Шины, в качестве топлива
в цементных печах (Tire Derived Fuel Use in Cement
Kilns by David Constans and David Gossman A Gossman Consulting, Inc.
Publication) Введение Опасные
отходы топлива были использованы в качестве альтернативного или дополнительного
топлива в цементных печах в 1980 году.
Начиная с 1992 года, с принятием BIF (Boilers and
Industrial Furnaces – контроль за выбросом газов котлов и индустриальных печей),
эта деятельность стала в значительной степени контролироваться. Кроме того,
частично из-за программы BIF
и правилами о других опасных отходах, рост объемов опасных отходов, пригодных
для использования в HWF прекратился, а в некоторых случаях сокращается. Этого
следовало ожидать. Действительно, это была одна из целей этих правил. Однако,
движущая сила целесообразности использования альтернативных видов топлива для
сжигания в цементных печах не уменьшилась. Это стремление к сокращению расходов
топлива, путем замещения на отходы ископаемых видов топлива, в первую очередь
угля, используемого на заводах. Следовательно, существует повышенный интерес к
использованию безопасных отходов как топлива. Одним из наиболее полезных,
безопасных и обладающих высокой теплотворной способностью отходов являются
автомобильные шины. Технически это достигается использованием топлива,
полученного из шин (TIRE-DERIVED FUEL),в
цементных печах. Различные виды топлива, получаемого из шин (TDF), используются по различным
технологиям в производстве клинкера, и влияют на качество продукции и на состав
отходящих дымовых газов. Пыль, куски или целые
шины? Топливо
из шин может быть изготовлено различной крупности. Шины могут быть измельчены
до пыли. Есть целый ряд преимуществ для использования топлива в таком виде: 1) Металлический корд может быть удален с помощью
воздушной классификации; 2) пыль можно подавать через форсунку с
угольной пылью; 3)
Удобно хранить и транспортировать. Есть
и недостатки у пыли, или вернее, ненужные преимущества для цементных печей при
использовании топлива из шин. Удаление корда является лишним, поскольку сырье
при обжиге в печи нуждается в железе. Производство пыли довольно дорого, почти
как стоимость угля и кокса, и замена неоправданна. Обычно
в качестве топлива для печей используют куски шин разного размера (их называют
«чипсы»). Эти куски бывают в виде квадратов размерами от 2x2 см до 15х15 см. Существуют различные
методы измельчения шин. Во всех случаях, транспортировка, хранение и управление
по существу то же самое. Транспортируются чипсы самосвалом. Хранение осуществляется
под открытым небом навалом, аналогично
хранению угля или известняка. В печь это топливо подается из бункера ленточным
питателем через течку. В бункер куски шин подаются транспортером со склада. Использование
чипсов имеет несколько преимуществ. Скорость питания может быть постоянной и
тщательно регулироваться. Кроме того, применяется очень мало ручного труда,
участвующего в обработке кусков шин по сравнению с целой шиной. Существует,
однако, несколько недостатков. Производство чипсов из целых шин дорогое, как и в
случае с изготовлением пыли. Конечно, не такое дорогостоящее, как производство пыли,
но часто составляет половину от расходов на приобретение и доставку топлива из
шин. Корд не срезается гладко, на том же уровне, что резина, он может выступать
из слоя резины. Таким образом, куски шин не получаются ровными, торчащий из
резины корд является помехой при работе погрузчиков, автотранспорта и других
транспортных систем, подающих чипсы со склада. После нескольких месяцев
измельчения шин необходимо отключать мельницу и вручную очищать ее от проволоки
и застрявших кусков, так же поступают и с другими проблемными участками. Использование
в качестве топлива целых шин наиболее распространено в цементной промышленности.
При использовании целых шин их загружают в грузовик, который подвозит шины к
ленточному транспортеру. Шины вручную выгружаются из грузового автомобиля на ленту.
Транспортер имеет механизм питания, отправляющий одну шину в печь за момент
одного полного оборота печи. Преимущество использования целой шины состоит в
том, что нет никаких расходов на дополнительное измельчение в дополнение к затратам
на приобретение шины. Кроме того, в отличие от кусков шин, резина не разбросана по цеху. В отличие от пыли, целые шины не являются причиной высокой
пожароопасности. Транспортировка, хранение и управление подачей шин требует
больших материально-технических затрат и больше ручного труда, чем питание другими
видами шинного топлива. Очевидно, что нагромождение шин должно избегаться. Ни кто
не хочет возгорания. Наиболее разумным решением является доставка шин
грузовиками. Несколько грузовиков могут стоять
у транспортера в ожидании выгрузки. Разгрузку шин приходится выполнять вручную,
так как сложно автоматизировать данный процесс.
Ввод шин в печи
Существует
два способа утилизации шин в цементных печах в зависимости от их вида – длинные
мокрые или сухие с теплообменными устройствами.
Для
длинных печей можно использовать ввод шин с двух сторон – с горячего конца в
виде пыли через форсунку, с холодного конца с сырьем. Целые шины можно вводить
через самооткрывающуюся дверцу в середине печи.
Шина
попадает по транспортеру в ковш, расположенный на платформе над дверцей
(Cadence gate)
в печь. В момент, когда при вращении печи дверца находится в верхнем положении, она открывается
и через нее шина падает в печь. Максимальная норма подачи шин вообще ограничена
одной шиной за открытие дверцы. Хотя
можно установить дверцу, которая может принять две шины в момент открытия, это
не рекомендуется по соображениям, которые будут обсуждаться позднее. Другая
возможность - вторые ворота на противоположной стороне печи. Компания Cadence
Environmental Energy Inc. имеет патент на эту технологию, и она активно продает
ее во всем мире. Также, Tire Management Inc. имеет запатентованную систему
питания, которая часто используется c дверцей
Cadence
. Теоретически, можно подавать
куски шин в печи с использованием этого метода. Однако, как отмечалось выше, в
отношении кусков шин, корд может создать проблему при подаче кусков шин в ковш
и в дверцу, чипсы могут там зависать. Установка
и особенно последующее обслуживание открывающейся дверцы и ковша для питания
печи может быть весьма дорогостоящим и может потребовать частых отключений этой
системы. Кроме того, подсос холодного воздуха, что поступает в печь с каждого
открытия дверцы, негативно сказывается на эффективности работы печи. Однако это
является единственным методом утилизации целых шин в длинных мокрых или длинных
сухих печах.
Легче
использовать TDF в печах cциклонными
теплообменниками, так же с кальцинаторами. Конечно, пыль и маленькие куски
шин могут быть использованы как прямая замена части уголя как для мокрого
способа, так и для сухого с длинными печами. В печи с циклонными теплообменными
устройствами вводить целые шины или куски крупных шин можно довольно легко.
Целые шины вводят в место подачи материала в печь после прохождения теплообменника.
Шины могут подаваться в печь через течку с двойными дверцами. Открывается
внешняя дверца, шина попадает в среднюю часть течки. Внешняя дверца
закрывается, открывается внутренняя дверца, шина падает по течке в печь, дверца
закрывается. Цикл повторяется вновь. Таким же образом можно подавать в печь и
чипсы, но это не желательно, корд может создать помехи движению и чипсы могут
зависнуть в течке. Такая система оптимальна для целых шин или частей больших
шин. Время открытия и закрытия системы может быть оптимизировано для уменьшения
эмиссии NOX. 
Чипсы
можно непрерывно подавать в печь через отдельный патрубок, производя питание
роторным или дозатором с коротким винтом. Винтовой дозатор предпочтительней,
так как чипсы с кордом будут легче проходить через винт, не забивая дозатор.
Количество подаваемого TDFможет регулироваться в
зависимости от скорости вращения ротора или винта. Влияние TDF на качество продукции и дымовые
выбросы TDF
является высококачественным топливом, имеющим теплотворную способность в
пределах 7200 - 8300 ккал / кг, примерно столько же, как уголь высшего качества
TDF как правило содержит 0,5-2,0% серы, это примерно столько же как в угле и
коксе. Углеводороды, входящие в состав каучука в TDF более сложного строения, их
труднее разрушить, чем углеводороды в угле. Сталь в бортах и корд составляют
около 12% от массы покрышки. Технолог должен принять это во внимание, когда он рассчитывает
количество вводимого TDF, так же в шинах могут быть металлы, такие как свинец, кадмий и
цинк. Это не должно быть проблемой для большинства печей, опытный химик должен
оценить концентрации этих и других металлов в сырье, чтобы гарантировать, что
дополнительные металлы, добавленные с TDF, не станут проблемой. TDF подается в печь в таком количестве (рассчитанном
по железу), которое не окажет влияние на качество клинкера. Выброс CO зависит от способа подачи TDF в печь. Постоянная подача в печь пыли
или чипсов позволяет оператору печи регулировать желаемую концентрацию поступаемого
в печь кислорода или концентрацию выходящего CO. При подаче целых шин с интервалом 1 –
2 минуты часто приводит к скачу выброса CO или снижению концентрации кислорода
на выходе из печи. Это можно устранить увеличением интервала времени между вводом
шин в печь и увеличением нормы выхода кислорода на 0,5 – 2%. На некоторых
заводах можно наблюдать изменение концентрации SOXи NOX, в зависимости от того, в каком месте
происходит ввод TDF,
так же происходит изменение концентрации кислорода. Заключение В
США имеется 36 заводов, использующих топливо из шин. Использование целых шин
или чипсов дает аналогичные результаты Превод статьи осуществил: Мирошников Александр © procement.com
| 
