Wyniki badań laboratoryjnych i przemysłowych dyfuzyjnego palnika gazowego

• Autorzy: Wnęk Mariusz , Łudzień Robert , Gil Stanisław , Rozpondek Maciej

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2023.9.2

Warianty tytułu

EN

Results of the laboratory and industrial tests of diffusion gas burner

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W Polsce paliwa kopalne wykorzystywane są do produkcji energii elektrycznej i ciepła. Kluczowym aspektem przemysłowego wykorzystania urządzeń cieplnych jest emisja dwutlenku węgla do atmosfery, co może wpływać na efekt cieplarniany prowadzący do globalnego ocieplenia. Spalanie paliw gazowych również szkodzi środowisku, szczególnie w aspekcie emisji NO_x. Głównym celem pracy była analiza wyników testów badanego palnika dyfuzyjnego. Przeanalizowano również warunki, w których możliwe jest obniżenie poziomu stężeń NO_x. W artykule przedstawiono wyniki badań procesów spalania w gazowym palniku dyfuzyjnym stosowanym w przemysłowych urządzeniach cieplnych oraz w warunkach laboratoryjnych. Scharakteryzowano i przeanalizowano parametry techniczne, energetyczne i eksploatacyjne komór spalania w urządzeniach cieplnych. Określono wpływ stopnia zawirowania substratów spalania na stężenia NO_x w spalinach. Poszukiwano rozwiązania, które powinno być zastosowane w celu obniżenia poziomu stężeń NO_x, ponieważ może to prowadzić do innowacyjnego rozwiązania o pozytywnym wpływie na środowisko. W części dyskusyjnej wskazano, które rozwiązania analizowane w artykule są innowacyjne i podzielono je na innowacje procesowe i produktowe. W testowanym palniku dyfuzyjnym kąt zawirowania powietrza wynoszący 60° zapewnia najlepsze efekty ekologiczne w zakresie minimalizacji emisji NO_x. W typowych palnikach dyfuzyjnych preferowane są wysokie prędkości wypływu substratów (zwykle do 60 m/s). Większe prędkości wypływu (np. w palnikach szybkopłomieniowych) mogą prowadzić do nadmiernej emisji wibroakustycznej, która jest szkodliwa dla pracy i trwałości urządzenia. Efekty proekologiczne prezentowanej technologii są bardzo ważnym efektem praktycznym. Szczególnie w dzisiejszych czasach, gdy istnieje bardzo silna potrzeba zmniejszania negatywnego wpływu procesów produkcyjnych na środowisko, innowacje prowadzące do obniżenia stężeń NO_x mogą być postrzegane jako bardzo ważne dla biznesu.

EN

In Poland, fossil fuels are used to produce electricity and heat. A key aspect of the industrial use of thermal equipment is the emission of carbon dioxide into the atmosphere, which can affect the greenhouse effect leading to global warming. The combustion of gaseous fuels also harms the environment, particularly in terms of NO_x emissions. The main aim of the study was to analyze the test results of the innovative burner. The conditions under which NO_x concentrations can be reduced were also analyzed. The article presents the results of research on combustion processes in laboratory and operating conditions (hearth systems) in industrial thermal devices. Combustion planes of several categories of diffusion gas burners were studied under laboratory conditions. The technical, energetic and operational parameters of combustion chambers in thermal devices were characterized and analyzed. The influence of the degree of turbulence of the combustion substrates on NO_x concentrations in the flue gas was determined. They were looking for a solution that should be used to reduce NO_x concentrations, as this could lead to an innovative solution with a positive environmental impact. The discussion part indicates which solutions analyzed in the article are innovative and divides them into process and product innovations. In the diffusion burner tested, an air swirl angle of 60° provides the best environmental results in terms of minimizing NO_x emissions. In typical diffusion burners, high substrates discharge velocities (usually up to 60 m/s) are preferred. Higher outflow velocities (e.g., in fast-flame burners) can lead to excessive vibro-acoustic emissions, which are detrimental to the operation and durability of the device. The environmental effects of the presented technology are a very important practical effect. Especially nowadays, when there is a very strong need to reduce the negative impact of production processes on the environment. Innovations leading to lower NO_x concentrations can be seen as very important for the business.

Słowa kluczowe

PL

spalanie paliw; komora paleniskowa; urządzenie cieplne; palniki gazowe; stężenie NOx

EN

fuel combustion; combustion chamber; thermal device; gas burners; NOx concentration

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 9
• Strony: 26--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wnęk Mariusz

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Śląska, Katowice

• https://orcid.org/0000-0003-2485-7765

autor

Łudzień Robert

• AUMA Polska, Sosnowiec

autor

Gil Stanisław

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Śląska, Katowice

• https://orcid.org/0000-0003-3397-0620

autor

Rozpondek Maciej

• Politechnika Śląska (emeryt)

Bibliografia

• [1] Tomeczek J., Góral J., Ochman J., Ryrko S.: Przystosowanie rusztowego kotła węglowego do opalania gazem z odmetanowania kopalń. Energetyka, 2007, s. 796-800.
• [2] Raport: Rynek urządzeń grzewczych w Polsce w 2020 roku. Stowarzyszenie producentów i importerów urządzeń grzewczych w Polsce. Warszawa, kwiecień 2021.
• [3] Raport branżowy. Wytwarzanie i zaopatrywanie w parę wodną, gorącą wodę i powietrze do układów klimatyzacyjnych na dzień 31 grudnia 2019. Bank Ochrony Środowiska, Warszawa 2020.
• [4] https://www.cire.pl/item,144484,5,0,0,0,0,0,srednie-ceny-sprzedazy-ciepla-wytworzonego-w-jednostkach-wytworczych-niebedacych-jednostkamikogeneracji.html [dostęp 22.04.2023]
• [5] Gaz ziemny w procesie transformacji energetycznej w Polsce. Dolnośląski Instytut Studiów Energetycznych. Wrocław, listopad 2020. https://www.teraz-srodowisko.pl/media/pdf/aktualnosci/9514-Raport-DISE-Gaz-Ziemny.pdf [dostęp 22.04.2023]
• [6] https://ec.europa.eu/energy/topics/renewable-energy/directive-targets-and-rules/renewable-energy-directive_en [dostęp 22.04.2023]
• [7] Mirowski T., Mokrzycki E., Filipowicz M., Sornek K.: Charakterystyka wybranych technologii produkcji z biomasy w energetyce rozproszonej. Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk. 2018, nr 105, s. 63-74. https://se.min-pan.krakow.pl/pelne_teksty32/k32_zn105/k32zn105_mirowski-i-inni.pdf [dostęp 22.04.2023]
• [8] Xu M., Azevedo J. L. T., Carvalho M. G.: Modeling of a front wall fired utility boiler for different operating conditions. Computer Methods in Applied Mechanical Engineering 2021, 190 (28), s. 3581-3590.
• [9] Rozpondek M., Siudek M.: Pollution control technologies applied coal-fired power plant operation. Acta Montanistica Slovaca. Ročnik 14 (2009) čislo 2, s. 156-160.
• [10] Tomeczek J.: Zasady modelowania procesów cieplno-przepływowych. Matematyczne i fizyczne modelowanie zjawisk w procesach technologicznych. Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii Politechniki Śląskiej, Katowice 2006, s. 171-188.
• [11] Rozpondek M., Góral J.: Aspekty energetyczne zastosowania gazu z podziemnego zgazowania węgla. Przegląd Górniczy, 1/2014, s. 16-22.
• [12] Tomeczek J., Rozpondek M., Góral J.: Projekt strategiczny PBS-6/RIE6/2010 p.t.: „Zaawansowane technologie pozyskiwania energii”. Zadanie badawcze nr 5: „Opracowanie technologii pozyskiwania węgla dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii elektrycznej”.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).