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过程 数据集: 熟料生产;熟料;垃圾衍生燃料 (zh) en zh

关键数据集信息
位置 ZZ-SD-CN
地域代表性说明 山东申丰水泥集团有限公司
名字
熟料生产;熟料;垃圾衍生燃料
数据集使用建议 使用本数据集的用户应确保在水泥窑替代传统燃料过程中考虑RDF的热值和燃烧特性。需监控并保持熟料的质量参数,如石灰饱和度系数(KH)、硅酸盐模数(SM)和铝酸盐模数(IM)以及热替代率(TSR)在规定的限度内,避免对熟料质量产生不良影响。对于原材料消耗量的计算,尤其是原料中替代原料的比例也至关重要,因为这会影响整个过程的物料用量和能效。用户应根据水泥生产的电力消耗指数计算每个生产阶段的电力消耗,并且认识到该过程中废水的生成量可以忽略不计。环境排放或废物的评估应符合所述系统边界:煤粉制备、生料制备和熟料煅烧。
产品或过程的技术目的 本数据集描述的由城市固体废物制成的垃圾衍生燃料(RDF)用于生产水泥的主要成分之一熟料。该RDF用作替代传统化石燃料例如煤,并主要由纸张、塑料、木材等轻质易燃物组成。市政废物中的不可燃部分,主要包括石灰土、砖、陶瓷、玻璃和金属,被用作熟料生产过程中的替代原料。该RDF的具体使用案例是在山东申丰水泥集团有限公司的水泥窑内,作为利用废物转能方法的一部分。
分类
类名 : 层次结构级别
  • ILCD: Unit processes / Materials production / Inorganic chemicals
关于数据集的一般性意见 根据北京市住房和城乡建设委员会2021年发布的《北京市生活垃圾管理条例》,生活垃圾被分为食品垃圾(Food waste,FW)、其他垃圾(Residual waste,RW)、可回收物和危险废物。将生活垃圾转化为垃圾衍生燃料(Refuse-derived fuel,RDF)作为生产熟料的替代燃料。RW被筛分为两部分。超过尺寸的部分主要包含易燃材料,如纸张、塑料和木材。将它们与5%的石灰粉碎和压缩成为垃圾衍生燃料(RDF CDW),用作水泥窑炉中的替代燃料以取代部分煤。欠尺寸的部分主要由不可燃材料组成,如石灰土、砖、陶瓷、玻璃和金属,经过破碎后进入生料磨。FW与碎石灰预混,然后进入配料系统。它也被用作替代原料。FW不需要干燥,因为它的水分被石灰石预混利用。在情景中,熟料生产使用了石灰石、砂岩、页岩、铁粉、RW欠尺寸和FW作为原材料,以及煤和RDF CDW作为燃料。煤灰和RDF CDW灰也被用作原材料。考虑到熟料质量参数、热替代率(Thermal substitution rate,TSR)和原料中替代品的比例,调整了物料用量。每个阶段的电力消耗根据水泥生产的电耗指标进行计算。
版权
数据集的所有者
参考定量
参考流
技术代表性
技术说明,包括后台系统 In scenario 4, the RW was divided into two parts with a sifter. The oversizemainly contained light combustibles, such as paper, plastic, and wood. They were crushed and compressed with 5% lime (Li, 2017) to make the refuse-derivedfuel (RDF CDW), which was used as an alternative fuel in the cement kiln to replace part of the coal. The undersize mainly consisted of incombustible, such as lime soil, bricks, ceramics, glass, and metals, which were fed into the raw meal mill after being crushed. The FW was pre-homogenized with crushed limestone and then entered into the batching system. It has also been used as the alternative raw material (Cai et al., 2014). There was no drying for FW because its moisture was just utilized by limestone pre-homogenization (Cai et al., 2015). Clinker production in scenario 4 used limestone, sandstone, shale, iron powder, the undersize of RW and FW ( ́ Swiechowski et al., 2020) as raw materials, and used coal and RDFCDW as fuels. Coal ash and RDF CDW ash were also used as raw ma terials. The clinker quality parameters, TSR, and proportion of alternative raw materials in the raw meal were considered as constraint conditions to adjust the material usage (Cai et al., 2015). The power consumption in each stage was calculated based on the electricity consumption index for cement production(Cai et al., 2015; Wang, 2013; Li, 2017).
流程图或图片
  • HzXHbK7bno8XlfxxoxLcDYVhnMd.png Image
数学模型
建模说明 定义了两个功能单元,分别为1吨熟料和生产1吨熟料所需的食物垃圾和残余废物数量。系统边界包括煤粉制备、生料制备和熟料煅烧。
生命周期清单方法和分配
数据集的类型 Unit process, black box
偏离生命周期清单方法原理/解释
与建模常数/解释的偏差
数据来源、处理和代表性
偏离数据截止和完整性原则/解释
数据选择和组合原则 首先假定原材料消耗比例,然后根据公式计算煤的消耗量、煤灰掺入率、生料配比、点火后生料配比、熟料配比以及熟料质量参数,包括石灰饱和度系数(KH)、硅酸盐模数(SM)和铝酸盐模数(IM)。熟料质量参数为KH=0.89±0.02,SM=2.5±0.1,IM=1.5±0.1。用公式计算了湿物料的数量。各阶段的电力消耗按水泥生产的电力消耗指数计算。
偏离数据选择和组合原则/解释
偏离数据处理和外推原则/解释
用于此数据集的数据源
完整性
产品模型的完整性 No statement
验证
参考类型
Dependent internal review
审核人姓名和机构
数据生成
数据集生成/建模
数据输入方式
时间戳(上次保存) 2024-03-19T21:18:09+08:00
出版和所有权
UUID a55ec787-2796-4dbe-acdd-ada5553cbcab
最后修订日期 2024-04-20T14:42:20.635929+08:00
数据集版本 00.01.005
永久数据集 URI https://lcadata.tiangong.world/showProcess.xhtml?uuid=a55ec787-2796-4dbe-acdd-ada5553cbcab&version=01.00.000&stock=TianGong
数据集的所有者
版权
许可证类型 Free of charge for all users and uses

输入

流类型 分类 位置 平均量 计算量 最小量 最大量
Product flow
Materials production / Other mineralic materials 1329.974 kg1329.974 kg
一般性评论 石灰石
Product flow
Materials production / Other mineralic materials 99.92 kg99.92 kg
一般性评论 砂岩
Elementary flow
Resources / Resources from ground / Non-renewable material resources from ground 36.448 kg36.448 kg
一般性评论 页岩
Product flow
Materials production / Metals and semimetals 26.678 kg26.678 kg
一般性评论 铁粉
Waste flow
Wastes / Post consumer waste 149.302 kg149.302 kg
一般性评论 食品废物
Waste flow
Wastes 42.982 kg42.982 kg
一般性评论 剩余废物。法规规定,木材、石灰土、砖块和陶瓷应作为RW进行分类处理。
Elementary flow
Resources / Resources from ground / Non-renewable energy resources from ground 87.5 MJ87.5 MJ
一般性评论 煤炭
Product flow
Energy carriers and technologies / Electricity 218.45520000000002 MJ218.45520000000002 MJ
一般性评论 电力。各阶段的耗电量是根据水泥生产的电力消耗指标进行计算的(Wang, 2013)。背景过程数据来自GaBi数据库:electricity production, “CN: Electricity grid mix PE”。
Waste flow
Wastes / Radioactive waste 47.424 kg47.424 kg
一般性评论 RDFCDW:利用分类后的城市生活垃圾(CDW)制备的垃圾衍生燃料(RDF)。用于熟料生产的替代燃料。计算RDFCDW的热值:本研究考虑的生活垃圾来自城市和农村地区。根据城乡人口比例(分别为61.51%和38.49%)(国家统计局,2020b)和垃圾组成(Li等,2018),可以得到城乡一体化垃圾的组成。经过法规要求的分类后,可以得到可燃和不可燃垃圾的组成。给出了生活垃圾和RDFCDW的组成。使用公式计算了RDFCDW的热值。对于普通国际TSR(Bourtsalas等,2018),选择了RDFCDW的替代率为30%。使用公式计算了RDFCDW的消耗量。LHV=HHV×(1-MC)-MC×44/18×10^3,MC=∑_j▒f_j c_j,HHV=∑_j▒〖Q_j c_j 〗。其中LHV是RDFCDW的低位发热值(kJ/kg),44是水蒸气蒸发的潜热(kJ/mol),18是水的分子量,MC是RDFCDW的水分含量(%),fj是RDFCDW中第j个组分的水分含量(纸张为43.2%,塑料为43.5%,木材为44.2%,石灰为0%),HHV是RDFCDW的高位发热值(kJ/kg),Qj是RDFCDW中第j个组分的热值(纸张为15656 kJ/kg,塑料为39003 kJ/kg,木材为22128 kJ/kg,石灰为0 kJ/kg),cj是RDFCDW中第j个组分的比例(%)。m_(RDF_CDW )=(30%×"q" )/LHV,其中m_(RDF_CDW )是水泥窑中RDFCDW的消耗量(kg),30%是TSR,q是熟料生成的热耗量(kJ/kg)。

输出

流类型 分类 位置 平均量 计算量 最小量 最大量
Elementary flow
Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 682.586109 kg682.586109 kg
一般性评论 CO2。E_(CO_2 )=E_"coal" +E_(CaCO_3 ), E_coal=NCV×FC×CC×OF×44/10, E_(C"a" CO_3 )=(FR_1-FR_10)×44/56+(FR_2-FR_20)×44/40. 其中,E_(CO_2 )表示水泥窑炉的CO2排放量(t),E_"coal"表示煤燃烧的CO2排放量(t),E_(CaCO_3 )表示原材料的碳酸盐分解引起的CO2排放量(t), NCV是煤炭的低位热值(19.570 GJ/t),FC是煤炭的消耗量(t),CC是煤炭单位热值的碳含量(0.0261 t C/GJ),OF是煤炭的碳氧化率(98%),FR1是熟料中CaO的含量(%),FR10是熟料中非碳酸盐分解产生的CaO的含量(%),FR2是熟料中MgO的含量(%),FR20是熟料中非碳酸盐分解产生的MgO的含量(%),44/56和44/40分别是CO2和CaO、MgO之间的分子量转换因子。FR_10=(FS_10)/((1-L)×F_"c" ), FR_20=(FS_20)/((1-L)×F_"c" ). 其中,Fc是熟料中非碳酸盐形式的煤灰含量的转换因子(1.04),FS10是生料中非碳酸盐形式的CaO含量(%),FS20是生料中非碳酸盐形式的MgO含量(%)。FS_10=(∑_"n" ▒〖(m_n×r_10n)〗)/m, FS_20=(∑_"n" ▒〖(m_n×r_20n)〗)/m.其中,mn是第n个除石灰石外的原材料的质量(kg),r10n是第n个除石灰石外的原材料中的CaO含量(%),r20n是第n个除石灰石外的原材料中的MgO含量(%),m是熟料消耗量(kg)。
Elementary flow
Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.316783 kg0.316783 kg
一般性评论 SOx。P_(SO_2 )=64/80×"m"×SO_3 (1-X)×〖10〗^3, 其中 P_(SO_2 ) 表示水泥窑中的SO2排放量(千克),64/80是SO2与SO3的分子量比,m是熟料消耗量(吨),SO3是生料中的SO3含量(%),X是生料中的SO3吸收率(88%)。
Elementary flow
Emissions / Emissions to air / Emissions to air, unspecified 0.9275 kg0.9275 kg
一般性评论 NOx。P_(NO_x )=(R_Y×16+R_L×7)×m_coal×〖10〗^(-3),其中 P_(NO_x ) 表示水泥窑中的NOx排放量(千克),R_L和R_Y分别是旋转窑和预煅器中使用的燃料比例(分别为0.6和0.4),m_coal是熟料生产中的煤炭消耗量(千克)。
Product flow
Materials production / Other mineralic materials 1000.0 kg1000.0 kg
一般性评论 熟料