Paliwa alternatywne dla cementowni – niezawodnie suszone przez STELA

Zbyt wilgotne paliwa alternatywne nie są akceptowane przez cementownie – lub prowadzą do problemów procesowych w piecu obrotowym: temperatura płomienia spada, jakość klinkieru cierpi, a piec jest trudniejszy do regulacji. Typowy górny limit wilgotności dla dostaw wynosi od 20 do 25%; wiele zakładów wymaga znacznie mniej. Suszenie rozwiązuje ten problem bezpośrednio: zwiększa wartość opałową materiału, czyni go bezpiecznym w dozowaniu procesowym i dopiero umożliwia osiągnięcie wysokich wskaźników substytucji termicznej na poziomie od 60 do ponad 80%, które osiągają dziś wiodące europejskie cementownie.

Suszenie poprawia rentowność na kilku poziomach jednocześnie: wartość opałowa materiału wzrasta, co umożliwia uzyskanie wyższego przychodu w cementowni lub pozwala uniknąć kar za zbyt wilgotny materiał. Mniejsza waga dzięki usunięciu wody bezpośrednio obniża koszty transportu – mniej wody oznacza mniejszy tonaż. Dodatkowo znacznie poprawia się stabilność magazynowa materiału, ponieważ aktywność biologiczna i powstawanie zapachów są wyraźnie zredukowane. Dla samej cementowni własna instalacja susząca zazwyczaj zwraca się dzięki zaoszczędzonym kosztom paliw pierwotnych i zwiększonemu wskaźnikowi substytucji.

Wymagania różnią się w zależności od zakładu, typu pieca i przepisów krajowych. Jako wartość orientacyjną przyjmuje się: wiele cementowni akceptuje stałe paliwa alternatywne tylko do wilgotności 20% – w przypadku SRF zgodnie z normą EN 15359 typowa jest wilgotność poniżej 15%, aby osiągnąć klasę klasyfikacji dla zastosowania bezpośrednio przy palniku głównym. SSW o wilgotności wejściowej od 30 do 45% musi być z reguły suszone termicznie przed użyciem. Firma STELA projektuje instalację pod konkretnie uzgodnione wartości docelowe i zapewnia ich dotrzymanie poprzez automatyczną regulację wilgotności końcowej.

Cementownie dysponują zazwyczaj kilkoma użytecznymi źródłami ciepła odpadowego: powietrzem chłodzącym z chłodnika klinkieru, ciepłem z procesów ORC (Organic Rankine Cycle) lub z kogeneracji. Suszarnie taśmowe STELA mogą być zasilane olejem termalnym, parą nasyconą lub już ogrzanym powietrzem procesowym jako medium grzewczym. Podłączenie do istniejącej infrastruktury jest projektowane indywidualnie dla każdego przypadku. Rezultat: instalacja susząca pracuje z „darmową” energią, która w przeciwnym razie uciekłaby niewykorzystana – koszty eksploatacji pozostają odpowiednio niskie.

Ogólne stwierdzenie nie jest możliwe bez konkretnych danych instalacji – decydujące znaczenie mają przepustowość, wilgotność wejściowa, dostępne ciepło odpadowe i aktualna cena rynkowa paliwa pierwotnego. Jako punkt odniesienia: przy wykorzystaniu własnego ciepła odpadowego zakładu i przepustowości kilku ton na godzinę, czasy amortyzacji wynoszą zazwyczaj od dwóch do pięciu lat. Dochodzą do tego trudne do oszacowania czynniki, takie jak uniknięte kary za materiał niezgodny ze specyfikacją oraz poprawiona pewność planowania procesu spalania. Firma STELA w ramach doradztwa projektowego sporządza indywidualną kalkulację rentowności.

Suszarnie taśmowe STELA są zaprojektowane dla wszystkich popularnych stałych paliw alternatywnych: RDF (Refuse Derived Fuel), SSW (Solid Shredded Waste), SRF (Solid Recovered Fuel), Fluff oraz paliw towarzyszących (BGBS). Ponieważ materiały te mogą znacznie różnić się składem, wilgotnością i właściwościami płynięcia w zależności od partii i pory roku, automatyczna regulacja wilgotności końcowej jest standardowym elementem wyposażenia STELA. We własnym centrum technologicznym można przeprowadzić wstępne testy suszenia, aby dokładnie dostosować instalację do danego materiału.

Suszarnie bębnowe pracują z temperaturami procesowymi powyżej 120°C. Ma to w przypadku paliw alternatywnych kilka wad: frakcje zawierające tworzywa sztuczne mogą ulegać rozkładowi lub sklejaniu, uwalniane są lotne związki organiczne (LZO), co znacznie zwiększa nakłady na oczyszczanie powietrza wylotowego, a ryzyko pożaru i wybuchu wzrasta. Suszarnie taśmowe STELA natomiast pracują z temperaturami poniżej 120°C. Niskotemperaturowe suszarnie taśmowe suszą materiał delikatnie i mogą być zasilane bezpośrednio ciepłem odpadowym zakładu – czego suszarnie bębnowe w praktyce często nie potrafią.

Stałe paliwa alternatywne mogą podczas procesu suszenia tworzyć frakcje pyłowe, które w określonych warunkach są wybuchowe. STELA uwzględnia to poprzez dostosowane środki konstrukcyjne i systemy monitorowania oraz – tam, gdzie jest to wymagane – poprzez pełną koncepcję ochrony przeciwwybuchowej w oparciu o ocenę ryzyka CE. Konkretnie niezbędne środki zależą od suszonego produktu, charakterystyki pyłu oraz lokalnych przepisów i są oceniane wspólnie z klientem już na wczesnym etapie sprzedaży.

BT (szerokości taśmy 6200 i 8400 mm) to suszarnia o wysokiej wydajności dla cementowni o dużym zapotrzebowaniu na paliwo – z przepustowością do 60 t/h suszonego produktu. BTL (szerokości taśmy 2000 i 3000 mm) nadaje się do mniejszych i średnich wydajności lub jako rozwiązanie na początek przygody z suszeniem paliw alternatywnych. Oba typy pracują według tej samej zasady technologicznej i można je indywidualnie konfigurować.

Tak. Suszarnie STELA są dostarczane jako jednostki pod klucz i mogą być integrowane z istniejącymi układami zakładów – nawet w przypadku ograniczonej przestrzeni. Podłączenie do istniejących systemów transportowych, zasilania ciepłem i systemów sterowania należy do standardowego zakresu planowania projektu. STELA towarzyszy klientowi od pierwszych obliczeń projektowych aż po uruchomienie.

Każda tona paliwa kopalnego zastąpiona paliwami alternatywnymi bezpośrednio redukuje emisje CO₂ zakładu – a tym samym zapotrzebowanie na uprawnienia do emisji UE (EUA). Staje się to coraz bardziej istotne finansowo: bezpłatne przydziały ETS dla przemysłu cementowego będą stopniowo spadać od 2027 roku i zostaną całkowicie wycofane do 2034 roku. Zakłady, które do tego czasu nie osiągną wystarczającego wskaźnika substytucji, będą musiały kupować na rynku 100% swoich emisji CO₂. Przy obecnej cenie EUA wynoszącej 60–80 €/t CO₂ i typowej cementowni o rocznej produkcji wynoszącej kilkaset tysięcy ton, sumuje się to szybko do kwot rzędu milionów. Suszarnia, która umożliwia bezpieczne wykorzystanie paliwa alternatywnego w procesie, jest zatem nie tylko inwestycją w wydajność – ale także w zdolność zakładu do sprostania przyszłym wymogom regulacyjnym.

Sytuacja w zakresie zezwoleń zależy od lokalizacji, krajowych przepisów oraz rodzaju suszonego materiału. W Niemczech suszenie paliw alternatywnych z reguły podlega obowiązkowi uzyskania zezwolenia BImSchG; podobne wymagania obowiązują w innych krajach UE w oparciu o dyrektywę o emisjach przemysłowych (IED). Kluczowymi punktami są tutaj oczyszczanie gazów odlotowych (NOₓ, pył, LZO, zapach) oraz odprowadzanie ścieków z kondensatu. Ponieważ suszarnie taśmowe STELA pracują z niskimi temperaturami procesowymi poniżej ok. 120 °C, uwalniane ilości LZO są znacznie mniejsze niż w przypadku suszarni wysokotemperaturowych – co znacznie upraszcza wymiarowanie oczyszczania gazów odlotowych i sytuację w zakresie zezwoleń. STELA doradza klientom już na wczesnym etapie projektu w zakresie oczyszczania gazów odlotowych i w razie potrzeby współpracuje z biurami inżynieryjnymi specjalizującymi się w zezwoleniach środowiskowych.

Prawidłowo wysuszone i zgodne ze specyfikacją paliwo alternatywne nie ma negatywnego wpływu na jakość klinkieru. Wręcz przeciwnie: dopiero stała, zdefiniowana wilgotność wejściowa umożliwia stabilne prowadzenie płomienia i równomierne temperatury wypalania w piecu obrotowym – co jest warunkiem uzyskania jednorodnej jakości klinkieru. Problemy nie wynikają ze stosowania RDF lub SRF jako takich, lecz z materiału zbyt wilgotnego lub o zmiennej jakości, który destabilizuje pracę pieca. Jeśli chodzi o emisje z pieca: wpływ ten silnie zależy od składu paliwa alternatywnego. Frakcje bogate w tworzywa sztuczne mogą zwiększać wprowadzanie chloru i wymagają ewentualnie dostosowanego zarządzania bypassem. Emisje NOₓ i SO₂ również mogą się zmieniać w zależności od mieszanki paliwowej i muszą być oceniane w ramach procedury uzyskiwania zezwoleń. STELA dostarcza suszarnię jako warunek technologiczny dla stabilnego stosowania – ocena składu paliwa i jego wpływu na proces piecowy leży po stronie operatora cementowni lub zatrudnionych inżynierów procesowych.