Combustibilii convenționali precum huila și lignitul, care sunt utilizați în mod obișnuit în producția de ciment, au valori ridicate ale emisiilor specifice de CO2 (Hușă: ~95 kg CO2/GJ; Lignit: ~98 kg CO2/GJ). Prin urmare, înlocuirea acestora cu alți combustibili cu valori specifice de emisie mai mici (de exemplu, păcură sau gaze naturale) sau cu alte surse care pot satisface cererea termică a proceselor este o modalitate eficientă de a reduce emisiile de CO2.
În principal, în cuptoarele de ciment, combustibilii fosili convenționali pot fi înlocuiți până la 100% cu combustibili alternativi. Cu toate acestea, există anumite limitări tehnice, cum ar fi puterea calorică, conținutul de umiditate și conținutul de produse secundare, cum ar fi oligoelemente sau clor. Puterea calorică a majorității materialelor organice este relativ scăzută (10–18 GJ/t). Pentru arderea principală a cuptorului de ciment este necesară o putere calorică medie de cel puțin 20-22 GJ/t, ceea ce înseamnă că în arderea principală se utilizează în mare parte combustibili alternativi cu putere calorică ridicată.
Anvelopele uzate pot fi utilizate drept combustibil în cuptoarele de ciment. Anvelopele uzate pot fi utilizate drept combustibil în formă solidă, fie ca atare, fie după ce au fost tocate. În funcție de proces și de configurația instalației, anvelopele pot fi alimentate direct în cuptor sau pot fi utilizate ca supliment de combustibil în calcinator.
Compozițiile chimice ale diferitelor anvelope sunt foarte identice, iar cauciucul este partea principală a anvelopei, astfel încât această caracteristică facilitează utilizarea anvelopelor ca și combustibil alternativ în industria de producție a cimentului. Anvelopele uzate sunt identificate ca un combustibil compact cu umiditate scăzută, care constă din 90% hidrogen, carbon și oxigen, cu o putere termică de 32 MJ/kg. Tabelul 1 prezintă compoziția chimică, valoarea termică a anvelopelor uzate și principalii combustibili utilizați în industria cimentului din Iran. Conform EPA (Agenția pentru Protecția Mediului din SUA), rapoartele anterioare ale 60 de fabrici de ciment din SUA au folosit 53.000.000 de anvelope uzate drept combustibil alternativ.
| Compoziție | % Gaz natural | % Păcură | % Anvelope |
| Umiditate | 0,2 | 1 | 0 |
| Carbon | 80,1 | 83,8 | 78,2 |
| Hidrogen | 14,3 | 11,2 | 7,1 |
| Sulf | 4,5 ppm | 3,9 | 1,6 |
| Azot | 5,3 | 0,1 | 0,2 |
| Oxid de zinc | 0 | 0 | 0,9 |
| Oțel | 0 | 0 | 12 |
| Valoare termică | 36,6 (Mj/Nm3) | 41,7 (Mj/Kg) | 37,6 (Mj/Kg) |
| Tabelul 1. Compoziție chimică și valoare termică | |||
Valoarea termică a anvelopelor uzate diferă în funcție de tipul și cantitatea de fibre și materiale din care sunt consacrate. De asemenea, cantitatea foarte scăzută de elemente contaminante, cum ar fi azotul și sulful, este un alt avantaj al utilizării anvelopelor uzate ca și combustibil alternativ în procesul de producție a cimentului. Conform studiilor recente, anvelopele uzate ard rapid la temperaturi cuprinse între 300°C și 350°C, apoi, prin creșterea temperaturii la 400°C, partea de carbon a anvelopelor începe să ardă, iar în final, la temperatura de 650°C, procesul de ardere a carbonului este finalizat. Ca calcul teoretic, valoarea termică a 1 kg de anvelopă este echivalentă cu 0,86 litri de ulei.
Cuptoarele de ciment sunt un mediu potrivit pentru arderea combustibililor alternativi. Deoarece cuptoarele de ciment au o lungime mare și o temperatură ridicată de aproximativ 1500°C, cu un timp de retenție lung, Figura 1 arată cum cuptorul de ciment utilizează anvelope uzate ca și combustibil alternativ.
În funcție de sistemul cuptorului, trebuie luate în considerare următoarele reguli privind dimensiunea așchiilor și potențialul de substituire pentru a asigura succesul: O dimensiune mai mică a așchiilor oferă o rată de substituire mai mare și o eficiență mai mare. Dimensiunea optimă a așchiilor în cuptoarele scurte este de aproximativ 25 x 25 mm sau mai mică. Preamestecarea așchiilor cu materii prime de ciment este recomandată în cuptoarele de preîncălzire, deoarece pentru arderea completă a așchiilor și ruperea legăturii organice puternice din lanțul de hidrocarburi prin flacăra principală în cuptorul rotativ principal. Pentru cuptoarele lungi fără preîncălzire, așchiile trebuie suflate în spatele zonei de ardere. În mod ideal, conducta de injecție ar trebui să fie amplasată deasupra arzătorului principal, la un unghi de 5-10 grade, astfel încât flacăra principală să poată transporta așchiile mai departe și să înceapă volatilizarea înainte ca acestea să lovească încărcătura. În cele din urmă, impactul materiilor prime asupra SO2, CO, COV, D/F trebuie pe deplin înțeles și urmărit, înainte de co-procesarea oricăror așchii, pe de altă parte [4, 20]. Aplicarea efectului anvelopelor uzate asupra clincherului produs. Ar fi necesar să se studieze efectul elementelor precum elementele anorganice, cum ar fi sulful, fierul și zincul, asupra cimentului produs. Sulf: Având în vedere concentrația mare de sulf din compoziția anvelopelor și tendința de producere a sărurilor alcaline volatile în acest mediu, se formează un strat solid la intrarea și ieșirea cuptorului de ciment. Fier: Fierul conținut în anvelope se topește și reacționează cu aluminiul din cuptorul de ciment. Acest lucru duce la scăderea concentrației de aluminiu din compoziția cimentului. Prin urmare, ar fi necesar să se adauge compuși de aluminiu la materiile prime.
Zinc: Zincul este prezent în concentrație mare în anvelope. 1 până la 2% din greutatea anvelopei este oxid de zinc. Dacă concentrația de zinc din clincher este mai mică de 500 ppm, aceasta nu va afecta proprietățile cimentului. Rata de înlocuire a anvelopelor uzate în industria cimentului este de 25% din energia totală necesară. Dacă rata de înlocuire este mai mare de 25%, timpul de producție a clincherului va crește considerabil.
GEP ECOTECH furnizează un sistem de pre-procesare a anvelopelor uzate cu combustibili alternativi.
