Perspektywy wykorzystania biomasy stałej i RDF w ciepłownictwie

• Autorzy: Rajczyk Rafał

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2024.2.2

Warianty tytułu

EN

Prospects for the utilization of solid biomass and RDF in district heating

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule analizowano możliwości zastosowania trzech wybranych paliw w ciepłownictwie. Biomasę stałą reprezentowały pelet ze słomy agro oraz PKS (palm kernel shell), badaniom poddano również paliwo alternatywne - RDF. We wprowadzeniu omówiono ogólnie wykorzystanie biomasy i paliw alternatywnych do wytwarzania ciepła, przedstawiono też sytuację rynkową ze szczególnym uwzględnieniem ilości biomasy wykorzystywanej obecnie w Polsce oraz międzynarodowej wymiany handlowej. Dla paliwa importowanego - PKS omówiono procesy transportu i ich wpływ na uzyskiwane efekty ekologiczne. W dalszej części pracy analizowano własności fizyko-chemiczne badanych paliw oraz ich popiołów. Przedstawiono skład chemiczny, charakterystyczne temperatury popiołu oraz wyznaczono wybrane wskaźniki eksploatacyjne, do których przydatności w prognozowaniu problemów eksploatacyjnych odniesiono się w dalszej części pracy. Paliwa spalane były w technologii fluidalnej, która po technologii rusztowej jest drugą z kolei powszechnie wykorzystywaną w ciepłownictwie, a jedną z jej najważniejszych zalet jest elastyczność paliwowa. Wykonano badania emisyjno-eksploatacyjne na stanowisku laboratoryjnym z warstwą fluidalną. Określono zawartości poszczególnych składników gazów spalinowych, dokonano również analizy procesów aglomeracji materiału warstwy i popiołu dennego. Przeprowadzone badania wykazały, że oba paliwa oparte o biomasę stałą cechują się korzystnymi właściwościami i są predysponowane do wykorzystania w ciepłownictwie. Z kolei przy spalaniu RDF należy zwrócić uwagę na możliwość powstawania problemów eksploatacyjnych, związanych przede wszystkim ze znaczącą zawartością chloru.

EN

The article discusses the possibilities of using three selected fuels in district heating. Solid biomass was represented by agro straw pellets and PKS (palm kernel shell), and an alternative fuel - RDF - was tested as well. The introduction deals with the use of biomass and alternative fuels for heat generation in general, and presents the market situation with particular emphasis on the amount of biomass currently used in Poland and international trade. For the imported fuel - PKS, transport processes and their impact on the achieved ecological effects were discussed. The following section presents the physical and chemical properties of the tested fuels and their ashes. The chemical composition, characteristic temperatures of the ash were presented, and selected operational indices were determined, the usefulness of which in predicting operational problems is referred to later. The fuels were combusted in fluidized bed technology, which, after grate technology, is the second most commonly used in district heating, and one of its most important advantages is fuel flexibility. Emission and operational tests were performed on a laboratory rig with a fluidized bed. The contents of individual components of exhaust gases were determined, and the agglomeration processes of the bed material and bottom ash were analyzed. The conducted research showed that both fuels based on solid biomass have favourable properties and are suitable for use in heating. In turn, when burning RDF, attention should be paid to the possibility of operational problems, primarily related to the significant chlorine content.

Słowa kluczowe

PL

spalanie; biomasa stała; warstwa fluidalna; paliwa alternatywne; ciepłownictwo

EN

combustion; solid biomass; fluidized bed; alternative fuels; district heating

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 2
• Strony: 20--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., fot., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Rajczyk Rafał

• Politechnika Częstochowska, Wydział Infrastruktury i Środowiska, Katedra Zaawansowanych Technologii Energetycznych

• https://orcid.org/0000-0002-3786-4692

Bibliografia

• [1] Pronobis M., Kalisz S., Majcher J., Wasylów J., Sołtys J., Możliwości zastosowania biomasy w ciepłownictwie ze szczególnym podkreśleniem biomasy AGRO jako paliwa zastępującego węgiel z uwzględnieniem aspektów ekonomicznych i technicznych, Instal, 2020, 3, s. 17-25, DOI: 10.36119/15.2020.3.2
• [2] Walczak T., Ciepłownia przyszłości czyli system ciepłowniczy z OZE - projekt realizowany z udziałem NCBR w Lidzbarku Warmińskim, XX Konferencja Techniczna Izby Gospodarczej Ciepłownictwo Polskie, Warszawa 16-17 listopada 2023
• [3] Energia ze źródeł odnawialnych w 2022 r. Główny Urząd Statystyczny, Rzeszów 2023
• [4] Solid biofuels barometer 2023, Eur’observer, www.eurobserver.org
• [5] Energetyka cieplna w liczbach, Opracowanie URE, Warszawa 2022, www.ure.gov.pl
• [6] FAOSTAT, www.faostat.org
• [7] www.futuremetrics.com
• [8] Gradziuk P., Gradziuk B., Trocewicz A., Jendrzejewski B., Potential of Straw for Energy Purposes in Poland-Forecasts Based on Trend and Causal Models, Energies, 2020, 13(19), DOI: 10.3390/en13195054
• [9] Jamrożak P., Potencjał Rynku biomasy w Polsce, Magazyn Biomasa - Raport Biomasa w Polsce 2022/2023, s. 26-33, www.magazynbiomasa.pl
• [10] Ikubanni P.P., Oki M., Adeleke A.A., Adediran A.A., Adesina O.S., Influence of temperature on the chemical compositions and microstructural changes of ash formed from palm kernel shell, Results in Engineering, 2020, 8, DOI:10.1016/j.rineng.2020.100173
• [11] Ikumapayi O.M., Akinlabi E.T., Composition, characteristics and socioeconomic benefits of palm kernel shell exploitation-an overview, Journal of Environmental Science and Technology, 2018, 11, s. 220-232, DOI: 10.3923/jest.2018.220.232
• [12] Hardjasaputra H., Fernando I., Indrajaya J., Cornelia M., Rachmansyah R., The Effect of Using Palm Kernel Shell Ash and Rice Husk Ash on Geopolymer Concrete, MATEC Web of Conferences, 2018, 251, DOI: 10.1051/matecconf/201825101044
• [13] Poskurina S., Junginger M., Heinimö J., Tekinel B., Vakkilainen E.K., Global biomass trade for energy - Part 2: Production and trade streams of wood pellets, liquid biofuels, charcoal, industrial roundwood and emerging energy biomass: biomass trade for energy, Biofuels Bioproducts and Biorefinering, 2018, 13(9), DOI:10.1002/bbb.1858
• [14] Sato I., Aikawa T., Goh C.S., Kayo C., Life‐Cycle Greenhouse Gas Emissions in Power Generation Using Palm Kernel Shell, GCB Bioenergy, 2022, 14, s. 875-892, DOI: 10.1111/gcbb.12950
• [15] 19. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/2001 z dnia 11 grudnia 2018 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych
• [16] Rajczyk R., Import biomasy z krajów pozaeuropejskich, Magazyn Biomasa, 2015, 4(11), s. 9-13
• [17] Bień J., Production and use of waste-derived fuels in Poland: current status and perspectives, Production Engineering Archives, 2021, 7, s. 36-41, DOI: 10.30657/pea.2021.27.5
• [18] Dz.U. z dn. 14 czerwca 2016r. poz. 847, Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 8 czerwca 2016 r. w sprawie warunków technicznych kwalifikowania części energii odzyskanej z termicznego przekształcania odpadów, do energii wytworzonej z OZE, www.isap.sejm.gov.pl
• [19] Smorąg H., Stelmach S.: Ciepłownie na RDF. Czy to się opłaca? Nowa Energia, 2021, 2 (78), s. 12-16
• [20] Sobieraj J., Kalisz S., Wpływ dodatków paliwowych na emisję tlenków azotu przy spalaniu biomasy agrarnej, Instal, 2021, 3, s. 22-15, DOI: 10.36119/15.2021.3.2
• [21] Rybak W. Spalanie i współspalanie biopaliw stałych, 2006, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• [22] García-Maraver A., Mata-Sanchez J., Carpio M., Jiménez J.A P., Critical review of predictive coefficients for biomass ash deposition tendency, Journal of The Energy Institute, 2017, 90, s. 214-228, DOI: 10.1016/j.joei.2016.02.002
• [23] Kaniowski W., Taler J., Wang X., Kalemba-Rec I., Gajek M., Mlonka-Mędrala A., Nowak-Woźny D., Magdziarz A., Investigation of biomass, RDF and coal ash-related problems: Impact on metallic heat exchanger surfaces of boilers, Fuel, 2022, 326, DOI: 10.1016/j.fuel.2022.125122
• [24] Dz.U. z dn. 22 października 2020r., Rozporządzenie Ministra Klimatu z dnia 24 września 2020 r. w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów, www.isap.sejm.gov.pl

Uwagi

Pracę współfinansowano z subwencji statutowej Wydziału Infrastruktury i Środowiska Politechniki Częstochowskiej.