisko wystêpuje w po³udniowym pasie kraju. Procesy wypalania wapna odbywaj¹ siê tylko w piecach szybowych typu B, C oraz w nowoczesnych piecach typu Maerz,
których u nas w tej chwili jest w eksploatacji piêæ. Opalanie py³em technicznie
mo¿liwe jest tylko w tych piecach, w zwi¹zku z czym analiza wykorzystania
wêgla brunatnego odnosi siê wy³¹cznie do technologii Maerz. Lokalizacja
zak³adów wapienniczych w Polsce pokazana jest na mapie (ryc. 4).
BOT
!"# $# %&'()*+(",( +('-(./0 0(1*233*"+!"4 0 5&)6"2
!"#$ % &'() *!( +$,- , )$#($ ./01 )23'$ 451#$-#"3 ) .5+"%/*'" !"%"#- )/%666 778
4.2. Wymagania techniczno-technologiczne
dla paliw do wypalania wapna
W rozwa¿aniach wziêto pod uwagê tylko piece typu Maerz, poniewa¿ tylko
w nich mo¿liwe jest podawanie paliwa w postaci py³owej, ciek³ej czy gazowej [5].
Wymagania jakoœciowe paliwa przekazane przez producentów wapna podane s¹
w tab. 6. Najistotniejsze parametry krytyczne, których nie nale¿y przekraczaæ,
to zawartoœæ popio³u i siarki. Tak¿e istotna w popio³ach jest iloœæ tlenków barwi¹cych MgO, Fe O!, która ma bezpoœredni wp³yw na zabarwienie produktu.
Generalnie nawet 12% popio³u nie dyskwalifikuje paliwa do wypalania, ale zale¿y to od gatunku produkowanego wapna. Na przyk³ad w przypadku produkcji
w piecu Maerz wapna do PCC – papieru o du¿ej bia³oœci – 6-procentowa zawartoœæ popio³u jest ju¿ za wysoka.
Analizuj¹c wymagania dla wêgla brunatnego zawarte w tab. 6, mo¿na stwierdziæ, ¿e wiêkszoœæ parametrów krytycznych nie jest spe³niona, w zwi¹zku z tym
proponowany py³ nie nadaje siê do wypalania wszystkich gatunków wapna.
!"#$!%
Wymagania jakoœciowe paliwa do wypalania w piecach Maerz
&!'!(#)'* +,-$! .#/01!)2+
9:9;<=9 ><=?@ABCDE<B=:9 FGH;9
96I'J K4!+!')LIM 7L78L/N O)!5 ON01*P Q RST
F) K+8$-L)5LIM + O)!58# 6LO)!+*P Q RVT
W'8 K+!')LIM L7!/L+! + O)!58# 6LO)!+*P Q RX Y%V 3Z[3- K\]S] 30!$[3-P
^6) K4!+J O8!'38 0!/3J L"$J 5! O!)5 ON01*P Q R_SYT
`6!a K4!+J 04,I08 $L)5*01 L"$J 5! O)!5 ON01* 8 O)!5 "#47L78L/L+*P Q ]S_Y\T
9:9;<=9 BCDE<B=:9 &A&<Abc dTe
^8A Q f]_R
># A! Q ]_Xg
9$ A! Q R%_]%
E-A Q R_SY
:! A Q V_ff
@ A Q V_SX
&!'!(#)'*
3'*)*045#
6$! +*7!$!58!
+!75!
U%
L3J RV
L3J SV VVV 3Z[3V_X
\]
UR]
UR]
URV
UX
R_]
!
"#$%&'()*+ (,$-*&)*+
4.3. Obliczenia potencjalnego zapotrzebowania
na py³ wêgla brunatnego
Przy za³o¿eniu wykorzystania py³u wêgla brunatnego w piecach Maerz obliczono potencjalne zapotrzebowanie dla istniej¹cych i planowanych do uruchomienia pieców (zu¿ycie ciep³a 3900 kJ/ kg wapna). Daje to jednostkowe zapotrzebowanie wêgla brunatnego ok. 210 kg/t wapna.
Wyliczono roczne zapotrzebowanie wêgla brunatnego w przemyœle wapienniczym:
• Zak³ad CRH (2 piece o wyd. 450 t/dobê) – ok. 55 tys. t/rok;
• Zak³ad LHOIST (2 piece o wyd. 450 t/dobê oraz planowany 1 piec o wyd.
600 t/dobê) – ok. 90 tys. t/rok.
£¹czne roczne zapotrzebowanie py³u wêgla brunatnego wyniesie ok. 145 tys. t.
5. Zastosowanie py³u wêgla brunatnego w produkcji
mas bitumicznych
5.1. Krótka charakterystyka wytwórni mas bitumicznych
w Polsce
Wytwórnie mas bitumicznych, ze wzglêdu na lokaln¹ specyfikê produkcji dla
drogownictwa, rozlokowane s¹ na terenie ca³ego kraju. Mo¿na wyró¿niæ trzy
najwiêksze grupy producenckie, które mog¹ byæ zainteresowane wprowadzeniem takiego paliwa, jakim jest py³ wêgla brunatnego: STRABAG o potencjale
produkcyjnym 2 mln t masy rocznie, MASFALT – 1 mln t oraz WPRD Warszawa z produkcj¹ 0,4 mln t.
5.2. Wymagania techniczno-technologiczne dla paliw do
produkcji mas bitumicznych
Wytwórnie mas bitumicznych (asfaltu) dla drogownictwa nie stawiaj¹ specjalnych wymagañ paliwom od strony techniczno-technologicznej. Du¿a zawartoœæ
czêœci lotnych w wêglu brunatnym jest nawet zalet¹, poniewa¿ pozwala na szybkie, okresowe uruchamianie pieców. Potwierdzeniem przydatnoœci py³u wêgla
brunatnego do produkcji asfaltu jest jego stosowanie przez STRABAG, mimo
¿e w aktualnej sytuacji sprowadza siê go z Niemiec.
!"#$ % &'() *!( +$,- , )$#($ ./01 )23'$ 451#$-#"3 ) .5+"%/*'" !"%"#- )/%666 778
5.3. Obliczenia potencjalnego zapotrzebowania py³u wêgla
brunatnego
Potencjalne zapotrzebowanie na py³ wêgla brunatnego do wytwarzania mas bitumicznych obliczono na podstawie rocznej produkcji trzech najwiêkszych firm.
Eksploatowane w Polsce instalacje do wytwarzania mas bitumicznych maj¹
wydajnoœæ od 160 do 320 t/h. Jednostkowe zu¿ycie ciep³a pieców wynosi ok.
400 kJ/ kg masy. Daje to zapotrzebowanie wêgla brunatnego ok. 20 kg/t asfaltu.
Potrzeby wêgla brunatnego do opalania pieców w produkcji mas bitumicznych:
• STRABAG (prod. masy 2 mln t) – ok. 40 tys. t/rok;
• MASFALT CRH (prod. masy 1 mln t) – ok. 20 tys. t/rok;
• WPRD, Warszawa (prod. masy 0,4 mln t) – ok. 8 tys. t/rok.
£¹czne roczne zapotrzebowanie py³u wêgla brunatnego wyniesie ok. 68 tys. t.
6. Wnioski
• W krajowym przemyœle cementowym istniej¹ techniczno-technologiczne mo¿liwoœci zastosowania py³u wêgla brunatnego z kopalni Be³chatów jako substytutu wêgla kamiennego. Ze wzglêdu na wymagania jakoœciowe dla pieców cementowych do palnika g³ównego mo¿na wprowadziæ limitowan¹ iloœæ wêgla brunatnego, natomiast do kalcynatora/wymiennika ciep³a – bez ograniczeñ.
• W procesie wypalania klinkieru cementowego py³ wêgla brunatnego z kopalni
Be³chatów – o kalorycznoœci w stanie roboczym ok. 19 MJ/kg – mo¿e byæ stosowany albo jako mieszanka z wêglem kamiennym podawany do palnika g³ównego lub bezpoœrednio do kalcynatora/wymiennika ciep³a.
Przy uwzglêdnieniu spalania zu¿ytych opon jako paliwa dodatkowego oraz 30%
paliw alternatywnych (stan aktualny) oszacowane roczne zapotrzebowanie wêgla brunatnego wyniesie ok. 565 tys. t.
• Wykorzystanie py³u wêgla brunatnego w zak³adach cementowych wymaga
budowy zbiorników zapasowych na paliwo oraz wykonania instalacji uk³adów
wa¿¹co-dozuj¹cych wêgiel do palnika g³ównego lub kalcynatora/wymiennika.
Przy odpowiedniej relacji cenowej py³u wêgla brunatnego do kamiennego inwestycje zwi¹zane z wprowadzeniem wêgla brunatnego powinny byæ dla
zak³adów cementowych op³acalne.
• Wêgiel brunatny mo¿e byæ wykorzystany do wypalania wapna tylko w ograniczonym zakresie, z uwagi na niektóre parametry jakoœciowe, które nie mog¹
byæ spe³nione: wartoœæ opa³owa ok. 20 MJ/kg, zawartoœæ siarki – <0,8%, zawartoœæ popio³u – 6 % (dla wapna specjalnej jakoœci).
!
"#$%&'()*+ (,$-*&)*+
• Potencjalnym odbiorc¹ py³u wêgla brunatnego z wytwórni krajowej do produkcji mas bitumicznych mo¿e byæ firma STRABAG, która wykorzystuje ju¿
czêœciowo py³ wêgla brunatnego sprowadzany z Niemiec (grupa Vattenfall).
• Parametry jakoœciowe wêgla brunatnego s¹ nieco gorsze od kamiennego, ale
jednoczeœnie z rozwojem technik spalania (oxyfuel, zgazowanie) mo¿liwoœci
wykorzystania tego wêgla bêd¹ wzrastaæ. Jest to o tyle istotne, ¿e eksploatowane zasoby wêgla brunatnego w Polsce s¹ kilkakrotnie wiêksze od wêgla kamiennego.
Literatura
!" #$%&'()*+, -./ )01 *120&34%567 )(4893*567 8&67*+, ' 3(04,+: 3$%&:5;0& 6&:&*8('(<'1<
3+&**+6%5:= >+*+48&$48'( ?$()('+4,1= @1$4%1'1= '$%&4+&A BCCDE
B" F G ) 1
HE=
Energooszczêdne i proekologiczne techniki wypalania klinkieru cementowego=
I#$16& J>>-K= L3(0& BCCME
Ekologiczne i techniczne aspekty wspó³spalania osadów
œciekowych w przemyœle cementowym i w energetyce= I.$67+'G: N3101*+1K BCCR= S(0E RE
D" N O 1 ) & 6 % & , PE= Q + & : 6 % 5 , #E=
M" .G)585 8&67*(0(T+6%*& + &*&$T&856%*& %1,O1)U' 6&:&*8('567E V13($85 J>>-= L3(0& BCCCE
W" X+*8&T$('1*& X13(Y+&T1*+& + LT$1*+6%1*+& X1*+&6%54%6%&A ZJ##[\E F(,G:&*8 V&]&$&*652*5
-./ )01 *120&34%567 )(4893*567 8&67*+, ' 3$%&:5;0& 6&:&*8('(<'13+&**+6%5:= N&S+001=
T$G)%+&A BCC!E
FRANCISZEK S£ADECZEK
ASSESSMENT OF POSSIBILITY OF BROWN COAL DUST USAGE
FROM BE£CHATÓW MINE IN CEMENT AND LIME INDUSTRY AND
ASPHALT MANUFACTURE INSTALLATIONS IN POLAND
In the paper technical and technological aspects of possibilities of current
used fossil fuels substitution by brown coal dust from Belchatow mine were
considered. Analysis have covered cement and lime industry and asphalt
manufacture installations in Poland. Potential annual demand for these sectors were calculated. Taking into account quantity of fuels used today, the
biggest consumer of brown coal seems to be cement industry.