Technical and economic study of using Tehran rejected solid waste as a fuel in cement kilns

Subject Areas : environmental management

Azadeh Panahandeh ¹ , Gholamreza Asadollahfardi ² , Mohsen Mirmohammadi ³

1 - MSc Student in Civil and Environmental Engineering, Kharazmi University, Karaj, Iran.
2 - Professor of Civil and Environmental Engineering, Faculty of Engineering and Engineering, Kharazmi University, Karaj, Iran.* (Corresponding Author)
3 - Assistant Professor of Civil Engineering - Environmental Department, Faculty of Environment, University of Tehran, Tehran, Iran.

Received: 2014-12-03 Accepted : 2015-12-01 Published : 2017-03-21

Keywords: Rejected waste, Alternative fuel, Cement,

Abstract :

Background and Objective: Daily 7500 tons of municipal solid waste generated in Tehran and after processing, 4000 tons of them remain as rejected waste. Reuse of waste to conserve resources and reduce environmental pollution is necessary. The objective of this study was to investigate the technical and economic possibilities of using Tehran rejected waste in cement kilns. Method: The amount of rejected waste was askesd from the Waste Management Organization and their heat value was computed using the Dulong Formula. Then, physical and chemical characteristics of the rejected waste were computed using ultimate analysis. Finally, the cost of producing 1 ton of clinker using gas, Mazut and waste fuel, as well as the cost saving by using waste in kiln No. 8 of the Tehran cement factory were calculated. Findings: Tehran rejected waste contains chemical formulas of C71H107O32NS0.07, 24.72% moisture, 21% ash content and 21.4-23.6 MJ/kg heating value. Therefore, we can produce 3613.54 tons/day of waste fuel with a heat value of 19.63 MJ/kg and 20% moisture content. Also, replacement of 10% of the heating value used in kiln NO. 8 of the Tehran cement factory with waste instead of Mazut will result in a 4.16 billion Rial annual revenue and 282.6 million Rial saving in the cost of waste landfilling. Conclusion: The heating value and sulfur content of Tehran rejected waste meet the requirements of alternative fuel; however, reduction of ash, moisture content and size of waste, as well as increase of heating value of the rejected waste is necessary.

References:

1-      Kara, M.,Gunay, E.,Tabak, Y.,Yildiz, S., 2009. Perspectives for pilot scale study of RDF in Istanbul.Turkey, Journal of Waste management, vol.29, pp.2976-2982.

2-      سازمان مدیریت پسماند شهرداری تهران.

3-   کامکار،زهرا، 1388، «بررسی امکانپذیری تولید سوخت جایگزین صنایع سیمان با استفاده از قرص­های سوختی تولید شده از پسماندهای شهری(RDF) شهر شیراز. مطالعه موردی صنایع سیمان مجموعه شرکت سیمان فارس و خوزستان»، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران.

4-      Kara, M., 2012. Environmental and economic advantages associated with the use of RDF in cement kilns. Journal of Resources Conservation and Recycling, vol. 68, pp. 21-28.

5-      حاجی باقری، هدا، 1392، «مقایسه گزینه های بازیابی انرژی از پسماندهای شهری با استفاده از روش ارزیابی چرخه حیات: مطالعه موردی شهر تهران»، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران.

6-      Kara, M.,Gunay, E.,Tabak, Y.,Yildiz, S.,Enc, Vo., 2008.“The usage of refuse derived fuel from urban solid waste in cement industry as an alternative fuel”, 6th IASME/WSEAS International Conference on heat transfer, thermal engineering and environment, Rhodes, Greece.

7-      Garg, A., Smith, R., Hill, D., Long, H., P.J, P., S.J.T., S., N.J., 2009. An integrated appraisal of energy recovery options in the United Kingdom using solid recovered fuel derived from municipal solid waste. Journal of Waste Management, vol. 29, pp.2289-2297.

8-      Mohammadi, A.,Ebrahimi, A., Amin, M., 2012. Feasibility energy recovery potential of municipal solid waste in Northwest of Iran.Journal of Environmental health engineering, vol.1, pp. 71-74.

9-   اصغری، علیرضا، هراتی، حبیبه، سربازان، محمد، 1392، «بررسی استفاده از پسماندهای محصولات جانبی کارخانه کود آلی(RDF) و تایرهای فرسوده(TDF) بهعنوان سوخت جایگزین در صنعت سیمان(مطالعه موردی: سیمان خوی )»، شانزدهمین همایش ملی بهداشت محیط ایران، تبریز.

10-  کارگزاری بورس آثل، 1393. تحلیل شرکت سیمان تهران-سهامی عام(ستران)، www.aselbroker.com.

11-  International energy agency, 2014. CO2 emissions from fuel combustion (high lights), see information in: www.iea.org.

12-  National climate change office. Iran’s second National communication to UNFCCC.Tehran: Department of environment of Islamic republic of Iran; 2010,P. 50 and 57.

13-  Tchobanoglous, G., Theisen, H., Vigill, S. Integrated solid waste management (Engineering Principles and Management Issues). Singapore: McGraw-Hill; 1993, Chapter4.

14-  Nithikul, J., 2007,“Potential of refuse derived fuel production from Bangkok municipal solid waste”, degree of master of engineering in environmental engineering and management, Chulalongkorn University, Thailand.

15-  Kathiravale, S.,Yunus, M.,Sopian, K., Samsuddin, A.H.,  Rahman, R.A., 2003.Modeling the heating value of Municipal Solid Waste. Journal of Fuel, vol. 82, pp.1119-1125.

16- رضایی، مهدی، ایزدخواست، پژمان، 1387، «طراحی مسیر زباله و خط تولید RDF برای یک نیروگاه زباله­سوز با ظرفیت 1200 تن در روز از زباله شهر تهران»، چهاردهمین همایش ملی مدیریت پسماند، مشهد.

17- رکنی زاده، جلیل، نجاتی، وحید، 1393، «بررسی فنی و اقتصادی ورود سوخت حاصل از زباله و تایر فرسوده در صنایع سیمان ایران»، نشریه انرژی ایران، دوره 17، شماره 1، صفحه 111 تا 128.

18-  بانک مرکزی جمهوری اسلامی ایران، 1393. نرخ تورم در تیر ماه 1393 اعلام شد، www.cbi.ir.

19-  دفتر فنی و برنامه­ریزی سیمان تهران، 1393، گزارش مقایسه واحدهای 4، 6 و 8 از نظر فنی و تولیدی،www.cementevhnology.ir.

20-  طلاقت، علیرضا، 1393. آشنایی با تکنولوژی مدیریت ضایعات در کوره­های سیمان، www.irancement.com.

21-  Thomanetz, E., 2012. Solid recovered fuels in the cement industry with special respect to hazardous waste. Journal of Waste management & research, vol.4, pp.404-412.