Problemy ze spalaniem agrobiomasy w kotłach grzewczych przeznaczonych do spalania peletów drzewnych

• Autorzy: Juszczak M. , Pałaszyńska K. , Szczechowiak E.

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2016.6.1

Warianty tytułu

EN

Problems of Agrobiomass Combustion in The Wood Pellet Heating Boilers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono problemy występujące podczas spalania pozostałości po produkcji rolnej w postaci peletów (słoma, siano, łuski słonecznika, łuski kawy itp.) w kotłach grzewczych o mocy ok. 25 kW, przeznaczonych do spalania peletów drzewnych. Problemy te wynikają z wysokiej temperatury w tych paleniskach (często przekraczającej 900°C). Taka temperatura jest odpowiednia dla spalania drewna. Popiół z agrobiomasy spieka się i topi w znacznie niższej tempe¬raturze, często poniżej 800°C, tworząc żużel, który utrudnia pracę paleniska, w wyniku czego wzrasta emisja produktów niezupełnego spalania: tlenku węgla i węglowodorów. Badane kotły nie są przystosowane do spalania peletów agrobiomasy. Proces spalania można nieco poprawić, gdy pelety z agrobiomasy są mieszane z peletami drzewnymi. Aby zapobiec tworzeniu się żużla należy proces spalania prowadzić w temperaturze 650°C-800°C, np. zwiększając strumień powietrza do spalania lub ograniczając strumień paliwa, co skutkuje zmniejszeniem sprawności cieplnej kotła. Zaprezentowano także testy spalania brykietów ze słomy żytniej, siana, miskantusa, itp. - niesuszonych w suszarniach (o wilgotności ok. 35-40%) w palenisku z ruchomym żeliwnym rusztem schodkowym w kotle o mocy 50 kW. W większości przypadków uzyskano dobre wyniki pod względem emisji tlenku węgla i węglowodorów.

EN

The paper presents difficulties that oceur during firing agricultural residues in form of pellets (straw, hay, sunflower husks, coffee husks, etc.) in 25 kW heating boilers designed for wood pellet combustion. The aforementioned difficulties result from high temperature in these furnaces (often exceeding 900°C), which is adequate for wood firing. Ash produced during agro-biomass combustion melts in much lower temperatures, often below 800°C, generating slag that obstructs furnace operation and as a result increases the emission of incomplete combustion products, namely carbon monoxide and hydrocarbons. The investigated boilers are not adjusted for agro-biomass pellet combustion. The combustion process can be slightly enhanced by mixing agro-biomass pellets with wood pellets. In order to avoid slag generation, the combustion should be conducted in the temperature in the furnace of 650-800°C, achieved for instance by increasing combustion air stream or reducing fuel stream, which results in limiting boiler heat efficiency. Also, firing non-kiln-dried (humidity: approximately 35-40%) rye straw briquettes, hay, miscanthus, etc. was tested in a cast iron reciprocating step grate of a 50 kW boiler, in most cases obtaining good results in terms of carbon monoxide and hydrocarbon emissions.

Słowa kluczowe

PL

agrobiomasa; spalanie; emisja; kocioł grzewczy

EN

agro biomass; combustion; emission; heating boiler

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 47, nr 6
• Strony: 215--223
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Juszczak M.

• Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Politechnika Poznańska

autor

Pałaszyńska K.

• Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Politechnika Poznańska

autor

Szczechowiak E.

• Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Biologa A., H.R. Paur, H. Seifert, K. Woletz. 2011. „Reduction of fine particie emission from small-scale wood combustion by use of electrostatic precipitation". 19th European Biomass conference and Exhibitions, Berlin, 6-10 June 2011.
• [2] Cichy W., M. Komorowicz. 2009. „Sprawozdanie z badań nr 25/2009. Analiza elementarna trzech próbek biomasy". Instytut Technologii Drewna. Poznań.
• [3] Garcia-Cuevas M.T., S.R. Suero, S. Nogales Delgado, I. Montero Puertas, J.I. Arranz Baria, CV. Rojas Moreno. 2011. „Effectivenes of blending process as a metod for modifing The thermal beha-vior and emission of olive and grape pomace during combustion". 19th European Biomass conference and Exhibitions, Berlin, 6-10 June 2011.
• [4] EN 14961-1. 2010. Solid biofuels - Fuel specification and classes-Part 1: General requirements.
• [5] Hardy T., A. Musialik-Piotrowska, J. Ciołek, K. Mościcki, W. Kordylewski. 2012. „Negative effects of biomass combustion and co-combustion in boilers", Environment Protection Engineering (1): 25-33.
• [6] Hartge E.U., T. Ogada, M. Saenger, Z. Siagi, J. Werther. 2000. „Combustion of agricultural residues". Progress in Energy and Combustion Science (26) : 1-27.
• [7] Juszczak M. 2002. Ekologiczne spalanie odpadów drzewnych. Badania przemysłowe ograniczania emisji tlenku węgla i tlenku azotu. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, seria Rozprawy nr 368.
• [8] Juszczak M. 2011. "Experimental study of CO, CxHy, NO, NOx and dust concentrations from aheat station supplied with rape cakes". Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska 13 (1): 39-50.
• [9] Juszczak M. 2011. "Pollutant concentrations from a heat station supplied with cherry stones". Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska 13 (2): 9-20.
• [10] Juszczak M. 2011. "Pollutant concentrations from a heat station fuelled with a wood pellet and coffee husk pellet mixture". Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska 13 (4): 51-58.
• [11] Juszczak M., K. Lossy. 2012. „Pollutant emission from a heat station supplied with agriculture biomass and wood pellet mixture". Chemical and Process Engineering 33: 231-242.
• [12] Juszczak M. 2016. Źródło ciepła małej mocy zasilane biomasą. Efektywność energetyczno-ekologiczna dla wybranych paliw. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, seria Rozprawy nr 531.
• [13] Juszczak M. 2016. Źródło ciepła małej mocy zasilane biomasą. Efektywność energetyczno-ekologiczna dla wybranych paliw, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, seria Rozprawy nr 533, ISSN 0551-6528.
• [14] Komorowicz M., H. Wróblewska, J. Pawłowski. 2009. „Skład chemiczny i właściwości energetyczne biomasy z wybranych surowców odnawialnych". Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych (40): 402-410.
• [15] Pronobis M. 2005. „Evaluation of the influence of biomass co-combustion on boiler furnace slagging by means of fusibility correlations". Biomass and Bioenergy (28): 375-383.
• [16] PN-EN-305-5. 2012. Kotły grzewcze na paliwa stałe z ręcznym i automatycznym zasypem paliwa o mocy nominalnej do 500 kW. Terminologia, wymagania, badania i oznakowanie.
• [17] PN-81/G-04513. 1981. Paliwa stałe. Oznaczanie ciepła spalania i obliczanie wartości opałowej.
• [18] Raznatovic M. 2010. „Redukcja emisji cząstek stałych w kominkach na biomasę" Bioenergy International Polska 19 (1). www. bioenergyinternational.corn.pl.
• [19] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 4 listopada 2014 r. w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów, Dz.U. z 2014 r., poz.1546.
• [20] Rybak W. 2006. Spalanie i współspalanie biopaliw stałych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.
• [21] Wopienka E., L. Carvalho, M. Ohman, M. Schwabl, W. Haslinger. 2011. „Evaluation of ash melting behaviour of solid biomass based on fuel analyses" 19th European Biomass Conference and Exhibition, Berlin, 6-10 June 2011.
• [22] Vassilev S.V, D. Baxter, L.K. Andersen, C.G. Vassileva. 2010. „An overview of The chemical composition of biomass". Fuel (89) : 913-933.
• [23] Verma V.K., S. Bram, G. Gautier. 2011. „Performance of domestic pellet boiler as a function of operational loads: Part-2". Biomass and Bioenergy (35): 272-279.
• [24] Verma V.K., S. Bram, F. Delattin, P. Laha, I. Vandendael, A. Hubin, J. De Ruyck. 2012. „Agro-pellets for domestic heating Boilers: Standard laboratory and Real life performance". Applied Energy (90): 17-23.
• [25] Verma V.K., S. Bram, F. Delattin, J. De Ruyck. 2013. „Real life performance of domestic pellet boiler Technologies as a function of operational loads: Acase study of Belgium". Applied Energy (101): 357-362.
• [26] Vicente E.D., M.A. Duarte, A.I. Calvo, T.F. Nunes, L. Tarelho, CA. Aloes. 2015. „Emission of karbon monoxide, total hydrocarbons and particular master during wood combustion in a stove operating under distinct conditions". Fuel Processing Technology (131): 182-192.

Uwagi

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