Conversion of diethylamine into nitrogen oxides during combustion in chemically active fluidized bed

• Autorzy: Kowarska B. , Żukowski W. , Baron J.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2015.9(1)013

Warianty tytułu

PL

Konwersja dietyloaminy do tlenków azotu podczas spalania w aktywnym chemicznie złożu fluidalnym

• Konferencja: ECOpole’14 Conference (15-17.10.2014, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Combustion processes of gaseous fuel (propane) without and with addition of various amounts of diethylamine in fluidized bed, made of chemically active calcium oxide, were run and studied. On the basis of registered temperature, dynamic pressure in reaction zone and composition of exhaust fumes, analysis of diethylamine conversion into nitrogen oxides and its influence on kinetics of propane combustion process was carried out. The complexity of solid fuels (alternative or biomass which can contain large amount of nitrogen compounds in a form of amines, heterocyclic compounds, amino acids etc.) combustion caused that at this phase of researches, incineration of gaseous fuel was run. Amine was dosed into the reaction zone in such amounts, which could give similar nitrogen oxides concentration in exhaust fumes, to those registered from combustion of alternative fuels with high nitrogen content (circa: 900, 1800, 3250 ppm). Results of experimental works revealed that up to 78% of nitrogen compound was converted to NxOy. The conversion rate was higher when greater amounts of (C2H5)2NH were dosed into reaction zone. The main nitrogen oxide created within combustion was nitric oxide, which constituted more than 95% of total NxOy. The remaining amount of amine was converted into nitrogen. (C2H5)2NH influenced on kinetics of the propane combustion process in noticeable way, but this impact was also limited. Diethylamine and products of its conversion, such as radicals present in the combustion zone, influenced on oxidization reactions of carbon monoxide and volatile organic compounds.

PL

Przeprowadzono i przeanalizowano procesy spalania paliwa gazowego (propanu) bez oraz z dodatkiem różnych ilości dietyloaminy, w złożu fluidalnym zbudowanym z chemicznie aktywnego tlenku wapnia. Na podstawie temperatury, ciśnienia dynamicznego w strefie reakcji oraz składu spalin dokonano analizy procesów konwersji dietyloaminy do tlenków azotu i jej wpływu na kinetykę procesu spalania propanu. Złożoność procesu spalania paliw stałych (alternatywnych lub biomasy, które mogą zawierać wysoką ilość związków azotu w postaci amin, związków heterocyklicznych, aminokwasów itp.) spowodowała, że na tym etapie badań zdecydowano się na przeprowadzenie spalania paliwa gazowego. Aminę dozowano do strefy reakcyjnej w takich ilościach (około: 900, 1800, 3250 ppm), które mogłyby dawać stężenia tlenków azotu w spalinach podobne do rejestrowanych podczas spalania paliw alternatywnych o dużej zawartości azotu. Wyniki badań wykazały, że do 78% związku azotowego ulegało konwersji do NxOy. Stopień konwersji był większy, gdy większe ilości (C2H5)2NH dozowano do strefy reakcji. Głównym tlenkiem azotu utworzonym podczas spalania był tlenek azotu(II), który stanowił ponad 95% całkowitej ilości NxOy. Pozostała amina była przekształcana do azotu. Stwierdzono zauważalny, ale ograniczony wpływ (C2H5)2NH na kinetykę procesu spalania propanu. Dietyloamina i produkty jej konwersji, takie jak rodniki obecne w strefie spalania, wpływały na reakcje utleniania tlenku węgla i lotnych związków organicznych.

Słowa kluczowe

EN

nitrogen oxides emission; fluidised bed combustion; alternative fuels combustion; biomass combustion

PL

emisja tlenków azotu; spalenie w złożu fluidalnym; spalanie paliw alternatywnych; spalanie biomasy

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 9, No. 1
• Strony: 103--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., wykr.

Twórcy

autor

Kowarska B.

• Faculty of Chemical Engineering and Technology, Cracow University of Technology, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków, Poland, phone [phone] (97/66/09)

autor

Żukowski W.

• Faculty of Chemical Engineering and Technology, Cracow University of Technology, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków, Poland, phone [phone] (97/66/09)

autor

Baron J.

• Faculty of Chemical Engineering and Technology, Cracow University of Technology, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków, Poland, phone [phone] (97/66/09)

Bibliografia

• [1] Petersen I, Werther J. Chem Eng Process.: Process Intensification. 2005;44:717-736. DOI:10.1016/j.cep.2004.09.001.
• [2] Bachmaier F, Eberius KH, Just T. Combust Sci Technol. 1973;7:77-84. DOI: 10.1080/00102207308952345.
• [3] Baron J, Bulewicz EM, Żukowski W, Kandefer S, Pilawska M. Combust Flame. 2002;128:410-421. DOI:10.1016/S0010-2180(01)00359-5.
• [4] Bartok W, Sarofim AF. Fossil Fuel Combustion: A Source Book. New York: John Wiley & Sons Inc; 1991.
• [5] Fenimore CP. Symp (Int.) Combust. 1971;13:373-380. DOI: 10.1016/S0082-0784(71)80040-1.
• [6] Fenimore CP, Jones GW. Symp (Int.) Combust. 1961;8:127-133. DOI: 10.1016/S0082-0784(06)80494-7.
• [7] Glassman I. Combustion, Third Edition. New York: Academic Press; 1996.
• [8] Konnov AA, Dyakov IV. Proc Combustion Inst. 2009;32:319-326. DOI: 10.1016/j.proci.2008.07.020.
• [9] Miller JA, Bowman CT. Prog Energy Combust Sci. 1989;15:287-338. DOI: 10.1016/0360-1285(89)90017-8.
• [10] Zel'dovich YaB, Raizer YuP. Physics of Shock Waves and High-Temperature Hydrodynamic Phenomena. Mineola, NY: Dover Publications; 2002.
• [11] Okasha F, Zaater G, El-Emam S, Awad M, Zeidan E. Fuel. 2014;133:143-152. DOI: 10.1016/j.fuel.2014.05.015.
• [12] Bonn B, Pelz G, Baumann H. Fuel. 1995;74:165-171. DOI: 10.1016/0016-2361(95)92650-U.
• [13] Díaz-Ramírez M, Sebastián F, Royo J, Rezeau A. Appl Energy. 2014;115:360-373. DOI:10.1016/j.apenergy.2013.11.011.
• [14] Duan D, Chyang C, Wen J, Tso J. J Environ Sci. (China) 2013;25:1841-1846. DOI:10.1016/S1001-0742(12)60257-5.
• [15] Hayhurst AN, Lawrence AD. Combust Flame. 1996;105:511-527. DOI: 10.1016/0010-2180(95)00219-7.
• [16] Hou X, Zhang H, Yang S, Lu J, Yue G. Chem Eng J. 2008;140:43-51. DOI: 10.1016/j.cej.2007.08.033.
• [17] Konttinen J, Kallio S, Hupa M, Winter F. Fuel. 2013;108:238-246. DOI: 10.1016/j.fuel.2013.02.011.
• [18] Lucassen A, Labbe N, Westmoreland PR, Kohse-Höinghaus K. Combust Flame. 2011;158:1647-1666. DOI: 10.1016/j.combustflame.2011.02.010.
• [19] Lucassen A, Zhang K, Warkentin J, Moshammer K, Glarborg P, Marshall P, et al. Combust Flame. 2012;159:2254-2279. DOI: 10.1016/j.combustflame.2012.02.024.
• [20] Svoboda K, Pohořelý M. Fuel. 2004;83:1095-1103. DOI: 10.1016/j.fuel.2003.11.006.
• [21] Żukowski W. Combust Flame. 2001;125:1075-1082. DOI: 10.1016/S0010-2180(01)00229-2.
• [22] Żukowski W. Combust Flame. 2002;130:15-26. DOI: 10.1016/S0010-2180(02)00357-7.