Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Odborný seminář „Vápno, cement, ekologie“ - Skalský Dvůr 2007 Mezní možnosti snižování CO 2 Ing. Miloš Cikrt.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Odborný seminář „Vápno, cement, ekologie“ - Skalský Dvůr 2007 Mezní možnosti snižování CO 2 Ing. Miloš Cikrt."— Transkript prezentace:

1 Odborný seminář „Vápno, cement, ekologie“ - Skalský Dvůr 2007 Mezní možnosti snižování CO 2 Ing. Miloš Cikrt

2 Snižování emisí CO 2 z cementářského a vápenického průmyslu je složitý problém, protože jich 65 % u cementu a 71 % u vápna vzniká jako produkt dekarbonizace, tedy bez možnosti ovlivnění vlastním procesem výpalu. Ten byl v posledních desetiletích zásadně optimalizován a hluboce snížena spotřeba paliv a tím emise palivového CO 2. Je nutno uvědomit si limity, na které dnes již narážíme. Nové, ve světě navrhované metody, jsou velice zajímavé, ale i vysoce náročné. Zachycování CO 2 a jeho skladování v podzemních prostorách nebo v oceánech, právě tak jako jeho cílená biologická likvidace. Jde ovšem o vazbu a celosvětový ekosystém a proto je zajímavé podívat se na schéma NASA o bilanci CO 2 na této planetě.

3 1 – Snižování spotřeby tepla na výpal 1.1 – Cementářské disperzní výměníky tepla – 50 let postupné aplikace, vylepšování, kombinace s účinnými roštovými chladiči a předkalcinací, nově i 5 nebo 6 stupňů srovnání: mokrý výrobní způsob – dlouhé pece 7,0 – 5,6 GJ/t slínku suché pece dlouhé nebo s kotli na odpadní teplo 5,4 – 4,2 GJ/t s výměníky tepla, roštovými chladiči a ev. předkalcinací 3,3 – 3,0 GJ/t Limity: – uvedený obrovský přínos změny technologie je možný jen ve státech, kde dosud úplně neproběhla tato změna výrobního způsobu(Čína, Rusko, USA), u nás 100% od roku – navíc 5. příp. 6 stupeň výměníku – investičně reálné u nových kapacit, technicky místně limitováno potřebou tepla pro sušení surovin, přínos jednoho stupně cca 0,08 GJ/t, tedy 2,6%, snížení CO 2 jen o 0,9 %

4 1.2 – Vápenické pece – vývoj složitější vzhledem k náročným a různorodým jakostním požadavkům a vzhledem k různosti surovin srovnání: rotační pece s předehřívačem nebo dlouhé 6,0 – 5,0 GJ/t šachtové pece s vnitřním nebo vnějším vytápěním 4,0 – 3,6 GJ/t šachtové pece regenerativní 3,6 - 3,3 GJ/t Limity: – jde o základní chemickou surovinu pro průmysl i ekologii, technologii nutno zvolit podle požadované kvality, u nás regenerativní pece 60% – tvrdý výpal lze dosáhnou u rotačních pecí při zvýšení 3- 4% CO 2, u šachtových pecí s vnitřním topením lze získat jakost pro pórobeton, u regenerativních pecí jsou možnosti tvrdého výpalu omezené – např. snížení plášťových ztrát rotačních pecí o 10% přinese pokles CO 2 jen o 0,7%, u šachtových pecí je to ještě řádově méně Poznámka : Průměrné roční spotřeby, včetně ztrát, jsou o 5 – 10% vyšší než výše uvedené garanční, v ČR je průměr u cementu 3,5 GJ/t a u vápna 3,8 GJ/t.

5 2 - Změna používaných paliv Vliv různých paliv podle jejich výhřevnosti a obsahu C, emisní faktor kg CO 2 /GJ: uhlí – 93, těžký topný olej – 77, zemní plyn – 55, kapalné odpady – 80, komunální odpad – 108, dřevní odpad – 112, použité pneumatiky – 85, biomasa – 110, vodík – 0 Limity: každý stát má palivo – energetické zdroje v určité skladbě, je účelné, aby např. uhlí spalovaly podniky s odprášením a odsířením (cement, energetika) a zemní plyn drobní spotřebitelé naopak pro výrobu vápna je nutno volit palivo odpovídající nárokům na chemické složení vápna Alternativní paliva výhodně zhodnocují cementárny, zneškodňují škodliviny v nich obsažené, u nás v r. 2006: použité pneumatiky 8,4 %, jiná tuhá paliva 17,5 %, kapalná paliva 8,6 %, biomasa 4,4 %, celkem 38,9 % příkonu pecí cementáren. Ve vápenkách je využití nižší. Limity: při použití alternativních paliv přímé emise CO 2 většinou mírně rostou (horší parametry paliva, často i emisní faktor). Přínos se projeví až při celospolečenském hodnocení ve vápenkách lze používat jen některá alternativní paliva podle typu pece (rotační jsou ve výhodě) a hlavně chemizmu vápna.

6 3 - Změny v technologii výroby Dílčí změny surovin a přísad – snížení CO 2 při použití alternativní suroviny s CaO vázaným nekarbonátově, daleko důležitější je rozvoj cementářských přísad : faktor slínek / cement celosvětově: ,90, ,85 v ČR: ,74 v současnosti - 0,81 Limity: využívání surovin s nekarbonátovým CaO je omezeno dostupností vhodných materiálů, nedostatečným obsahem CaO a nižší reaktivitou cement je klíčový polotovar, konečným produktem je beton (úsporný energeticky i z hlediska CO 2 ), vyšší směsnost cementu je výhodná pokud nezhorší skladbu daného druhu betonu např. japonský test: VPC se 45 % strusky (4400 Bl.) - na cement dá - 36 % CO 2 a na beton -32 % CO 2 (všechny energie), při stejném obsahu cementu pevnost betonu za 3 dny -34 %, za 28 dní + 9 %.

7 3.2 - Výroba něčeho jiného t.j. mimo oblast portlandských slínků - slínky BCSAF – belit, sulfoaluminát vápenatý, aluminoferit váp. nižší obsah CaO, nižší CO 2 o cca 25 % - geopolymery aktivované alkalickými hydroxidy nebo silikáty, nároky: elektrická energie a ceny aktivátorů - cement + kyselina sírová, zjednodušené schéma: 3CaSO 4 + SiO 2 + 3H 2 O = Ca 3 SiO 5 + 3H 2 SO 4 Limity: jako u je konečným cílem beton, vyvolání zásadních změn, betonářská technologie je rozsáhlá věda - v celém světě kalkuluje s portlandským a směsným portlandským cementem jako konstantou Vápno - zpětná vazba Změny typu 3.1 nebo 3.2 nemožné, jde o výrobu čisté chemikálie, naopak důležitá je zpětná vazba CO 2 při některých směrech použití vápna, tedy vlastně návrat CO 2 z dekarbonizace. Limity: nejde o snížení přímých emisí CO 2 vápenky, ale o celospolečenský velký přínos, tedy problémy s prokazováním a uplatněním.

8 4 - Zachycování a uskladnění CO 2 CCS – Carbon Capture and Storage - velmi propagováno v energetice Zachycování před spalováním (aktivity petrolejářských společností) – palivo (ropa, uhlí) je částečně oxidováno a provedena konverze vodní parou CO + H 2 O = H 2 + CO 2, pak je CO 2 separováno a jako palivo slouží plyn s převahou H 2 Limity: u cementáren a vápenek vzniknou stejně 2/3 CO 2 dekarbonizací a nutno znovu řešit Zachycování po spalování - odprášení a oddělení CO 2 ze směsi spalných plynů separační metody: - skrápění monoethanolaminem (MEA) a desorpce - absorpce a desorpce s MEA s použitím membrán - užití molekulárních sít (uhlíkový monolit) - tlaková a teplotní absorpce (PTSA) na zeolit - desorpce při 50 až 100°C Limity: náročné investičně i provozně (řeší velká energetika)

9 4.3 - Uskladnění do zemských vrstev - navrženy četné varianty podle možností lokalit: - vodonosné solné porézní vrstvy (vytlačení vody), často i pod nepropustným mořským dnem - naftová a plynová ložiska před dotěžením - vytlačení zbytkových partií umožní prodloužení těžby - uhelné porézní vrstvy, obsahují CH 4 (nad 90%),CO 2 a N 2, ale CO 2 má vyšší afinitu k uhlí než methan, ten je později uvolněn a může být využit - solné pánve - lze využít prostory po vyplavení solí vodou - staré důlní prostory Limity: nebezpečí průniků u vodních a uhelných vrstev - ložiska ropy a plynu jsou často široce plošně rozložena - nebezpečí koroze - nestabilita a vyplavování solných pánví - vysoké investiční a provozní náklady

10 4.4 - Uskladnění CO 2 do oceánů - ty dnes obsahují Gt C, proti Gt v biosféře a 750 Gt v atmosféře, oceán přirozeně absorbuje 85% současných lidských emisí, jsou navrhovány četné metody : - tlakové rozprašování v hloubce pod 1000 m, drobné kapičky usnadní rozpuštění ve vodě - směs CO 2 a mořské vody je vháněna do oblasti 500 až 1000 m - suchý led CO 2 je rozptylován na povrch oceánu - kapalný CO 2 je vháněn do hloubky cca 1000 m - vytváření stabilního jezera CO 2 v hloubce 4000 m Limity: dnešní atmosférická koncentrace CO 2 – 370 ppm určuje podíl v oceánech, otázkou je tedy budoucí vývoj, modely ukazují, že v hloubce 3000 m bude 75 % C uskladněno více než 500 let obava je ze změny pH v dotčených vrstvách s negativním vlivem na organismy náklady rostoucí s hloubkou aplikace

11 5 - Biologická likvidace CO Přírodní likvidace je samozřejmě nejdůležitější – lesy (pralesy) mají asimilační kapacitu 300 t CO 2 na km 2 za rok, jiné porosty mají kapacitu nižší, velmi významná je činnost mořských rostlin a mikroorganismů Limity: situaci zhoršuje snižování plochy lesů (pralesů) a na ostatních plochách intenzivní zemědělství, produkující N 2 O (ekvivalent na CO 2 – 80,2) a CH 4 (ekvivalent 6,3) - zemědělství EU vytváří 110 mil. t ekv. CO 2 ročně Umělá biologická likvidace - foto-bioreaktory, kde vodní řasy spotřebovávají CO 2 a vytvářejí tekutý olejový produkt (biodiesel) Roswel, New Mexico – 3 roky provoz nádrže 1000 m 2, spotřebuje 20 t CO 2 za rok, účinnost 90 %, produkce 6 m 3 biodiesel za rok, z toho vlastní spotřeba energie odpovídá cca 10 % Limity: investiční náklady - otázka aplikace v chladnějších pásmech s menším slunečním svitem

12 6 - Vodíková technologie Použití vodíku jako paliva snad v budoucnu vyřeší hlavní ekologické problémy silniční dopravy a možná poslouží i některým průmyslovým a dalším oborům. Limity: Zvládnutí a masový rozvoj již dnes známých technologií k výrobě H 2 bez emisí skleníkových plynů a škodlivin - „ zelený vodík “.


Stáhnout ppt "Odborný seminář „Vápno, cement, ekologie“ - Skalský Dvůr 2007 Mezní možnosti snižování CO 2 Ing. Miloš Cikrt."

Podobné prezentace


Reklamy Google