Analiza spalania pyłu węglowego w przedpalenisku cyklonowym

• Autorzy: Zarzycki R. , Kratofil M. , Pawłowski D. , Ścisłowska M. , Kobyłecki R. , Bis Z.

Warianty tytułu

EN

Analysis of pulverized coal combustion in the furnace cyclone

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono nowatorską koncepcję realizacji procesu spalania pyłu węglowego w przedpalenisku cyklonowym. Projekt przedpaleniska cyklonowego oraz przedstawione w pracy obliczenia numeryczne spalania pyłu węglowego zrealizowano w ramach Programu Strategicznego „Zaawansowane Technologie Pozyskiwania Energii". Koncepcja przedpaleniska umożliwia odrębne spalanie części lotnych i produktów zgazowania węgla oraz pozostałości koksowej. Taka realizacja procesu spalania pozwala na zmniejszenie obciążenia cieplnego komory przedpaleniska cyklonowego i umożliwia stosunkowo proste zabudowanie go w istniejącym lub nowo projektowanym kotle pyłowym, pozwalając jednocześnie na uzyskanie w przedpalenisku wysokich temperatur wymaganych ze względu na konieczność topnienia popiołu oraz umożliwiając redukcję emisji NO_x w porównaniu do „klasycznego" spalania w atmosferze powietrza. W przypadku oxyspalania pyłu węglowego spaliny opuszczające komorę spalania przedpaleniska cyklonowego charakteryzują się wysoką koncentracją CO₂, co jest korzystne ze względu na realizację procesów jego wychwytu i separacji. Przedstawione w pracy wyniki obliczeń numerycznych zawirowanego, wielofazowego przepływu ze spalaniem potwierdziły możliwości realizacji zakładanego rozdzielenia procesu spalania części lotnych i pozostałości koksowej, wskazując także dodatkowo na możliwość prowadzenia w przedpalenisku procesu zgazowania węgla.

EN

This paper presents a novel concept for the process of combustion of pulverized coal in a cyclone furnace. It offers the possibility of separate combustion of fuel volatiles and fixed carbon. This implementation allows for a reduction in the specific heat load in the furnace chamber and also for a coupling of the cyclone furnace both to the existing as well as to newly erected pulverized combustors. Compared to 'standard' air combustion, the oxycombustion process realized in the designed furnace provides sufficient conditions for melting of the fuel ash and for a reduction in emissions of NO_x. Since the flue gases at the outlet of the cyclone furnace contain a significant amount of CO₂, the carbon dioxide may quite easily be separated and transported to CO₂ storage facilities. The numerical calculations of the multiphase swirl flow combustion confirmed the advantages of the proposed furnace design and indicated favourable conditions for the coal gasification process.

Słowa kluczowe

PL

oxy-spalanie; palenisko cyklonowe; modelowanie numeryczne spalania

EN

oxycombustion; cyclone furnace; numerical modeling of combustion

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 16, z. 3
• Strony: 313--324
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Zarzycki R.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Częstochowa

autor

Kratofil M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Częstochowa

autor

Pawłowski D.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Częstochowa

autor

Ścisłowska M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Częstochowa

autor

Kobyłecki R.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Częstochowa

autor

Bis Z.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Częstochowa

Bibliografia

• ANSYS Fluent Theory Guide, 2011.
• BIS i in. 2011a - BIS Z., KOBYŁECKI R., ZARZYCKI R., 2011 - Analiza cieplno-przepływowa przedpaleniska cyklonowego w warunkach oxyspalania węgla. Raport wewnętrzny PStrateg 2/17/2011/Dz (etap 37) z dnia 01.05.2011, Częstochowa.
• BIS i in. 2012b - BIS Z., KOBYŁECKI R., ZARZYCKI R., 2012 - Opracowanie założeń konstrukcyjnych modelowego paleniska cyklonowego. Raport wewnętrzny PStrateg 2/13/2012/Dz (etap 37) z dnia 02.01.2012. Częstochowa. BIS i in. 2012c –
• BIS Z., KOBYŁECKI R., ZARZYCKI R., 2012 - Wstępne wyniki badania paliw. Raport wewnętrzny PStrateg 2/17/2011/Dz (etap 37) z dnia 01.05.2011, Częstochowa.
• CHEN i in. 2010 - CHEN L., GAZZINO M., GHONIEM A.F., 2010 - Characteristics of pressurized oxy-coal combustion under increasing swirl number. 35th International Technical Conference on Coal Utilization & Fuel Systems. Clearwater, Florida.
• CHMIELNIAK T., 2011 - Szanse i bariery rozwoju technologii energetycznych paliw kopalnych. Polityka Energetyczna t. 14, z. 2, 23-34.
• GRUDZIŃSKI Z., 2010 - Konkurencyjność wytwarzania energii elektrycznej z węgla brunatnego i kamiennego. Polityka Energetyczna t. 13, z. 2, 157-170.
• JURKIEWICZ J., ROSIŃSKI S., 1968 - Karbochemia. PWN, Warszawa.
• LASEK J., 2011 - Spalanie w tlenie a emisja tlenków azotu. Stan wiedzy i perspektywy badawcze. Energetyka nr 7(685), r. 64.
• Młodzi naukowcy dla Polskiej Nauki 10, Nauki inżynieryjne.
• NORMANN F., et al., 2009 - Emission control of nitrogen oxides in the oxy-fuel process. Progress in Energy and Combustion Science. 35(5), p. 385-397
• ORŁOWSKI i in. 1979 - ORŁOWSKI P., DOBRZAŃSKI W., SZWARC E., 1979 - Kotły Parowe - Konstrukcje i Obliczenia. Wydanie 3 Rozszerzone, Wyd. Naukowo-Techniczne, Warszawa. PAWŁOWSKI i in., 2013 –
• PAWŁOWSKI D., ZARZYCKI R., BIS Z., KOBYŁECKI R., KRATOFIL M., 2013 - Analiza przepływu gazu i paliwa w przedpalenisku cyklonowym. Mat. konferencyjne.
• SZUBA J., MICHALIK L., 1983 - Karbochemia. Wydawnictwo „Śląsk".
• TOPOROV i in. 2008 - TOPOROV D., BOCIAN P., HEIL P., KELLERMANN A., STADLER H., TSCHUN-KO S., FORSTER M., KNEER R., 2008 - Detailed investigation of a pulverized fuel swirl flame in CO2/O2 atmosphere. Combustion and Flame vol. 155, pp. 605-618.
• WICHLIŃSKI i in. 2012 - WICHLIŃSKIM., KOBYŁECKI R., BIS Z., 2012 - Przegląd metod ograniczenia emisji rtęci w elektrowniach podczas spalania paliw stałych. Polityka Energetyczna t 15, z. 4, 151-160.
• VASCELLARI M., CAU G., 2009 - Numerical simulation of pulverized coal oxycombustion with exhaust gas recirculation. Proceeding of CCT2009 Fourth International Conference on Clean Coal Technologies. Dresden, Germany.
• ZARZYCKI i in. 2013a - ZARZYCKI R., KRATOFIL M., PAWŁOWSKI D., ŚCISŁOWSKA M., KOBYŁECKI R., BIS Z., 2013a - Układ podawania paliwa do przedpaleniska cyklonowego. Złożono do druku.
• ZARZYCKI i in. 2013b - ZARZYCKI R., KRATOFIL M., PAWŁOWSKI D., ŚCISŁOWSKA M., KOBYŁECKI R., BIS Z., 2013b - Analiza wyników obliczeń numerycznych przepływu pyłu węglowego oraz gazu w palenisku cyklonowym. Złożono do druku.