بخشی از مقاله
خلاصه
صنایع سیمان از جمله پرمصرف ترین صنایع از لحاظ انرژی به ویژه گرمایی می باشد. به طوری که میانگین هزینه انرژی 40 %30 از هزینه تولید را شامل می گردد .کاهش آلودگی های زیست محیطی، کاهش ذخایر فسیلی، صرفه جویی اقتصادی، ارتقای امنیت انرژی، تولید پراکنده و کاهش اتکا به شبکه های سراسری انتقال انرژی، اشتغال زایی و توسعه نواحی دور افتاده و حل معضل ضایعات شهری را میتوان از جمله دلایل برای ضرورت استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر عنوان کرد انرژی خورشیدی؛ بادی؛ زمین گرمایی و .... از جمله انرژی های تجدیدپذیر هستند .
به همین دلیل؛ رویکرد به استفاده از سایر منابع تجدیدپذیر و پاک و انرژی های نو برای تولید برق رشد بسیاری داشته و از جمله تولید برق خورشیدی با استفاده از سیستم های فتوولتاییک افزایش یافته است. همچنین بدلیل بهبود فن آوری برق بادی توان رقابت با منابع متعارف فسیلی را دارد و در بهترین سایتهای بادی هزینههای تولید برق بادی معادل هزینه تولید برق از نیروگاههای جدید زغال سنگ سوز و گازسوز میباشد و اگر هزینه زیست محیطی و اجتماعی تولید برق در محاسبات درنظر گرفته شود برق بادی ارزانتر از دیگر فن آوریهای تولید برق می باشد.
باقیمانده گرمای اتلافی اگزوز پری هیتر را میتوان بازیابی کرده و در تولید برق برای جایگزینی بخشی از برق خریداری شده از شبکه در کارخانه به کار برد. تولید برق از طریق بازیافت تلفات حرارتی کارخانه سیمان از جذابیت لازم جهت سرمایه گذاری برخوردار بوده و با دوره بازگشت سرمایه حدود 5 سال این امکان را برای سرمایه گذار به وجود می آورد تا از مزایای خرید برق پاک به صورت تضمینی و تا مدت بیست سال بهره مند گردد. یکی از بهترین روش های دفع پسماند استفاده از آن به عنوان سوخت جایگزین میباشد. گرمازایی زیاد پسماند ها و قابلیت جایگزینی آن ها به عنوان سوخت در صنایعی که احتیاج زیادی به انرژی دارند، از دلایل تبدیل پسماند ها به انرژی است.
صنعت سیمان به عنوان یکی از اصلیترین منتشر کنندگان گازهای گلخانه ای، به خصوص دی اکسید کربن معرفی میشود. رشد روزافزون ارزش و مصرف از طرف دیگر محدودیت منابع فسیلی علت اصلی تکاپوی جوامع صنعتی برای تأمین انرژی مورد نیاز خود در آینده هستند
امروزه حفظ منابع طبیعی، محیط زیست و بهینه سازی مصرف انرژی جزئی از اولویت های مدیریت کلان هر کشوری می باشد. یکی از بهترین روش های دفع پسماند استفاده از آن به عنوان سوخت جایگزین میباشد. گرمازایی زیاد پسماند ها و قابلیت جایگزینی آن ها به عنوان سوخت در صنایعی که احتیاج زیادی به انرژی دارند، از دلایل تبدیل پسماند ها به انرژی است.
-2-1سوخت جایگزین
تعاریف گوناگونی برای سوختهای ایگزینج ارائه شده اما معمولاً در صنعت سیمان، سوخت جایگزین را مادهای با ارزش حرارتی حداقل، برای فرایند احتراق میدانند که از مازاد دورریز یا محصولات جانبی صنایع دیگر به دست آمده و جایگزین منابع طبیعی چون زغال سنگ یا گاز میشوند.
به طوری که امروزه در برخی از صنایع اروپایی تا %70 مصرف سوخت جایگزین پیش بینی میشود. در ایران بیشتر پسماندها دفن میشوند و با توجه به افزایش قیمت سوختهای فسیلی نسبت به چند سال گذشته و تمام شدن منابع سوختهای در آینده نزدیک ضرورت ایجاب مینماید که کشور به تکنولوژی استفاده از سوختهای جایگزین دسترسی پیدا کنند. سوختهای جایگزین شامل روغنهای مستعمل سنگین و سبک، تایرهای فرسوده - - TDF، کاغذ و مقوا، لجن فاضلاب و... میباشد.
با توجه به تولید سالانه حدود 200 هزار تن تایرهای مصرفی در ایران پتانسیل بالایی معادل %50 این مقدار یعنی 100 هزار تن در سال برای مصرف تایرهای فرسوده در صنعت سیمان ایران وجود دارد. از طرف دیگر رشد روزافزون مصرف و توسعه شهرنشینی مشکلات امحاء زباله را به دنبال داشت، در نتیجه کمبود فضای لازم و مناسب برای دفن زباله و هم چنین معضل نشر آلاینده هایی چون گازهای گلخانه ای متصاعد از مراکز دفن غیراصولی مسبب ایجاد انگیزه جستجو و راهیابی برای یافتن امکانات بهتری در امحاء زباله که منجر به تأثیرات منفی کمتری بر محیط زیست باشد، شد.
به وجود آمدن زباله سوزها و کمی دیرتر تولید و مصرف سوخت های جایگزین از جمله تدابیری بود که مورد توجه خاص صاحبان صنایع انرژی بری چون ذوب فلزات، سیمان، آهک، آجر و حتی کارخانجات تولید آسفالت قرار گرفت. به طوری که امروزه در بعضی از کارخانجات سیمان اروپا تا %70 مصرف سوخت جایگزین پیش بینی می شود.
-3-1سوخت مشتق شده از زباله - - RDF
به طور کلی، اجزای قابل احتراق جدا شده از زباله شهری جامد - Municipal solid waste - MSW ، تحت عنوان RDF شناخته می شوند. از بخش قابل اشتعال زباله جامد شهری می توان محصولی تولید کرد که نسبت به زباله همگن تر و پایدارتر می باشد. این مادهRDF نامیده شده و ترکیبی از تکه های کاغذ، مقوا، پلاستیک، پارچه، چرم و چوب است. سوخت RDF دارای ارزش حرارتی بالا، ترکیب شیمیایی کنترل شده و فاقد بوی تعفن می باشد.
سوخت مشتق شده از زباله به مواد پسماندهای گفته میشود که پس از انجام فرایندهای مختلف بازیافت به عنوان سوخت حاصل ازMSW تولید می شود. به عبارت ساده،RDF سوخت مشتق از زباله بوده که حاصل جداسازی، خردکردن، شکل دهی مناسب - مثل شکل گلوله ای یا ساچمه ای، آجر، میله سوختی و ... - و فرموله کردن هوشمندانه اجزایی از پسماند جامد در انواع مختلف شهری، صنعتی، کشاورزی و ... می باشد. به طور کل، میتوانRDF را یک سوخت ثانویه نامید.
نسبت تولید RDF بهMSW درحدود %24 می باشد، یعنی از یک تن زباله شهری تنها می توان 240 کیلوگرم RDF استحصال نمود. اگر کل پسماند شهری در محل امحاء فرآوری شود %70 آن قابل تبدیل به کمپوست، %10 امکان استفاده در صنایع پایین دستی و بازیافت و نهایتا %20 از آن به فرم قابل تزریق - RDF - در کورههای سیمان و بعنوان سوخت مورد استفاده قرار میگیرد.
-4-1 مهمترین عوامل ترویج استفاده از زباله در کوره های سیمان
-1 دمای بالای کوره علاوه بر احتراق کامل، مشکل بیماری زا بودن سوخت را نیز حل می کند. - جلوگیری از دفن پسماندهای خطرناک و حفظ محیط زیست - . -2 طول و وسعت قابل توجه کوره که سطح تبادل انرژی را بین مشعل و زباله و نیز زباله و کلینکر به حداکثر می رساند. -3 محیط قلیایی داخل کوره که قابلیت استفاده از پسماندهای اسیدی و یا آغشته به اسید را فراهم می آورد
شرایط ویژه در کوره دوار سیمان مانند درجه حرارت بالا، سرعت بالای جریان گاز و ذخیره سازی طولانی مدت ذرات خاکستر، تضمین می کند که استفاده از سوخت های جایگزین برای محیط زیست در حد استاندارد قابل قبول می باشد همچنین استفاده از RDF در صنعت سیمان و کاربرد حرارتی آن مزایای بیشتری نسبت به کاربرد آن در نیروگاهها در تولید برق دارد مزایا به شرح زیر میباشد:
در صنایع سیمان اغلب سیستمهای فیلتراسیون موجود بوده و از بابت رسیدن به رعایت استانداردهای انتشارات و زیست محیطی هزینه بسیار کمتری لازم است این در حالی است که بیش از %50 هزینه سرمایهگذاری و راهبری یک نیروگاه زباله سوز مربوط به فیلترهای آن است.
در صنعت سیمان فقط سرمایهگذاری اندکی برای ذخیرهسازی، مشعل و سیستم تغذیه به کوره دوار نیاز است که این هزینهها در مقابل صرفهجویی انرژی حاصل قابل توجیه است.
استفاده از RDF در تولید کلینکر سیمان باعث افزایش محصول کلینکر به میزان RDF%10 مصرفی میگردد. خاکستر موجود در کلینکر قرار میگیرد که خاکستر RDF مصرفی در کلینکر مطابق استانداردهای موجود بی خطر تلقی میگردد. واحدهای تولید سیمان اغلب در اطراف شهرها واقع شدهاند و هزینه حمل محصول RDF به آنها بالا نخواهد بود.
-5-1بررسیهای لازم جهت انتخاب سوخت جایگزین حاصل از زباله
سوزاندن انواع مختلف زباله نیاز به کنترل دقیق و انطباق فرآیندهای فناورانه نسبت به هر نوع زباله دارد. خواص زیر باید قبل از سوزاندن سوخت جایگزین بطور کامل مورد بررسی قرار گیرد:
حالت فیزیکی سوخت - جامد، مایع، گاز - ، محتوای عناصر در چرخع سوخت - سدیم، پتاسیم، کلر، گوگرد - ، سمیت - ترکیبات آلی، فلزات سنگین - ، ترکیبات و محتوای خاکستر، مواد فرار در محتوای سوخت، ارزش حرارتی سوخت، خواص فیزیکی - اندازه، چگالی، یکنواختی یا همگنی - ، خصوصیات خردایش و سختی در آسیاب کردن، مقدار رطوبت موجود در سوخت، میزان تغییر فناورانه جهت مصرف بهینه سوخت.
