Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The concept of an effective installation for burning methane from mine ventilation air

Mocek Piotr, Bialik Wojciech, Gil Stanisław, Hildebrandt Robert, Łudzień Robert

Instal

|

2025

|

nr 12

8--14

EN

This publication presents a concept for a system for utilizing methane contained in the ventilation air of hard coal mines. The developed system enables the conversion of methane’s chemical energy into electricity and usable cooling using well-known unit processes: adsorption, desorption, and combustion in a gas turbine, or in a turbine with an additional catalytic converter. A key element of the concept is the use of the chemical energy of ventilation air to regenerate the adsorption dryer and methane concentrator, which allows for high energy efficiency of the entire cycle. Calculations were performed for flow rates ranging from 82.900 m3n/h of air with a methane content of 0.7% by volume to 248.000 m3n/h of air with a CH4 content of 0.2% by volume. The installation, with a net capacity of 1.3 MW of electricity and 3.5 MW of cooling. allows for the utilization of an average of 691 kg/h of CH4 from ventilation air methane (VAM) and 314 kg/h of CH4 from methane drainage (CMM). These values correspond to a reduction in CH4 emissions of 5.2 Gg CH4/year from VAM and 2.4 Gg CH4/year from methane drainage gas, assuming 86% availability. Economic analysis showed that the payback period depends significantly on the method of calculating emission costs. In variants that take into account the cost of CO2 emissions and the effect of avoided methane emissions. The payback period can be shortened to less than 9 years. The obtained results confirm that the proposed technology is an effective solution to the problem of methane emissions in the mining industry. enabling the simultaneous production of electricity and cooling with a positive economic balance.

PL

W publikacji przedstawiono koncepcję instalacji do utylizacji metanu zawartego w powietrzu wentylacyjnym kopalń węgla kamiennego. Opracowany układ umożliwia przekształcenie energii chemicznej metanu w energię elektryczną i chłód użytkowy przy wykorzystaniu znanych procesów jednostkowych: adsorpcji, desorpcji oraz spalania w turbinie gazowej, względnie w turbinie z dodatkową częścią katalityczną. Kluczowym elementem koncepcji jest zastosowanie energii chemicznej powietrza wentylacyjnego do regeneracji osuszacza adsorpcyjnego i koncentratora metanu, co pozwala na osiągnięcie wysokiej efektywności energetycznej całego obiegu. Obliczenia przeprowadzono dla strumienia od 82 900 m3n/h powietrza o zawartości metanu 0.7% obj. do 248 000 m3n/h powietrza o zawartości 0.2% obj. CH4. Instalacja o mocy netto 1.3 MW energii elektrycznej i 3.5 MW chłodu pozwala na utylizację średnio do 691 kg/h CH4 metanu z powietrza wentylacyjnego (VAM) i 314 kg/h CH4 średnio z metanu z procesu odmetanowania (CMM). Wartości te odpowiadają redukcji emisji CH4 na poziomie 5.2 Gg CH4/rok z VAM i 2.4 Gg CH4/rok gazu z odmetanowania przy założeniu 86% dyspozycyjności. Analiza ekonomiczna wykazała, że okres zwrotu inwestycji zależy w znacznym stopniu od sposobu rozliczania kosztów emisji. W wariantach uwzględniających koszt emisji CO2 oraz efekt unikniętej emisji metanu, czas zwrotu może zostać skrócony poniżej 9 lat. Uzyskane wyniki potwierdzają, że proponowana technologia stanowi efektywne rozwiązanie problemu emisji metanu w górnictwie, umożliwiające równoczesne wytwarzanie energii elektrycznej i chłodu przy dodatnim bilansie ekonomicznym.

2

Nastawczy element pomiarowy strumienia płynu dla instalacji przemysłowych

Wnęk Mariusz, Gil Stanisław, Łudzień Robert

Instal

|

2024

|

nr 9

45--47

PL

W publikacji przedstawiono oryginalny sposób wykorzystania nastawczego elementu dławiącego, jako układu pomiarowego przy wyznaczaniu strumienia płynu w instalacjach przemysłowych. Będący w fazie badań układ pomiarowy jest zaawansowany technologicznie, co pozwala na wybieranie nastawy dla układu pomiarowego w sposób automatyczny. W celu zmniejszenia kosztów inwestycyjnych można zastosować układ wybierania mechanicznego. Do uzyskania odpowiedniego przepływu przy nastawach elementu pomiarowego niezbędne jest zastosowanie odpowiedniego zaworu regulacyjnego o właściwej charakterystyce sterującej.

EN

The publication presents an original method of using a regulating throttling element as a measuring system for determining the fluid flow in industrial installations. The measuring system being tested is technologically advanced, which allows for automatic selection of the measuring system setting. In order to reduce investment costs, a mechanical selection system can be used. To obtain the appropriate flow at the measuring element settings, it is necessary to use an appropriate control valve with appropriate control characteristics.

3

Wyniki badań laboratoryjnych i przemysłowych dyfuzyjnego palnika gazowego

Wnęk Mariusz, Łudzień Robert, Gil Stanisław, Rozpondek Maciej

Instal

|

2023

|

nr 9

26--31

PL

W Polsce paliwa kopalne wykorzystywane są do produkcji energii elektrycznej i ciepła. Kluczowym aspektem przemysłowego wykorzystania urządzeń cieplnych jest emisja dwutlenku węgla do atmosfery, co może wpływać na efekt cieplarniany prowadzący do globalnego ocieplenia. Spalanie paliw gazowych również szkodzi środowisku, szczególnie w aspekcie emisji NOx. Głównym celem pracy była analiza wyników testów badanego palnika dyfuzyjnego. Przeanalizowano również warunki, w których możliwe jest obniżenie poziomu stężeń NOx. W artykule przedstawiono wyniki badań procesów spalania w gazowym palniku dyfuzyjnym stosowanym w przemysłowych urządzeniach cieplnych oraz w warunkach laboratoryjnych. Scharakteryzowano i przeanalizowano parametry techniczne, energetyczne i eksploatacyjne komór spalania w urządzeniach cieplnych. Określono wpływ stopnia zawirowania substratów spalania na stężenia NOx w spalinach. Poszukiwano rozwiązania, które powinno być zastosowane w celu obniżenia poziomu stężeń NOx, ponieważ może to prowadzić do innowacyjnego rozwiązania o pozytywnym wpływie na środowisko. W części dyskusyjnej wskazano, które rozwiązania analizowane w artykule są innowacyjne i podzielono je na innowacje procesowe i produktowe. W testowanym palniku dyfuzyjnym kąt zawirowania powietrza wynoszący 60° zapewnia najlepsze efekty ekologiczne w zakresie minimalizacji emisji NOx. W typowych palnikach dyfuzyjnych preferowane są wysokie prędkości wypływu substratów (zwykle do 60 m/s). Większe prędkości wypływu (np. w palnikach szybkopłomieniowych) mogą prowadzić do nadmiernej emisji wibroakustycznej, która jest szkodliwa dla pracy i trwałości urządzenia. Efekty proekologiczne prezentowanej technologii są bardzo ważnym efektem praktycznym. Szczególnie w dzisiejszych czasach, gdy istnieje bardzo silna potrzeba zmniejszania negatywnego wpływu procesów produkcyjnych na środowisko, innowacje prowadzące do obniżenia stężeń NOx mogą być postrzegane jako bardzo ważne dla biznesu.

EN

In Poland, fossil fuels are used to produce electricity and heat. A key aspect of the industrial use of thermal equipment is the emission of carbon dioxide into the atmosphere, which can affect the greenhouse effect leading to global warming. The combustion of gaseous fuels also harms the environment, particularly in terms of NOx emissions. The main aim of the study was to analyze the test results of the innovative burner. The conditions under which NOx concentrations can be reduced were also analyzed. The article presents the results of research on combustion processes in laboratory and operating conditions (hearth systems) in industrial thermal devices. Combustion planes of several categories of diffusion gas burners were studied under laboratory conditions. The technical, energetic and operational parameters of combustion chambers in thermal devices were characterized and analyzed. The influence of the degree of turbulence of the combustion substrates on NOx concentrations in the flue gas was determined. They were looking for a solution that should be used to reduce NOx concentrations, as this could lead to an innovative solution with a positive environmental impact. The discussion part indicates which solutions analyzed in the article are innovative and divides them into process and product innovations. In the diffusion burner tested, an air swirl angle of 60° provides the best environmental results in terms of minimizing NOx emissions. In typical diffusion burners, high substrates discharge velocities (usually up to 60 m/s) are preferred. Higher outflow velocities (e.g., in fast-flame burners) can lead to excessive vibro-acoustic emissions, which are detrimental to the operation and durability of the device. The environmental effects of the presented technology are a very important practical effect. Especially nowadays, when there is a very strong need to reduce the negative impact of production processes on the environment. Innovations leading to lower NOx concentrations can be seen as very important for the business.

4

Problemy pomiarowe charakterystyki przepływowej przepustnicy motylkowej

Łudzień Robert, Wnęk Mariusz, Gil Stanisław

Instal

|

2022

|

nr 9

33--36

PL

W publikacji omówiono problemy pomiarowe charakterystyki przepływowej przepustnicy motylkowej pracującej w warunkach laboratoryjnych. Przyjęte procedury badawcze były prowadzone w przedziale kąta otwarcia przepustnicy od 10° do 45°. W procedurach badawczych wykorzystano różne nastawy stałej czasowej dla czujnika pomiarowego strumienia płynu w przedziale 0,1-10 s. Otrzymane wyniki badań wpływu stałej czasowej przepływomierza wskazują, jakie są konsekwencje niewłaściwego doboru przepływomierza i aktuatora do przemysłowej instalacji przepływowej i potwierdzają wyniki badań przeprowadzonych z zainstalowanym w instalacji zaworem kulowym [5]. Na postać charakterystyki znaczący wpływ ma stała czasowa przepływomierza i nie powinna być zbyt duża. Wzrastają wówczas różnice wskazań przepływu między fazą otwierania i zamykania przepustnicy. Z punktu widzenia sterowania najlepszym rozwiązaniem byłoby zastosowanie programowej funkcji uśredniającej przebiegi fazy otwierania i zamykania przepustnicy. Funkcja ta powinna być dobierana do rzeczywistej charakterystyki przepływowej i prawdopodobnie będzie mieć postać funkcji złożonej.

EN

The publication proposes measurement problems of the flow characteristic of a butterfly throttle operating in laboratory discusses. The adopted test procedures were carried out in the range of the throttle opening angle from 10° to 45°. Various settings of the time constant for the measurement sensor of the fluid flow in the range of 0.1-10 s were used in the test procedures. Test results for the influence of the flowmeter time constant indicate the consequences of improper selection of the flow meter and actuator for an industrial flow system and confirm the results carried out with a ball valve installed in the system [5]. The form of the characteristic is significantly influenced by the flowmeter time constant and it should not be too large. The differences in the flow indications between the opening and closing phases of the throttle then increase. From the control point of view, the best solution would be to use the software function averaging the course of the throttle opening and closing phase. This function should be matched to the real flow characteristic and will probably be a complex function.

5

Sterowanie programowe zaworem kulowym ze wspomaganiem regulacją PID

Łudzień Robert, Wnęk Mariusz, Gil Stanisław

Instal

|

2020

|

nr 9

26--29

PL

W publikacji zaproponowano metodę prowadzenia sterowania i regulacji w systemie przepływowym, w którym niewłaściwie dobrano przepływomierz i aktuator sterujący regulacyjnym zaworem kulowym lub niewłaściwie je zestrojono. Na podstawie wykonanych pomiarów przemysłowych i uzyskanych charakterystyk przepływowych, wskazano przyczynę powstania nietypowego zbioru danych oraz zaproponowano ogólne rozwiązanie. Po przeprowadzeniu badań stwierdzono, że zmniejszanie stałej czasowej przetwornika przepływomierza poprawia jakość pomiarową urządzenia (uzyskuje się znaczne zmniejszenie różnicy wskazań przebiegów otwarcia i zamknięcia dla charakterystyki przepływowej). Wydaje się wskazane, aby poza właściwą wartością stałej czasowej przetwornika przepływomierza, zastosować też „szybki” aktuator, a najlepiej zmiennoprędkościowy. Rozwiązaniem problemów sterowania i regulacji przy niewłaściwym doborze przepływomierza i aktuatora jest wyznaczenie tzw. funkcji programowej, a następnie wprowadzenie jej do sterownika lub systemu komputerowego. Sterowanie w układzie automatyki prowadzone jest wstępnie zgodnie z funkcją programową, a potem według regulacji PID.

EN

The publication proposes a solution of conducting control and regulation in the flow system, in which the flow meter and actuator controlling the regulating ball valve have been incorrectly selected or incorrectly adjusted. On the basis of the performed industrial measurements and the obtained flow characteristics, the reason for the creation of an atypical data set was indicated and a general solution was proposed. After the tests, it was found that reducing the time constant of the flowmeter transducer improves the measuring quality of the device (a significant reduction of the difference between the open and close waveforms for the flow characteristic is obtained). It seems advisable to use a “fast” actuator, preferably a variable speed actuator, in addition to the correct value of the time constant of the flowmeter converter. The solution to the problems of control and regulation with the wrong selection of the flow meter and actuator is the determination of the so-called programme function and then putting it into the controller or computer system. Control in the automation system is initially carried out according to the programme function, and then according to the PID regulation.

6

Digitalizacja i cyfryzacja zwiększa poziom bezawaryjnego funkcjonowania pipingu. Intensywniejsza praca instalacji

Bojkowski Maciej, Łudzień Robert

Instal

|

2019

|

nr 9

36--38

PL

AUMA Cloud stanowi łatwą w użyciu, interaktywną platformę do gromadzenia i oceny szczegółowych danych o wszystkich aktuatorach AUMA w danej instalacji. AUMA Cloud pozwala operatorom instalacji wykryć nadmierne obciążenia lub inne problemy na wczesnym etapie i podjąć działania naprawcze w odpowiednim czasie, aby zapobiec potencjalnym awariom.

EN

The AUMA Cloud provides an easy-to-use interactive platform to collect and assess detailed device information on all the AUMA actuators in a plant. The cloud allows plant operators to detect excessive loads or other problems at an early stage and take remedial action in time to prevent potential failures.

7

Badania charakterystyki przepływowej dla modelowego zaworu kulowego

Gil Stanisław, Wnęk Mariusz, Łudzień Robert

Instal

|

2019

|

nr 12

34--38

PL

W artykule opisano badania dynamiki charakterystyki przepływowej dla modelowego zaworu kulowego na stanowisku laboratoryjnym. W przeprowadzonych badaniach, wg wytypowanych procedur, wyznaczono wpływ prędkości napędu na rozważaną charakterystykę. Stwierdzono, że zastosowanie napędu „wolniejszego”, czyli o dłuższym czasie przejścia, zawęża charakterystykę w sensie zmniejszenia różnicy wskazań przepływu pomiędzy przebiegiem otwierania i zamykania zaworu. Dodatkowo wprowadzenie chwilowych zatrzymań napędu znacząco przybliża wskazania przepływu, aż do ich wyrównania dla przebiegu otwierania i zamykania. Zamiana aktuatora stałoprędkościowego na zmiennoprędkościowy znacząco poprawiłaby kształt charakterystyki przepływowej zaworu. W ustalonej procedurze badawczej rzeczywistej charakterystyki przepływowej, sprawdzono wpływ dynamiki przetwornika pomiarowego w przepływomierzu na przebieg tej charakterystyki. Wykazano, że im szybszy w działaniu jest przetwornik, tym bardziej przebieg rejestracji strumienia zbliża się do charakterystyki nominalnej zaworu.

EN

The investigations of the dynamics of the flow characteristics for the model ball valve at the laboratory unit are described in the paper. In the experiments, according to the selected procedures, the effects of the drive speed on the specific characteristics were determined. The use of a “slower” drive system (i.e. longer flow time) narrows the characteristics in terms of reduction of the difference in flow measures between the course of opening and closing of the valve. The interim stops additionally affect the flow measurements up to their equalization for the course of opening and closing (which is ensured by the variable speed actuator). In the specified test procedure of the dynamic characteristics of flow measurement, the effect of the flow meter measurement transducer on the characteristics course was assessed. It was observed that faster operation of the transducer results in closer records of fluid mass flow for the opening and closing procedures. The method of approximation of characteristics obtained and the principle of its use for control processes were also presented. The experiments clearly suggest the importance of proper adjustment of the measurement and control systems due to flow characteristics that essentially affect the process of flow technology system control.