Nitrogen oxides emission reduction using sewage sludge gasification gas reburning process

• Autorzy: Werle S.

Identyfikatory

DOI

10.1515/eces-2015-0005

Warianty tytułu

PL

Obniżenie emisji tlenków azotu przy użyciu procesu reburningu gazem ze zgazowania osadów ściekowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Nitrogen oxides can be formed in various combustion systems. Strategies for the control of NOx emissions in hard coal boilers include the primary (during the combustion) and secondary measures (after combustion). Reburning is the one of the most attractive techniques for reducing NOx emissions. In the last several years, reburning technology has been widely studied but almost only in power engineering big load boilers. Nevertheless, NOx emission is an issue that needs to be considered for small capacity boilers as nitrogen oxides resulting from the combustion of any fossil fuels contribute to the formation of acid rain and photochemical smog, which are significant causes of air pollution. Poland is among the largest coal producing country in Europe. Due to this fact, coal fired boilers are very popular in power engineering and also in the municipal sector. Simultaneously, Poland is characterized by the lack of sewage sludge thermal treatment installation. Gasification is considered as a one of the most perspective method of thermal utilization any carbon-containing material. Syngas, which is the main product of gasification, can be used as a supplemental fuel to reduce the consumption of main fuel in boilers, and it has the potential to reduce NOx emissions. The paper proposes to link those two Polish features so the aim of the work is an experimental investigation of the reburning process of sewage sludge gasification gas in a small capacity domestic coal-fired boiler. The results obtained show how the addition of the reburning fuel influences on NOx reduction efficiency.

PL

Tlenki azotu mogą powstawać w wielu systemach spalania. Strategia ograniczania emisji tlenków azotu w kotłach węglowych obejmuje metody pierwotne (w trakcie spalania) oraz metody wtórne (po spalaniu). Reburning jest jedną z najbardziej atrakcyjnych metod ograniczania emisji tlenków azotu. W ostatnich latach technologia ta była przedmiotem wielu badań, ale głównie w kotłach energetycznych dużej mocy. Niemniej jednak, emisja tlenków azot dotyczy także kotłów mniejszych, gdyż stanowi ona istotne źródło powstawania kwaśnych deszczów i smogu. Polska należy do grupy krajów europejskich, gdzie węgla wydobywa się (i zużywa) dużo. Z tego powodu kotły węglowe są bardzo popularnymi jednostkami wytwórczymi. Jednocześnie Polska charakteryzuje się brakiem instalacji do termicznego zagospodarowania osadów ściekowych. Zgazowanie jest wymieniane jako jedna z najbardziej perspektywicznych metod przetwarzania substancji zawierającej węgiel, a produkowany w tym procesie gaz może być używany jako paliwo dodatkowe potencjalnie obniżające emisję tlenków azotu. W pracy zaprezentowano techniczne możliwość połączenia tych dwóch typowych dla Polski cech. Celem pracy jest zatem eksperymentalna analiza możliwości obniżenia emisji tlenków azotu z procesu spalania węgla w kotle małej mocy przy zastosowaniu gazu ze zgazowania osadów ściekowych. Wyniki pokazują, jak dodatek paliwa gazowego wpływa na efektywność redukcji NOx.

Słowa kluczowe

EN

gasification; nitrogen oxides emission; reburning process; coal-fired boiler

PL

zgazowanie; emisja tlenków azotu; reburning; kocioł węglowy

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 22, nr 1
• Strony: 83--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., tab., rys., fot.

Twórcy

autor

Werle S.

• Institute of Thermal Technology, Silesian University of Technology, ul. Konarskiego 22, 44-100 Gliwice, Poland, phone [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] Dąbrowska L, Rosińska A, Janosz-Rajczyk M. Arch Environ Prot. 2011;37(3):3-13.
• [2] Machnicka A, Grübel K, Rusin A. Ecol Chem Eng S. 2012;19:415-421. DOI: 10.2478/v10216-011-0031-x.
• [3] Davis RD. Water Environ J. 1996;10:65-69.
• [4] Lundin M, Olofsson M, Pettersson G, Zetterlund H. Resour Conserv Recy. 2004;41:255-278.
• [5] Buckley JC, Schwarz PM. Environ Monit Assess. 2003;84:111-127. DOI: 10.1023/A:1022847416139.
• [6] Meng X, de Jong W, Pal R, Verkooijen AHM. Fuel Process Technol. 2010;91:964-981. DOI: 10.1016/j.fuproc.2010.02.005.
• [7] Zhu W, Xu ZR, Li L, He C. Chem Eng J. 2011;171:190-196. DOI: 10.1016/j.cej.2011.03.090.
• [8] Morris M, Waldheim L. Waste Manage. 1998;19:557-594. DOI: 10.1016/S0956-053X(98)00146-9.
• [9] Norman F, Andersson K, Leckner B, Johnsson F. Prog Energ Combust. 2009;35:385-397. DOI:10.1016/j.pecs.2009.04.002.
• [10] Zeldovich YB. Acta Physicochim Urs. 1946;21:577-628.
• [11] Harding NS, Adams BR. Biomass Bioenerg. 2000;19:429-445. DOI: 10.1016/S0961-9534(00)00054-4.
• [12] Werle S. Arch Environ. Prot. 2012;38;81-89. DOI: 10.2478/v10265-012-0027-3.
• [13] Gimenez-Lopez J, Arnada V, Millera A, Bilbao R, Alzueta MU. Fuel Process Technol. 2011;9:582-589. DOI: 10.1016/j.fuproc.2010.11.014.
• [14] Wendt JOL, Sternling CV, Matovich MA. Fourteenth Symposium on Combustion, 881, Pittsburgh, PA: The Combustion Institute; 1972;882.
• [15] Takahashi Y, Sakai M, Kunimoto T, Ohme S, Haneda H, Kawamura T, Kaneko S. Proc of the 1982 Joint Symposium on Stationary NOx Control, EPRI Report No. CS-3182; 1983.
• [16] Folsom BA, Sommer TM, Payne R. AFRE-JFRC International Conference on Environmental Control of Combustion Processes, Honolulu: 1991.
• [17] Folsom BA. Fuel and Energy Abstracts. 1997;4:227. DOI: 10.1016/S0140-6701(97)84632-2.
• [18] Smoot LD. Prog Energ Combust. 1998;24: 409-501. DOI: S0360-1285(97)00032-4.
• [19] Lanigan EP, Golland ES, Rhine JM. Proc - International Gas Reburn Technology Workshop, Sweden: 1991;121-138.
• [20] Norman F, Andersson K, Leckner B, Johnsson F. Prog Energ Combust. 2009;35:385-397. DOI: 10.1016/j.pecs.2009.04.002.
• [21] Adams BR, Harding NS. Fuel Proces Technol. 1998;54:249-263. DOI:10.1016/S0378-3820(97)00072-6.
• [22] Frassoldati A, Faravelli T, Ranzi E. Int J Hydrogen Energ. 2007;32:3471-3485. DOI: 263510.1016/j.ijhydene.2007.01.011.
• [23] Abian M, Silva SL, Millera A, Bilbao R, Alzueta M. Fuel Proces Technol. 2010;91:1204-1211. DOI: 10.1016/j.fuproc.2010.03.034.
• [24] Rüdiger H, Greul U, Spliethoff H, Hein KRG. Fuel. 1997;76:201-205. DOI: 10.1016/S0016-2361(96)00233-5.
• [25] Spliethoff H, Greul U, Rüdiger H, Hein KRG. Fuel. 1996;75:560-564. DOI: 10.1016/0016-2361(95)00281-2.
• [26] Hardy T. Arch Spalania. 2003;2-4:33-49.
• [27] Carlin NT, Annamalai K, Harman WL, Sweeten JM. Biomass Bioenerg. 2009;33:1139-1157. DOI: 1700 10.1016/j.biombioe.2009.04.007.
• [28] Maly PM, Zamansky VM, Ho L, Payne R. Fuel. 1999;78:327-334. DOI: S0016-2361(98)00161-6.
• [29] Shen B, Yao Q, Xu X. Fuel Process Technol. 2004;85:1301-1315. DOI: 10.1016/j.fuproc.2003.09.005.
• [30] Khan AA, de Jong W, Jansens PJ, Spliethoff H. Fuel Process Technol. 2009;90:21-50. DOI: 10.1016/j.fuproc.2008.07.012.
• [31] Werle S, Wilk RK. Chem Eng Trans. 2012;29:715-720.
• [32] Dudziak M. Environ Prot Eng. 2012;38:5-17. DOI: 10.5277/epe120201.
• [33] Werle S, Dudziak M. Energies. 2014;7:462-476. DOI: 10.3390/en7010462.
• [34] Hardy T, Kruczek H. 1st International Scientific and Technical Conference, Energetyka. Wrocław: 2000