Transcript 시멘트소성로 - 한국시멘트협회

순환자원 재활용 일반현황
 시멘트 란 ?
☞ 수분과 만나면 굳게 되는(수경성) 무기물 결합재.
일반적으로 ‘포틀랜드시멘트 (보통시멘트)’를 지칭함
‘원료 광물’
(비 수경성)
광물 구조의
완전 해체, 재결합
고온 소성(1,450℃)
‘시멘트광물’
생성
(수경성)
열
1
 시멘트반제품(클링커) 1,000kg 생산시 원료·연료 필요량
원료
(1,530 kg)
<분쇄기>
연료
(120 kg)
<예열기> <소성로(Kiln)>
클링커
(1,000 kg)
<냉각기>
－ 투입 물질 중량비
원료
연료
계
사용량 (kg)
1,530
120
1,650
비율 (%)
92.7
7.3
100
2
 순환자원 재활용도
원료 분쇄공정
소성 공정
천연 광물
석회석 (90%)
점토, 규석, 철광석
순환자원
(원료 성분대체)
제품 분쇄공정
화석 연료
(유연탄)
순환자원
(연료 열량대체)
·
·
·
·
시멘트소성로
가스온도 : 2,000℃
물질온도 : 1,450℃
길 이 : 60~90 m
직 경 : 4~5 m
반제품(클링커)
천연석고
순환자원
(첨가재 성분대체)
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 시멘트사 순환자원 (부산물(제품)+폐기물) 사용 시점
구분
’70년대
원료 대체
연료 대체
첨가재대체
슬래그(’78)
’80년대
’90년대
’00년대
철질류(’82)
석탄회(’82)
슬래그(’80)
주물사(’98)
슬러지(’93)
하수오니(’07)
폐타이어(’97)
고무/수지(’98)
재생유(’96)
폐목재(’03)
RPF(’03)
부산석고(’94)
※ RPF : 폐플라스틱 고형연료제품 (Refused Plastic Fuel)
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 시멘트업계 년도별 재활용 실적
15,000
10,000
(천톤)
5,000
-
'05년
'06년
'07년
폐기물
2,263
2,688
2,924
부산물
9,610
10,462
11,470
계
11,873
13,150
14,394
☞ 폐기물 : 석탄재, 폐타이어, 폐합성수지 등
☞ 부산물 : 고로슬래그, 탈황석고, 제강슬래그 등
5
15,000
10,000
5,000
(천톤)
-
'05년
'06년
'07년
연료
1,013
1,107
1,180
원료
4,167
4,478
4,981
첨가재
6,693
7,565
8,233
계
11,873
13,150
14,394
☞ ’07년 순환자원중 92%가 원료 및 첨가재 대체용
특히, 첨가재의 대부분은 특수시멘트 원료인 ‘제철소의 고로슬래그’임
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 시멘트 1톤 생산시 순환자원 사용량
(단위 : kg/시멘트 1톤)
한국
’03년
’04년
’05년
’06년
’07년
부산물
156
175
204
213
220
폐기물
43
51
48
55
56
199
226
252
268
276
375
401
400
-
-
계
일본
※ 일본은 ’03.7월 경제산업성에서 「순환형 사회의 구축을 향한 시멘트 산업의
역할 검토회」에서 2010년에 400 kg/시멘트1톤 순환자원 사용 목표로 제시
하였으나, 2004년에 앞당겨 달성함
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 시멘트산업에서의 순환자원 재활용 잇점
•
•
•
•
•
제품 생산을 위해 초고온 유지가 반드시 필요(시멘트소성로)
→ 유해 성분(다이옥신)의 분해로 무해화
시멘트 예열기는 우수한 열회수 장치 → 낮은 발열량 폐기물도 사용 가능
원료의 90%이상이 석회석 → 공정 자체가 산성가스 중화기능 보유
연소후 남는 재는 시멘트 광물에 고정화 → 2차 폐기물(소각재 등) 발생 없음
이미 존재하는 우수한 사회간접자본
Gas velocity
Gas temperature
clinker temperature
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 원·연료 사용시 환경적 측면 고려사항
천연원료
시멘트 중금속
대체원료
※ 타고 남은 재에 의한 미량 영향
천연연료
배출 가스
대체연료
☞ 천연자원과 순환자원 대비시, 천연자원이 더 큰 영향을 미치는 경우도 있음
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 2001년 다이옥신 국가배출목록(환경부)
구분
소각시설
비소각시설
ITEF적용(g-ITEQ)
비율(%)
생활폐기물
163.5
16.0
사업장폐기물
728.16
71.4
소계
891.6
87.4
철강산업
96.4
9.4
비철금속
15.0
1.5
비금속광물제품제조
3.1
0.3
화학제품제조
0.6
0.1
에너지산업연소
9.8
1.0
기타-화장장 등
4.1
0.4
소계
128.9
12.6
1,020.5
100
계
☞ 시멘트산업이 포함된 ‘비금속광물제품제조’는 국가 전체발생량의 0.3% 배출
☞ 전체의 87.4%는 소각시설에서 발생(그 중 82%는 사업장폐기물 소각시설 발생)
☞ ITEF(국제독성등가환산계수), ITEQ(국제독성등가환산농도)
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 시멘트 소성공정의 열회수 원리
☞ 시멘트소성로의 예열기(Preheater)는 열 회수를 목적으로 설계된 공정
* 클링커 소성후 남은 열(배가스)을 원료에 직접 접촉시켜
원료의 온도를 올리는(예열) 장치
배가스
원료
* 대체연료의 연소열도 원료의 예열에 직접 사용
→ 순 발생열이 (+)인 모든 연료는 사용 가능
연료
냉각기
클링커 냉각 공기열 회수
☞ 시멘트산업의 대체연료 사용은 국제적인 온실가스(CO2) 감축의 핵심 수단
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 시멘트 소성로 – 폐기물 소각로 방지시설 비교
구분
배출기준
방지시설
소성로
소각로
소성로
소각로
염화수소
(HCl)
15
30
공정자체 기능보유
(원료의 90%가 석회석)
석회석 성분 투입설비
황산화물
(SOx)
30
30
공정자체 기능보유
(원료의 90%가 석회석)
석회석 성분 투입설비
질소산화물(NOx)
350
80
무촉매탈질설비
(SNCR)
무촉매탈질설비
(SNCR)
집진설비
집진설비
중금속
동일
☞ 소성로는 주원료가 석회석으로 산성가스 제거 설비 불필요
☞ 소성로의 가스상 배출물질중 1,600℃ 이상의 고온에서 다량 발생하는 질소산화물과
원료의 유기물이 원인인 일산화탄소는 시멘트제조 공정상 저감의 한계가 있음
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 시멘트 소성로-소각로 특성 비교
구분
시멘트소성로
소각로
설치목적
시멘트생산
(제조 기능)
폐기물 중간처리
(처리기능)
내부온도
가스온도 : 2,000 ℃
물질온도 : 1,450 ℃
(온도변동시 제품 불량 발생)
가스온도 : 800~1,000 ℃
(폐기물에 따라 온도변동 극심)
연소재의 처리
시멘트 원료화
2차 폐기물 발생
(매립처리,다이옥신 함유)
주원료
석회석 (85%)
폐기물 (100%)
주연료
유연탄 (보조연료:폐기물)
폐기물 (보조연료:경유 / 등유)
주관리항목
시멘트 품질 / 원가
감용 / 회전율
폐기물 사용시
에너지 회수
(유연탄 대체)
에너지 미회수
(일부 소각시설은 열회수)
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 시멘트업계에서 폐기물 처리시 사회적 편익
(순환자원 처리 방법에 따른 LCA비교, 한국자원리싸이클링학회 2006년)
☞ LCA(전과정평가) : Life Cycle Assessment
◎ 연료 대체(가연성) : 지구온난화 가스 발생감소
이산화탄소(CO2)
황산화물 (SO2)
질소산화물(NOx)
CO2
SO2
NOx
폐기물
화석연료
(석탄/석유/가스)
소각로
시멘트공장
CO2
SO2
NOx
화석
연료
시멘트 공장
동시 연소
폐기물
☞ 대체연료 사용시 효과 : 시멘트 1톤당 약 9 kg 이산화탄소 배출량 감소
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◎ 부원료 대체 (비가연성) : 매립장 수명연장 및 해양배출량 감소
☞ 대체원료 사용시 효과 : 수도권매립지 기준 15→35년 수명연장 효과
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