Vedeli ste, že Energosádrovec ako vedľajší produkt mokrého odsírenia parných kotlov je možné ešte zhodnotiť a využiť? A získať tuhé fosílne palivo – čierne uhlie? Navrhnúť čo najjednoduchší technologický proces takéhoto spracovania je primárnym cieľom startupu Vápenný koks.
„Základnou myšlienkou je prepojenie dvoch nezávislých technologických výrobných celkov – divíznych závodov (DZ) v rámci výrobného komplexu železiarskych závodov, a to DZ Energetika ako prevádzkovateľa mokrej odsírovacej jednotky DESOX (desulfurizácia/odsírenie), a tým aj producenta Energosádrovca a chemického hospodárstva DZ Koksáreň, kde by sa surovinovo zhodnocoval Energosádrovec ako prímes do uhoľnej vsádzky koksárenskej batérie a následne surovinovo delil na výsledne produkty – vápno a elementárna síra,“ uviedol realizátor projektu Mgr. Marek Pucher.
Startup Vápenný koks patrí medzi trinástku projektov, ktoré sa v rámci 9. kola súťaže inovatívnych nápadov – startupov „Máš nápad? Prezentuj svoj startup!” dostali do predinkubačného pobytu v Startup centre Technickej univerzity v Košiciach (TUKE).
Názov startupu znie: Surovinové zhodnotenie a recyklácia hlavného produktu mokrého odsírenia spalín Energosádrovca v hutníckom a petrochemickom priemysle.
Energosádrovec má podľa Mgr. Mareka Puchera rôznorodé využitie primárne v stavebnom priemysle (cement, tehly, omietky), ale pre obrovské objemy, surovinovú heterogenitu, vysoké logistické náklady a sezónny odber za odplatu väčšina jeho produkcie končí na skládke bez ďalšieho surovinového zhodnotenia.
„Tu však nastáva problém pri jeho skládkovaní, keďže pri bežných atmosférických podmienkach podlieha chemickej premene na vápenec, kde substitúciou oxidom uhličitým sa uvoľňuje do prostredia síra. Avšak pri zvýšenej teplote (nad 700 °C) podlieha termálnemu rozkladu, kde z tuhej kryštalickej látky sa oddeľuje plynná fáza (oxidy síry) a zostáva tuhá fáza (oxidy vápnika). Pre dané energetické nároky (vysoký tepelný príkon) a potenciál následného spracovania jednotlivých fáz by sa dala použiť koksárenská batéria, ktorá má dostatočný tepelný rádius (okolo 1 000 °C) a je napojená na ďalšie prevádzkové súbory, kde sa spracovávajú jej produkty (koks, plyn). Okrem toho sú významné aj denné objemové pomery uhoľných vsádzok do koksárenskej batérie (cca 5.000 ton uhlia), čo pri nastavení na 1 % prímes dovoľuje denne spracovať min 50 ton Energosádrovca, čo je ročne viac 18 000 ton. Okrem toho do uholnej vsádzky sa už teraz dávajú spracovateľné odpady (prímesy), takže existuje technologický postup a prax s domiešavaním. Správne nastaveným technologickým postupom môžeme spracovať aj väčšie množstvo Energosádrovca, keďže po jeho tepelnom rozklade zostane cca 40 % objemu vo forme vápna naviazaného na koks.“
Pri termickom rozpade Energosádrovca vznikajú podľa autora myšlienky dve fázy:
Pevná fáza (oxidy vápnika) – po vysokoteplotnej kalcifikácii Energosádrovca v koksárenskej batérii zostane pevný zvyšok fyzicky naviazaný na vyrobený koks. Ten sa následne materiálovo zhodnotí ako súčasť receptúry bázickej trosky pri výrobe surového železa, t. j. vo výrobe vsádzky na spekacích pásoch v DZ Aglomerácia, kde bude čiastočne alternovať účelovo dotovaný vápenec/vápno.
Plynná fáza (oxidy síry) sa bude spracovávať v dvojstupňovej reakcii Clausovho reaktora, čo sa prejaví pozitívne na zvýšení produkcie koncového produktu elementárnej síry, ktorá sa primárne vyrába z odsírenia koksárenského plynu. Síra ako produkt je veľmi zaujímavý obchodný artikel s aktuálnou cenou okolo 150 – 180 Eur/tona. Elementárna síra sa používa hlavne ako surovina na výrobu ďalších chemikálií. Prevažná väčšina síry sa spotrebuje na výrobu kyseliny sírovej. Pretože síra je základom pre syntézu bielkovín a tvorbu chlorofylu, je nevyhnutná aj pri produkcii hnojív a základné vulkanizačné činidlo v gumárenskom priemysle, insekticídoch, fungicídoch a vysúšadlách.
Primárnym cieľom štúdie je podľa Mgr. Mareka Puchera navrhnúť čo najjednoduchší technologický proces spracovania Energosádrovca v rámci technologických možností závodu železiarni bez potreby dodatočnej dostavby/výstavby spracovateľských zariadení (využitie koksárenskej batérie a chemického hospodárstva Koksárne) s dôsledkom spracovania celoročnej produkcie Energosádrovca odsírenia DESOX parných kotlov na tuhé fosílne palivo.
„Pri dosiahnutí daného cieľu je tu možnosť spracovávať ďalšie externé odpady odsírenia parných kotlov na fosílne palivá mimo areálu železiarni, čím sa zabezpečí ekonomický prínos ako z odplaty za spracovanie Energosádrovca, zvýšenie výroby a predaja elementárnej síry a zníženia spotreby vápna/vápenca v DZ Aglomerácia a optimalizácia chodu Clausovho reaktora. Ak sa počas štúdie vyskytnú ďalšie technologické alebo ekonomické aspekty, tak sa posúdia a môžu pripadne alternovať aktuálne zmýšľaný koncept spracovania Energosádrovca.“
Mgr. Marek Pucher priblížil koncept a postup spracovania štúdie:
- optimalizácia prevádzky odsírenia DESOX pre dosiahnutie stabilných chemicko-fyzikálnych vlastností Energosádrovca
- laboratórne testy rozkladu Energosádrovca z pohľadu fyzikálneho priebehu reakcie, chemickej stability s dôrazom na získane relatívne čistej pevnej zložky – vápna
- bilančné a ekonomické modely spracovania Energosádrovca ako prímesi v rámci procesu koksovania uhlia v koksárenskej batérii a jeho dopadu na samotný proces koksovania, kvality koksu a koksárenského plynu
- modelovanie optimálnej skladby vsádzky uhlia a Energosádrovca v laboratórnych a poloprevádzkových podmienkach
- optimalizácia chodu procesu čistenia spalín koksárenského procesu až po Clausov reaktor s dôrazom na predpokladanú zvýšenú koncentráciu SOx z Energosádrovca
- posúdenie aplikovateľnosti a ekonomické aspekty obohateného koksu o vápno v procese spekania vysokopecnej vsádzky z technologického, ekonomického a surovinového pohľadu
- posúdenie a aplikácia vápenného zvyšku z Energosádrovca, ak by tepelný rozklad prebiehal samostatne v procese mokrého odsírenia DESOX – koncept externej pece na spracovanie Energosádrovca s napojením na chemické hospodárstvo vrátane Clausovho reaktora
Prínosy navrhovaného technologického postupu podľa realizátora projektu sú:
- 100 % surovinového využitie Energosádrovca v mieste jeho vzniku
- trvale odstránenie skládkovania Energosádrovca
- odstránenie poplatkov za skládkovanie Energosádrovca
- materiálovým spracovaním Energosádrovca namiesto skládkovania sa vyhneme negatívnemu environmentálnemu efektu spätného uvoľňovania oxidu siričitého z Energosádrovca (reakcia s atmosférickým oxidom uhličitým)
- tepelnou úpravou/spracovaní Energosadrovca pred vsádzkou do koksárenskej batérie možno využiť odpadové teplo z rôznych výrobných procesov železiarní
- surovinovou implementáciou plynnej fázy termického rozkladu Energosádrovca – oxidu siričitého do chemického hospodárstva cyklu odsíreniav koksárni– Clausov reaktor sa zvýši výroba elementárnej síry pri rovnakých prevádzkových nákladoch odsírenia
- ekonomický benefit z predaja zvýšeného objemu elementárnej síry
- ekonomický benefit zo znížených nákladov na nákup vápenca, vápna a ostatných bázických materiálov pri spekaní vsádzky do vysokej pece. Zvyšok po kalcifikácii Energosádrovca by teoreticky mal spĺňať všetky parametre potrebné pre aplikáciu pre daný typ odsírenia
- potenciál použitia lacnejšieho vysoko sírnatého čierneho uhlia pre parné kotly s tým, že nebudú vznikať negatívne OPEX pri likvidácii zvýšených objemov odsírenia spalín – Energosádrovca
- daný koncept spracovania Energosádrovca podľa dostupných zdrojov nikto neprevádzkuje, t. j. pri úspešnom nastavení a odskúšaní možnosť pracovať na legislatíve patentu/prevádzkového vzoru
*********************************************
O postupujúcich startupoch v rámci súťaže „Máš nápad? Prezentuj svoj startup!” rozhodla koncom júna 2019 odborná komisia pod vedením predsedu komisie prorektora TUKE – prof. Ing. Antona Čižmára, CSc. Celkovo sa uchádzalo o túto miestenku 17 inovatívnych nápadov/projektov.
Startup centrum TUKE bolo otvorené v roku 2014. Odvtedy sa na Technickej univerzite rozbehli aktivity v oblasti podpory startupov. Hlavným zámerom centra je vytvoriť motivačné prostredie, ktoré pomôže nielen študentom a zamestnancom TUKE, ale aj ostatným obyvateľom regiónu v rozvoji ich inovatívnych nápadov a potenciálu.
Startup centrum TUKE ponúka startupom podporu v rôznej podobe, podľa ich aktuálnych potrieb. Ide predovšetkým o možnosť využívať zdarma priestory v Startup centre TUKE a potrebné prístrojové kapacity unikátnych odborných pracovísk, laboratórií a iných zariadení na univerzite. Ďalej tiež pomoc pri tvorbe podnikateľského plánu, získavaní partnerov, vyhľadávaní potenciálnych investorov, ako aj expertnú a mentorskú podporu.
Informácie a ilustrácie poskytol: Mgr. Marek Pucher
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Ilustračné foto: Pixabay.com /orensteiner/
Uverejnila: VČ