The Impact of Micro Scale Combustion of Biomass Fuels on Environment

• Autorzy: Sornek K.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2016.23(2)18

Warianty tytułu

PL

Wpływ spalania biomasy w układach mikroskalowych na środowisko

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper shows the results of works aimed to determine the impact of biomass combustion in micro scale devices on the environment. The impact of burning conditions on the level of CO, CO2, SO2 and NOx emissions were determined using the stove-fireplace with accumulation. Based on the analysis of its typical operation (when incomplete combustion of CO has occurred), the air distribution system was modified and new control system, based on the PLC controller, was introduced. These modifications allowed to obtain a level of CO emission required by the Ecodesign Directive.

PL

W artykule przedstawione zostały wyniki badań, których celem było określenie wpływu spalania biomasy (drewna) w jednostkach mikroskalowych na środowisko naturalne. Badania przeprowadzone zostały na stanowisku badawczym wyposażonym w piec ceramiczny z wymiennikiem akumulacyjnym – urządzenie stanowiące połączenie typowego kominka z tradycyjnym piecem akumulacyjnym. Bazując na analizie typowej pracy piecokominka, podczas której następowało niezupełne spalanie węgla zawartego w biomasie i powstawanie tlenku węgla, opracowany został dodatkowy układ doprowadzania powietrza, który zlokalizowano na tylnej ścianie paleniska. W kolejnym kroku opracowano system kontrolno-pomiarowy, oparty na zastosowaniu sterownika PLC oraz własnego algorytmu sterującego, który rozwija możliwości standardowych regulatorów procesu spalania. Otrzymane wyniki obejmujące emisję CO, CO2, O2, SO2 i NOx pokazują, że wprowadzenie opisanych zmian pozwala na znaczącą redukcję wpływu spalania biomasy na środowisko naturalne (szczególnie w aspekcie emisji tlenku węgla).

Słowa kluczowe

EN

clean combustion; stove-fireplace with accumulation; biomass; micro scale systems

PL

czyste spalanie; piecokominek; biomasa; systemy mikroskalowe

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 23, nr 2
• Strony: 239--248
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Sornek K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Energy and Fuels, Department of Sustainable Energy Development, al. A. Mickiewicza 30, 30–059 Kraków, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

Bibliografia

• [1] Calvo AI, Tarelho LAC, Alves CA, Duarte M, Nunes T. Characterization of operating conditions of two residential wood combustion appliances. Fuel Processing Technol. 2014;126:222-232. DOI: 10.1016/j.fuproc.2014.05.001.
• [2] Obaidullah M, Dyakov IV, Thomassin JD, Duquesne T, Bram S, Contino F, De Ruyck J. CO Emission Measurements and Performance Analysis of 10 kW and 20 kW Wood Stoves. Energy Procedia. 2014; 61:2301-2306. DOI: 10.1016/j.egypro.2014.12.443.
• [3] Ozgen S, Cernuschi S, Giugliano M. Experimental evaluation of particle number emissions from wood combustion in a closed fireplace. Biomass Biśnergy. 2013;50:65-74. DOI: 10.1016/j.biombiś.2013.01.015
• [4] Bäfver LS, Leckner B, Tullin C. Particle emissions from pellets stoves and modern and old-type wood stoves. Biomass Biśnergy. 2011;35:3648-3655 DOI: 10.1016/j.biombioe.2011.05.027
• [5] Venturini E, Vassura A, Zanetti C, Pizzic A, Toscano G, Passarini F. Evaluation of non-steady state condition contribution to the total emissions of residential wood pellet stove. Energy. 2015;88:650-657. DOI: 10.1016/j.energy.2015.05.105.
• [6] Djurović D, Nemoda S, Repić B, Dakić D, Adzić M. Influence of biomass furnace volume change on flue gases burn out process. Renew Energy. 2015;76:1-6. DOI: 10.1016/j.renene.2014.11.007.
• [7] Gölles M, Reiter S, Brunner T, Dourdoumas N, Obernberger I. Model based control of a small-scale biomass boiler. Control Eng Practice 2014;22:94-102. DOI: 10.1016/j.conengprac.2013.09.012.
• [8] Butschbach, P.; Hammer F, Kohler H, Potreck A, Trautmann T. Extensive reduction of toxic gas emissions of firewood-fueled low power fireplaces by improved in situ gas sensorics and catalytic treatment of exhaust gas. Sensors Actuators B: Chemical 2009; 137:32-41. DOI: 10.1016/j.snb.2008.12.007.
• [9] Vicente ED, Duarte MA, Calvo AI, Nunes TF, Tarelho L, Alves CA. Emission of carbon monoxide, total hydrocarbons and particulate matter during wood combustion in a stove operating under distinct conditions. Fuel Processing Technol. 2015;131:182-192. DOI: 10.1016/j.fuproc.2014.11.021.
• [10] Vicente ED, Duarte MA, Tarelho L, Nunes TF, Amato F, Querol X, et al. Particulate and gaseous emissions from the combustion of different biofuels in a pellet stove. Atmosph Environ. 2015;120:15-27. DOI: 10.1016/j.atmosenv.2015.08.067.
• [11] Sornek K, Filipowicz M, Rzepka K. Study of clean combustion of wood in a stove-fireplace with accumulation. Journal of the Energy Institute, In Press, DOI: 10.1016/j.joei.2016.05.001
• [12] Sornek K, Filipowicz M, Rzepka K. The development of a thermślectric power generator dedicated to stove-fireplaces with heat accumulation systems. Energ Convers Menage, In Press. DOI: 10.1016/j.enconman.2016.05.091

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.