Co-incineration of large quantities of alternative fuels in a cement kiln - the problem of air pollutant emissions

• Autorzy: Oleniacz R. , Kasietczuk M.

Warianty tytułu

PL

Współspalanie dużych ilości paliw alternatywnych w piecu cementowym - problem emisji zanieczyszczeń do powietrza

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Over the last few years, a significant increase in the use of alternative fuels in the Polish cement industry has been observed. These are mainly waste and waste-derived fuels. The national leader in this field is Chełm cement plant, with the share of alternative fuels in the cement kiln heat balance reaching in 2012 the level of 78.5%. In this paper, an analysis of the emission rate of air pollutants from cement clinkering process in the above-mentioned cement plant in the years 1998-2012 was carried out, using the results of continuous and periodic measurements. The compliance with the emission limit values applicable for cement kilns co-incinerating waste was assessed, and the influence of large amounts of burnt alternative fuels on the emission of substances such as nitrogen oxides (NOx), sulphur dioxide (SO2), total dust, carbon monoxide (CO), hydrogen chloride (HCl), hydrogen fluoride (HF), total organic carbon (TOC), heavy metals (Hg, Cd, Tl, Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni and V) as well as polychlorinated dibenzo-p-dioxins and furans (PCDD/Fs).

PL

W ciągu kilku ostatnich lat obserwuje się znaczny wzrost ilości paliw alternatywnych stosowanych w polskim przemyśle cementowym. Są to głównie odpady i paliwa pozyskane z odpadów. Krajowym liderem w tym zakresie jest Cementownia Chełm, w której udział paliw alternatywnych w bilansie cieplnym pieca cementowego w roku 2012 osiągnął poziom 78,5%. W artykule dokonano analizy wielkości emisji zanieczyszczeń do powietrza z procesu wypalania klinkieru cementowego w ww. cementowni w latach 1998-2012 z wykorzystaniem wyników pomiarów ciągłych i okresowych. Oceniono spełnianie standardów emisyjnych obowiązujących względem pieców cementowych, w których są współspalane odpady, oraz określono wpływ dużych ilości spalanych paliw alternatywnych na emisję takich substancji, jak: tlenki azotu (NOx), dwutlenek siarki (SO2), pył ogółem, tlenek węgla (CO), chlorowodór (HCl), fluorowodór (HF), całkowity węgiel organiczny (TOC), metale ciężkie (Hg, Cd, Tl, Sb, As, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni i V) oraz polichlorowane dibenzo-p-dioksyny i furany (PCDD/Fs).

Słowa kluczowe

EN

cement kiln; alternative fuels; waste co-incineration; air pollutants; emission

PL

piec cementowy; paliwa alternatywne; współspalanie odpadów; emisja zanieczyszczeń powietrza

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Geomatics and Environmental Engineering
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 6, no. 4
• Strony: 47--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., wykr., tab., rys.

Twórcy

autor

Oleniacz R.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Department of Environmental Management and Protection, Kraków, Poland

autor

Kasietczuk M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Department of Environmental Management and Protection, Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Lauber J. D.: Burning chemical wastes as fuels in cement kilns. Journal of Air Pollution Control Association, vol. 32, no. 7,1982, pp. 771-776.
• [2] Bouse E. F., Kamas J. W.: Update on waste as kiln fuel. Rock Products, vol. 91, no. 4,1988, pp. 43-47.
• [3] Neumann E., Duerr M., Kreft W.: The substitution of fossil fuels in cement kilns. World Cement, 21,1990, pp. 80-88.
• [4] Siemering W.H., Parsons L.J., Lochbrunner P.: Experiences with Burning Waste. Rock Products, vol. 94, no. 4,1991,36-46.
• [5] Herat S.: Protecting the environment from waste disposal: The cement kiln options. Environment Protection Engineering, vol. 32, no. 1-2,1997, pp. 25-35.
• [6] Ishikawa Y., Heart S.: Use of cement kilns for managing hazardous waste in developing countries. [in:] Karagiannidis A. (Ed.), Waste to Energy – Opportunities and Challenges for Developing and Transition Economies, Springer-Verlag, London 2012, pp. 137-155.
• [7] Kurdowski W.: Kierunki zmniejszania zużycia ciepła w dzisiejszym przemyśle cementowym. Część II. Cement-Wapno-Gips, nr 3,1984, pp. 83-86.
• [8] Paulin F.: Die Verbrennung von festen, alternativen Brennstoffen im Zementdrehofen und ihr Handling. ZGK International, no. 1,1998, pp. 30-38.
• [9] Chinyama M.P.M.: Alternative fuels in cement manufacturing. [in:] Manzanera M. (Ed.), Alternative Fuel, InTech, 2011, pp. 263-284, [on-line:] http:// www.intechopen.com.
• [10] Kreft W.: Thermal residue disposal in cement works - comparison with other methods of waste treatment. ZKG International, no. 7,1995, pp. 368-374.
• [11] Sustainable cement production: Co-processing of Alternatwe Fuels and Raw Materials in the Cement Industry. CEMBUREAU, January 2009, [on-line:] http:// www.cembureau.be.
• [12] Schneider M., Romer M., Tschudin M., Bolio H.: Sustainable cement production - present and future. Cement and Concrete Research, vol. 41, 2011, pp. 642-650.
• [13] Reference Document on Best Available Techniques in the Cement, Lime and Magnesium Oxide Manufacturing Industries. European Commission, May 2010.
• [14] Mokrzycki E., Uliasz-Bocheńczyk A., Sarna M.: Use of alternative fuels in the Polish cement industry. Applied Energy, vol. 74, 2003, pp. 101-111.
• [15] Activity Reports and Brochures, Polish Cement Association, 2011-2012, [on-line:] http://www.polskicement.com.pl.
• [16] Prisciandaro M., Mazziotti G., Veglió F.: Effect of burning supplementary waste fuels on the pollutant emissions by cement plants: a statistical analysis of process data. Resources, Conservation and Recycling, vol. 39, 2003, pp. 161-184.
• [17] Conesa J.A., Galvez A., Mateos F., Martin-Gullón I., Font R.: Organie and inorganic pollutants from cement kiln stack feeding alternative fuels. Journal of Hazardous Materials, vol. 158, 2008, pp. 585-592.
• [18] Oleniacz R.: Assessment of the impact of using alternative fuels in a cement kiln on the emissions of selected substances into the air. [in:] Wandrasz J.W., Pikoń K., Czekalska Z. (Ed.), Waste to Energy and Environment, Silesian University of Technology, 2010, pp. 37-49.
• [19] Zemba S. et al.: Emissions of metals and polychlorinated dibenzo(p)dioxins and furans (PCDD/Fs) from Portland cement manufacturing plants: Inter-kiln variability and dependence on fuel-types. Science of the Total Environment, vol. 409, 2011, pp. 4198-4205.
• [20] Kara M.: Environmental and economic advantages associated with the use of RDF in cement kilns. Resources, Conservation and Recycling, 68, 2012, pp. 21-28.
• [21] Zakład Cementownia Chełm. Deklaracja Środowiskowa za rok 2011. Cemex Polska Sp. z o.o., [on-line:] http://cemex.pl/file/EMAS_2012.pdf.
• [22] Kasietczuk M.: Cementowania Chełm jako instalacja wspólspalania odpadów. AGH, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, Katedra Kształtowania i Ochrony Środowiska, Kraków 2011 (M.Sc. thesis, unpublished).
• [23] Directive 2000/76/EC of the European Parliament and of the Council of 4 December 2000 on the incineration of waste. OJ L 332, 28.12.2000, p. 91.
• [24] Directive 2010/75/EU of the European Parliament and of the Council of 24 November 2010 on industrial emissions (integrated pollution prevention and control). OJ L 334,17.12.2010, p. 17.
• [25] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 22 kwietnia 2011 r. w sprawie standardów emisyjnych z instalacji. Dz.U. z 2011 r., nr 95, poz. 558.
• [26] Kasietczuk M., Oleniacz R.: Energetyczne wykorzystanie stałych paliw wtórnych z odpadów (SRF) na przykładzie instalacji współspalania paliw w Cementowni Chełm. Materiały z X Konferencji „Dla miasta i środowiska - problemy unieszkodliwiania odpadów", Warszawa 2012.
• [27] Oleniacz R., Kasietczuk M.: Wpływ procesu współspalania odpadów w piecu cementowym na jakość powietrza, [in:] Wandrasz A.J. (red.), Paliwa z odpadów. Technologie tworzenia i wykorzystania paliw z odpadów, Wyd. PZITS Oddział Wielkopolski, Poznań 2011, pp. 197-209.