Technologia CCS dla przemysłu cementowego

• Autorzy: Uliasz-Bocheńczyk A. , Deja J.

Warianty tytułu

EN

The CCS technology for the cement industry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przemysł cementowy jest jednym z większych przemysłowych emitentów CO2, w skali światowej emisja ta jest szacowana na ok. 5%. Wysoka emisja dwutlenku węgla związana jest z technologią produkcji cementu. Podstawowymi źródłami emisji CO2 z przemysłu cementowego są: proces kalcynacji surowca oraz spalanie paliw. Działaniami mającymi na celu ograniczenie emisji CO2 zalecanymi przez BAT dla przemysłu cementowego, są: ograniczenie zużycie paliwa, dobór surowców o niskiej zawartości związków organicznych oraz paliw o niskim udziale węgla do wartości opałowej. Redukcję emisji CO2 można również uzyskać poprzez poprawę sprawności energetycznej procesu produkcji cementu oraz stosowanie jako surowców i dodatków do produkcji cementu odpadów w ilościach maksymalnie dopuszczalnych przez obowiązujące normy. Od dłuższego czasu prowadzone są również badania nad zastosowaniem dla cementowni technologii CCS (Carbon Capture and Storage). Prowadzone są prace przede wszystkim nad doborem najbardziej efektywnej metody wychwytywania CO2. Proponowane jest zastosowanie wychwytywania po spalaniu i spalanie w atmosferze tlenu. Jednak metody te są obecnie bardzo kosztowne. Należy podkreślić, że oprócz kosztów wychwytywania, przy wprowadzaniu technologii CCS, należy również uwzględnić koszty sprężania, transportu i składowania (w tym monitoringu) CO2. Problemem pozostaje również znalezienie odpowiedniego miejsca do składowania lub utylizacja wychwyconego CO2. W artykule przedstawione zostaną metody wychwytywania CO2 proponowane do wykorzystania ich w cementowniach oraz szacowane koszty ich stosowania. Przemysł cementowy w Polsce jest znaczącym producentem cementu w Europie, ale wiąże się to z emisją dużych ilości CO2. Cementownie od wielu lat starają się różnymi drogami zredukować emisję dwutlenku węgla na drodze technologicznej. Ograniczenia technologiczne powodują, że emisja CO2 może być redukowana tylko do pewnego stopnia. Metodą, która potencjalnie może obniżyć emisję CO2 jest wprowadzenie technologii CCS. Artykuł analizuje możliwość wprowadzenia technologii CCS w polskich cementowniach.

EN

The cement industry is one of the biggest issuer of CO2, this emission is estimated at about 5% worldwide. The high emission of carbon dioxide is connected with the technology of cement production. The basic sources of CO2 emission from the cement industry are: the raw material decarbonization process and fuels combustion. According to BAT, there are some actions which may cause the significant limitation of CO2 emission. They are as followed: limitation of fuels used, choosing raw materials containing small amount of organic compounds, and fuels of high calorific value with the low share of pure carbon. The reduction of carbon dioxide emission can be achieved also by improving the watt-hour efficiency of cement production process and by using wastes as raw materials and additives in amounts limited by currently applicable standards and norms. The researches on using the CCS (Carbon Capture and Storage) technology for cement plants have been carried out recently. These researches are mainly focused on choosing the most efficient method of CO2 capture. The methods of: post-combustion capture and oxy-fuel combustion in oxygen atmosphere are ones of the offers. Unfortunately, these methods are very costly nowadays. It should be pointed out that besides of the capture costs, while implementing the CCS technology, the costs of CO2 compressing, transportation and storage (including the monitoring) should be taken into consideration as well. It is also problematic to find an appropriate place for CO2 storage or its utilization after capturing. The article presents methods of CO2 capturing, suitable for cement plants and estimated costs of their implementation. The cement industry in Poland is a significant producer in Europe, but it is connected with the emission of huge amount of CO2. For many years the cement plants have been doing their best to find the ways of limiting the emission of carbon dioxide on the technological basis. Technological limitation makes it possible to reduce the CO2 emission only to certain level. The method, which can potentially reduced the CO2 emission, is introducing the CCS technology. The article analyses the potentials of CCS technology implementation in polish cement plants.

Słowa kluczowe

PL

przemysł cementowy; technologia CCS; wychwytywanie CO2; separacja CO2; składowanie geologiczne

EN

cement industry; CCS technology; CO2 capture; CO2 separation; geological storage

• Wydawca: Wydawnictwo Instytut Śląski Sp. z o.o.
• Czasopismo: Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 5, nr 11
• Strony: 136--145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., il.

Twórcy

autor

Uliasz-Bocheńczyk A.

autor

Deja J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków

Bibliografia

• [1] Barker D.J., Turner S.A., Napier-Moore P.A., Clark M., Davison J.E., CO2 capture in the cement industry, „Energy Procedia” 2009, Vol. 1, s. 87-94.
• [2] Bosoaga A., Masek O., Oakey J.E., CO2 capture technologies for cement industry, „Energy Procedia” 2009, Vol. 1, s. 133-140.
• [3] CO2 capture and storage in the subsurface. A technological pathway for combating climate change, Geoscience Issues Series. IFP, ADEME, BRGM, 2005.
• [4] Deja J., Uliasz-Bocheńczyk A., Mokrzycki E., CO2 emissions from Polish cement industry, „International Journal of Greenhouse Gas Control” 2010, Vol. 4, s. 583-588.
• [5] Carbon Capture Technology - Options and Potentials for the Cement Industry. Technical. European Cement Research Academy. Report TR 044/2007, http://www.ecra-online.org/fileadmin/redaktion/files/pdf/ECRA_Technical__Report_CCS_Phase_I.pdf (20.07.2012).
• [6] Development of State of the Art-Techniques in cement Manufacturing: Trying to Look Ahead, ECRA-CSI, Düsseldorf–Geneva 2009, http://www.wbcsdcement.org/pdf/technology/Technology%20papers.pdf (20.07.2012).
• [7] Global Technology Roadmap for CCS in Industry. Sectoral Assessment: Cement. August 2010, Mott MacDonald, Victory House, Trafalgar Place, Brighton BN1 4FY, United Kingdom, http://www.unido.org/fileadmin/user_media/Services/Energy_and_Climate_Change/Energy_Efficiency/CCS/Cement%20Sector%20Assessment.pdf (23.07.2012).
• [8] Hegerland G., Pande J.O., Haugen H.A., Eldrup N., Tokheim L.A., Hatlevik L.M., Capture of CO2 from a cement plant - technical possibilities and economical estimates, [w:] Proceedings Materials of 8th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies, Trondheim 2006.
• [9] Hendriks C., Graus W., van Bergen F., Global carbon dioxide storage potential and costs. Report Ecofys & The Netherland Institute of Applied Geoscience TNO, Ecofys Report EEPO 2001, http://www.ecofys.com/files/files/ecofys_2004_globalcarbondioxidestorage. pdf (24.07.2012).
• [10] Carbon Capture Technology - Options and Potentials for the Cement Industry. European Cement Research Academy 2007, Portland Cement Association PCA R&D Serial No. 3022, Technical Report TR 044/2007, http://www.ecraonline.org/fileadmin/redaktion/files/pdf/ECRA_Technical__Report_CCS_Phase_I. pdf (24.07.2012).
• [11] IEA Greenhouse Gas R&D Programme (IEA GHG). CO2 capture in the cement industry. Technical Study, Report No. 2008/3, July 2008.
• [12] An ideal portfolio of CCS projects and rationale for supporting projects. APPENDIX. L.E.K Consulting, http://cdn.globalccsinstitute.com/sites/default/files/publications/5746/ideal-portfolioccs-projects-and-rationale-supporting-projects-report-appendix. pdf (24.07.2012).
• [13] Mahasenan N., Dahowski R.T., Davidson C.L., The role of carbon dioxide capture and storage in reducing emissions from cement plants in North America. Greenhouse Gas Control Technologies, Vol. 1, eds. E.S. Rubin, D.W. Keith, C.F. Gilbay, Elsevier Science, 2005.
• [14] Naranjo M., Brownlow D.T., Garza A., CO2 Capture and sequestration in the cement industry, „Energy Procedia” 2011, No. 4, s. 2716-2723.
• [15] Uliasz-Misiak B., Regional-scale CO2 storage capacity estimation in Mesozoic aquifers of Poland, „Oil & Gas Science and Technology - Revue de l’Institut Français du Pétrole” 2011, Vol. 66, No. 1, s. 37-45.
• [16] Uliasz-Misiak B., Tarkowski R., Ranking struktur do podziemnego składowania CO2 zlokalizowanych na niżu polskim, [w:] Potencjalne struktury geologiczne do składowania CO2 w utworach mezozoiku niżu polskiego (charakterystyka oraz ranking), red. R. Tarkowski, Wyd. IGSMiE PAN, Kraków 2009.
• [17] Vanderborght B., Brodmann U., The Cement CO2 Protocol: CO2 Emissions Monitoring and Reporting Protocol for the Cement Industry. Guide to the Protocol, version 1.6, WBCDS Working. Group Cement Holcim Support Group, October 12. 2001, http://www.bafu.admin.ch/climatereporting/00545/01913/index.html?download=NHzLpZeg7t,lnp6I0NTU042l2Z6ln1ad1IZn4Z2qZpnO2Yuq2Z6gpJCFfHt6gmym162epYbg2c_JjKbNoKSn6A--&lang=en (10.10.2012).
• [18] Zeman F., Lackner K., The Reduced Emission Oxygen Kiln. A White Paper Report for the Cement Sustainability Initiative of the World Business Council on Sustainable Development. Lenfest Center for Sustainable Energy, Columbia University in New York, Report No. 2008.01, http://www.wbcsdcement.org/pdf/technology/Frank%20Zeman%20Colombia%20Paper%20Lenfest.pdf (10.07.2012).
• [19] Zeman F., Oxygen combustion in cement production, „Energy Procedia” 2009, Vol. 1, s. 187-194