SK7123Y1

SK7123Y1 - Spôsob likvidácie vylúhovanej mletej kávy a jej použitie v procese výroby slinku v cementárskej rotačnej peci

Info

Publication number: SK7123Y1
Application number: SK34-2014U
Authority: SK
Inventors: Pavel Martauz
Original assignee: Pavel Martauz
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2015-05-05
Also published as: SK342014U1; DE102015103871A1

Abstract

Opisovaným spôsobom sa vylúhovaná mletá káva vysuší na obsah vlhkosti do 2 % hmotn., potom sa pridá do paliva alebo zmesi palív v obsahu do 50 % celkovej spotreby tepla na výpal slinku a následne sa spáli v cementárskej rotačnej peci. Vylúhovaná mletá káva sa môže použiť ako palivo na výpal slinku v zmesi s konvenčnými a/alebo alternatívnymi palivami do obsahu 50 % celkovej spotreby tepla.

Description

Technické riešenie sa týka spôsobu likvidácie vylúhovanej mletej kávy a použitia vylúhovanej mletej kávy pre proces výroby slinku v cementárskej rotačnej peci.

Doterajší stav techniky

Káva je jedným z najviac konzumovaných nápojov na svete. Z dôvodu veľkého dopytu po káve sú v kávovom priemysle produkované veľké množstvá zostatkových produktov, ktoré sú toxické a predstavujú vážny problém z hľadiska životného prostredia.

Hlavnými zostatkovými produktmi kávového priemyslu sú kávové šupky (coffee silverskin, CS) a vylúhovaná mletá káva (spent coffee grounds, SGC). Toto technické riešenie sa zameriava najmä na vylúhovanú mletú kávu. SGC je zostatkový produkt získaný spracovaním surového kávového prášku pomocou horúcej vody alebo pary pri príprave instantnej kávy. Takmer polovica svetovej produkcie kávy je spracovaná na prípravu rozpustnej kávy. Celková ročná produkcia SGC je okolo 600 miliónov ton.

Z dôvodu prítomnosti organického materiálu je SGC vysoko znečisťujúci produkt a na jeho rozklad je potrebné veľké množstvo kyslíka. Naviac, kofeín, taníny a polyfenoly prítomné v tomto produkte tvoria jeho toxickú podstatu. Pri vypúšťaní do prostredia predstavuje SGC nebezpečné znečistenie.

Aj napriek toxickému charakteru a prítomnosti organickej hmoty v tomto produkte (SGC) je v súčasnosti na jeho likvidáciu stále používané vypúšťanie do prostredia a skládkovanie. Niekedy je SGC vďaka jeho výhrevnosti, okolo 5000 kcal/kg používaný ako palivo v priemyselných kotloch v tom istom, kávovom, priemysle. Pri tomto využití však dochádza k tvorbe prachových častíc, ktoré negatívne ovplyvňujú kvalitu vzduchu v okolí.

Tiež sú známe riešenia, zaoberajúce sa využitím SGC na výrobu bionafty, palivových peliet, vodíka a etanolu.

Napríklad v dokumente US 2012/0000119 A1 je opísaná palivová zmes na základe SGC. Táto zmes obsahuje viac ako 50 % SGC, rastlinný stužený tuk, hnedý cukor a kukuričnú melasu. Pri tomto sa stužený tuk a hnedý cukor zmiešajú a pomaly zahrievajú do varu. Takto zohriata zmes sa zmieša s vysušeným SGC a následne sa primieša kukuričná melasa. Výsledná zmes sa naleje do foriem a nechá vychladnúť.

V dokumente KR 101033212 BI je opísaný spôsob výroby palivových peliet z odpadového kávového prášku (SGC), pri ktorom sa tento kávový prášok vloží do kyslého roztoku, zo zmesi sa oddelia častice acidiftkovaných proteínov, kávový prášok bez proteínov sa vyperie, vysuší a zmieša s pilinami a páleným vápnom, čím sa získa zmesný prášok na výrobu pelety.

V dokumente EP 1245663 A2 je opísaná palivová zmes z SGC a/alebo CS, pilín a voskového spojiva na výrobu polena do krbu.

V dokumente KR 20090085382 A je opísaný spôsob výroby pevného paliva na zlepšenie príchuti mäsa emitovaním kávovej vône pri spaľovaní, bez zdraviu škodlivého účinku a s cieľom účinnej recyklácie zostatkových produktov pri výrobe kávy. Tento spôsob zahŕňa zmiešanie zostatkových produktov pri výrobe kávy s upravenou vlhkosťou s báriom, dusičnanom, etylcelulózou a cukrom, pričom palivo sa následne vytvorí lisovaním tejto zmesi vo forme.

Dokument KR 20100112802 A opisuje spôsob výroby obnoviteľného paliva s použitím SGC, pri ktorom sa dehydrované SGD vyčistené od iných materiálov zmieša s rozpúšťadlom oleja, pričom neskôr v oddeľovači oleja sa oddeľuje olej rozpustený v rozpúšťadle a oleja zbavené pevné SGC.

Známe spôsoby využitia SGC ako druhotnej suroviny predpokladajú dodanie ďalšej energie na výrobu finálneho produktu, a tým aj vznik nákladov na ďalšie spracovanie SGC pred jeho finálnym využitím resp. likvidáciou.

Cieľom tohto technického riešenia je navrhnúť spôsob likvidácie a použitie vylúhovanej mletej kávy pri minimálnych ďalších nákladoch spojených s úpravou SGC, pričom by bol maximálne využitý energetický potenciál SGC.

Podstata technického riešenia

Uvedený cieľ sa dosiahne spôsobom likvidácie vylúhovanej mletej kávy podľa tohto riešenia. Splnenie uvedeného cieľa sa tiež dosiahne použitím vylúhovanej mletej kávy pre proces výroby cementu v cementárskej rotačnej peci.

Spôsob likvidácie vylúhovanej mletej kávy podľa tohto riešenia spočíva v tom, že vylúhovaná mletá káva (SGC) sa vysuší na obsah vlhkosti do 2 % hmotnostných, potom sa pridá do paliva alebo zmesi palív pre cementársku rotačnú pec v obsahu do 50 % celkovej spotreby tepla na výpal slinku a následne sa spáli pri výpale slinku v cementárskej rotačnej peci.

SK 7123 Υ1

Podľa druhého aspektu tohto technického riešenia sa vylúhovaná mletá káva (SGC) použije pre proces výroby slinku v cementárskej rotačnej peci ako palivo v zmesi s konvenčnými palivami používanými pri výrobe slinku alebo v zmesi s konvenčnými a alternatívnymi palivami používanými pri výrobe slinku, do obsahu 50 % celkovej spotreby tepla na výpal slinku.

Významnou výhodou navrhovaného spôsobu a použitia podľa tohto technického riešenia je to, že SGC je možné spotrebovať vo veľkých množstvách bez toho, aby bola nutná akákoľvek podstatná úprava SCG, okrem vysušenia, pričom po využití, spálení, SGC v procese výroby slinku nezostáva žiadny pevný zostatok a tiež dochádza prakticky k dokonalej likvidácii všetkých zložiek SGC, ktoré predstavujú riziko pre životné prostredie. Sušenie SGC je naviac možné vykonať na jestvujúcich zariadeniach, pričom SGC je rovnako možné sušiť súčasne s ďalšími materiálmi, palivami, ktoré sa používajú pri výrobe slinku.

Výhody SGC po vysušení napr. v bubnovej alebo fluidnej sušiarni, alebo spolu s uhlím v mlynici uhlia, alebo spolu s čistiarenskými kalmi s využitím odpadového tepla z cementárskej rotačnej pece sú nasledovné:

- SGC je CO2 neutrálna biomasa,

- vysoká výhrevnosť, viac ako 5000 kcal/kg,

- zrnitosť spolu s obsahom prchavej zložky na spaľovanie v cementárňach spolu s konvenčnými a/alebo alternatívnymi palivami,

- veľmi nízky obsah popola znižuje vplyv na mineralógiu, resp. kvalitu slinku,

- možnosť zníženia zápachu a zlepšenie manipulovateľnosti iných biodegradovateľných palív, ako sú mäsokostná múčka, čistiarenské kaly a papierenské kaly vytvorením zmesi týchto palív s SGC.

Príklady uskutočnenia

Príklad 1

V cementárskej rotačnej peci s výkonom 3000 t/deň portlandského slinku sa spolu s konvenčným palivom spaľovala vysušená vylúhovaná mletá káva do 20 % celkovej spotreby tepla na výpal slinku. Polovica z množstva dodanej vylúhovanej mletej kávy bola dávkovaná do hlavného horáka a druhá polovica do predkalcinačného horáka. V rámci procesu výroby slinku došlo k úplnému spáleniu privedeného množstva vylúhovanej mletej kávy bez vplyvu spaľovanej vylúhovanej mletej kávy na mineralógiu slinku a emisie vypúšťané do ovzdušia.

Príklad 2

V cementárskej rotačnej peci s výkonom 3000 t/deň portlandského slinku sa spolu s konvenčným palivom spaľovala zmes alternatívnych biopalív, mäsokostnej múčky, suchých čistiarenských kalov, papierenských kalov a vysušenej vylúhovanej mletej kávy. Každé uvedené alternatívne palivo tvorilo 25 % hmotnostných tejto zmesi pričom táto zmes tvorila 60 % celkovej spotreby tepla na výpal slinku. 40 % hmotnostných z uvedenej zmesi alternatívnych palív bolo dávkovaných do kalcinačného horáka a 60 % hmotnostných uvedenej zmesi bolo dávkovaných do predkalcinačného horáka. V rámci procesu výroby slinku došlo k úplnému spáleniu dodaného množstva vylúhovanej mletej kávy, bez vplyvu spaľovanej vylúhovanej mletej kávy na mineralógiu slinku a emisie vypúšťané do ovzdušia.

Zmiešaním vylúhovanej mletej kávy uvedenými alternatívnymi palivami sa naviac podstatne znížil zápach týchto alternatívnych palív bioaktívnym pôsobením vylúhovanej mletej kávy. Toto má nemalý vplyv na zlepšenie pracovného prostredia pre pracovníkov manipulujúcich s uvedenými alternatívnymi palivami.

Príklad 3

V cementárskej rotačnej peci s výkonom 1000 t/deň bieleho slinku sa spolu spaľovala zmes suchej vylúhovanej mletej kávy so zemným naftovým plynom, kde suchá vylúhovaná mletá káva tvorila 20 % celkovej spotreby tepla na výpal slinku. Zmes bola dávkovaná do hlavného horáka. V rámci procesu výroby slinku došlo k úplnému spáleniu dodaného množstva vylúhovanej mletej kávy, bez vplyvu spaľovanej vylúhovanej mletej kávy na mineralógiu slinku, pričom sa významne znížili emisie CO₂ pri energeticky náročnom výpale bieleho slinku.

Príklad 4

V cementárskej rotačnej peci s výkonom 1000 t/deň sulfoaluminát belitického slinku sa spolu s konvenčným palivom spaľovala zmes suchej vylúhovanej kávy a podrvenej gumy, pričom každé uvedené alternatívne palivo tvorilo 50 % hmotnostných zmesi, ktorá bola dávkovaná do hlavného horáka do 20 % celkovej spotreby tepla na výpal slinku. Spálením uvedenej zmesi v procese výroby slinku nedošlo k žiadnej zmene vlastností sulfoaluminát belitického slinku, pričom sa významne znížili emisie CO₂ aj z naturálneho kaučuku obsiahnutého v odpadovej gume.

SK 7123 Υ1

Príklad 5

Suchá vylúhovaná káva sa využije v spaľovacej komore ako teplovzdušný generátor na sušenie čistiarenských kalov na obsah vody do 10 % hmotnostných zo vstupnej vlhkosti cca 70 % hmotnostných. Potom sú spolu s vlhkým uhlím dávkované do mlynice uhlia, kde sú zomleté a vysušené v zmesi do 1 % hmotnostného. Následne sú dávkované do cementárskej rotačnej pece. Suchá vylúhovaná mletá káva dáva dostatočné teplo pre sušiaci proces bez negatívneho vplyvu popola a emisií vypúšťaných do ovzdušia, pričom emisie CO₂ z tejto biomasy nie sú započítané.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims

1. Spôsob likvidácie vylúhovanej mletej kávy, vyznačujúci sa tým, že sa vysuší na obsah vlhkosti do 2 % hmotnostných, potom sa pridá do paliva alebo zmesi palív pre cementársku rotačnú pec v obsahu do 50 % celkovej spotreby tepla na výpal slinku, a následne sa spáli v procese výroby slinku v cementárskej rotačnej peci.

2. Použitie vylúhovanej mletej kávy v procese výroby slinku v cementárskej rotačnej peci ako palivo na výpal slinku v zmesi s konvenčnými palivami alebo v zmesi s konvenčnými a alternatívnymi palivami do obsahu 50 % celkovej spotreby tepla na výpal slinku.