BIA-Brukerstyrt innovasjonsarena

Bruken av alternative drivstoff, inkludert avfallsbasert brensel (WDF; som for eks. Foredlet avfallsbrensel, FAB), er svært viktig for konkurranseevnen til Norcem Brevik og er en effektiv og bærekraftig måte å håndtere avfall på. Det langsiktige målet om 75% termisk substitusjonsrate (TSR) er følgelig viktig for Norcem, men samtidig er det like viktig å unngå utslipp av PCDD / PCDF (dioksiner) og ikke ha noen negativ innvirkning på sementkvaliteten. Siden det periodevis var forhøyede utslipp fra anlegget, søkte Norcem Brevik sammen med Sintef om et BIA-prosjekt med finansiering fra NFR i 2014: ?Optimalisert og økt bruk av avfallsavledet drivstoff som erstatning for kull ved Norcem Brevik sementfabrikk?. Hovedmålet med prosjektet var å kunne kjøre sementproduksjonsprosessen permanent med et TSR på alternativt/avfallsbasert drivstoff på 75% uten å få forhøyede utslipp av dioksin, negativ innvirkning på prosessen eller produkt-kvalitetsproblemer. Hovedoppgavene som ble definert var: forbedret (eller modifisert) precalciner (PC) som muliggjør stabil forbrenning av høye mengder RDF; forbedrede spesifikasjoner og kvalitet på RDF; forbedrede resirkuleringsrutiner for filterstøv; forbedret kontroll av prosessen; forstå hvordan dioksiner dannes i prosessen. I løpet av prosjektet er det gjennomført mange fullskala tester med forskjellige doseringsmengder av alternativt brensel med målinger av dioksin / furan. Dette inkluderer 20 prøvetakingskampanjer med målinger i skorsteinene og 9 kampanjer med målinger på forskjellige posisjoner inne i ovnsystemet. Tre fullskala tester med forskjellige RDF kvaliteter ble gjort av USN. Resultatene viste at forbedring av RDF-kvalitet reduserer de negative virkningene på prosessforhold, produktkvalitet og utslipp av TOC og CO. Imidlertid ble det ikke observert noen direkte sammenheng mellom RDF-kvalitet og dioksinutslipp. Strømningsanalysen (CFD -Computational Fluid Dynamics) -analysene fra Aixergee og USN viser at geometrien forårsaker en ujevn fordeling av partikler på slutten av forkalsinatoren, slik at flere partikler blir ført til syklon 4.2 (ca. 67%) enn til syklon 4.1 (ca. 33) %). Videre kan store partikkelstørrelser forårsake problemer med CO-generering hvis partiklene faller gjennom åpningen og havner i ovninnløpet, Fuktighetsinnholdet i brenslene påvirker gassvolumet og temperaturprofilen i kalsineringsmidlet. Analysen av dioksindannelse indikerer to hovedprosesser / bidrag: i) dioksin kan dannes som et resultat av forbrenningsprosessen i kalsinatoren, og ii) dioksiner sirkulerer i den øvre delen av forvarmertårnet og filterstøvsystemet. Det har ikke vært mulig å etablere noen direkte sammenheng mellom dosering av avfallsbasert brensel og frigjøring av dioksiner; både produksjonsprosessen og dannelsesmekanismen er så kompleks at det er veldig vanskelig å påvise en klar sammenheng. Basert på resultatene fra prosjektet vil Norcem Brevik fortsette å arbeide med forbedringer med følgende tiltak: 1) Å forbedre FAB-kvaliteten vil være en kontinuerlig oppgave. Brenselsleverandørene vil fortsatt bli fulgt opp, og tiltakene for forbedret kvalitetskontroll av FAB som ble innført i 2016/2017 vil bli videreført / utvidet. 2) O2-måleutstyr vil bli installert over syklon 4.2 (i tillegg til dagens utstyr over syklon 4.1), og vil gi forbedrede muligheter for bedre O2-kontroll i kalsinatoren. 3) Støvfjerning vil bli installert ved posefilteret på streng nr. 1 våren 2020. Støvet vil bli deponert. 4) Hvis overholdelse av dioksinutslipp ikke er oppnådd etter implementering av støvfjerningstiltaket, vil dosering av aktivert karbon gjøres i posefilteret på streng nr. 1.

På grunn av begrenset plass (1 000 karakterer her) er oppsummeringen av resultater fr sammendraget i vår sammenstilte rapport lagt inn i kommentarfeltet under special reports.

Norcem Brevik cement plant substitutes today approximately 50% of its coal with waste and refuse derived fuel, but wants to increase the substitution up to 75% by 2020. The waste feeding seems however to cause process- and product quality problems and occasionally to elevated emissions of dioxins. Norcem Brevik has together with SINTEF investigated the problems over the last three years and concluded that the only way forward is to conduct systematic long-term investigations as the problems are complex and interrelated. And many aspects of the process and its operation needs to be investigated in detail. Norcem has therefore applied the Norwegian Research Council for financial support to conduct a comprehensive project over a four year period. A future solution will probably be a combination of an upgrade or redesign the pre-calciner, improved waste specification and feeding routines, and possible new routines on recycling of the cement kiln dusts. Apart from solving problems at Norcem Brevik, the project will also contribute to increase the overall waste treatment capacity in Norway, contribute to save virgin raw materials and non-renewable fossil fuels, to reduce CO2 emissions and other air pollutants, and to make cement production more sustainable. The project will contribute to secure future operation at Norcem Brevik and will build competence at Norsk Gjenvinning in Larvik to produce high quality refuse derived fuels. SINTEF, which has been supporting Norcem Brevik since the nineteen eighties, has world class competence and experience with these kinds of problems and will be the main partner in the project. The project will also have support from HiT and Renor.