Experimental investigation into coal-biomass-water fuels combustion in a circulating fluidized bed

• Autorzy: Kijo-Kleczkowska A. , Kosowska-Golachowska M. , Luckos A. , Środa K.

Warianty tytułu

PL

Badania eksperymentalne spalania paliw węglowo-biomasowo-wodnych w cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Coal upgrading processes (screening, washing etc.) generate large quantities of fine and ultra-fine coal particles usually in the form of coal-water slurries. Utilization of these waste-coals is a preferable option to their disposal and offers opportunities for adding value. Direct combustion of coal slurries can eliminate troublesome dewatering and drying processes. Combustion or co-combustion of coal slurries with other fuels (higher quality coal, biomass) in circulating fluidized-bed (CFB) boilers is the best option for their utilization. High combustion efficiencies can be achieved provided that the combustion process is properly designed to take into account the unique properties of the fuel. Because biomass is considered as a carbon-neutral fuel, co-combustion of coal slurries with biomass can lower the CO2 footprint and decrease the cost of electricity. This paper describes the results of experiments carried out in a laboratory-scale CFB combustor with coal-biomass-water fuels. It has been found that the combustion time and ignition temperature decrease with an increase in the biomass content in the fuel and the superficial gas velocity.

PL

Niekorzystny bilans paliwowy naszego kraju powoduje nadmierne obciążenie środowiska, wywołane emisją NOx, SO2, CO2 i pyłów, a także powiększeniem powierzchni koniecznych na składowanie narastających stałych odpadów paleniskowych. Górnictwo, zmuszane dostarczać energetyce coraz lepsze paliwo, musi stosować głębsze wzbogacanie węgla. Powoduje to ciągły wzrost odpadów w postaci mułów poflotacyjnych. Najlepszą metodą utylizacji tych mułów jest ich spalanie w postaci zawiesin oraz współspalanie z innymi paliwami, prowadzone przede wszystkim w kotłach fluidyzacyjnych. Z drugiej strony, rozwój technologii wykorzystania biomasy na cele energetyczne daje szereg przyszłościowych korzyści. Biomasa jest jednym z najbardziej obiecujących źródeł energii odnawialnej w Polsce, a jej współspalanie z węglem znajduje w ostatnich latach coraz szersze zastosowanie, zarówno w Polsce, jak i na świecie. Praca podejmuje wyniki badań eksperymentalnych współspalania węgla z biomasą w postaci zawiesin w warunkach cyrkulacyjnej warstwy fluidalnej. Stwierdzono m.in. skrócenie czasu spalania paliwa oraz obniżenie temperatury jego zapłonu za pośrednictwem części lotnych, w miarę wzrostu zawartości biomasy w zawiesinie.

Słowa kluczowe

EN

coal-biomass-water fuels; fuels combustion; circulating fluidized bed

PL

paliwa węglowo-biomasowo-wodne; spalanie paliw; cyrkulacyjna warstwa fluidalna

• Wydawca: Mastermedia sp. z o.o.
• Czasopismo: Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 16, nr 2
• Strony: 85--92
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Kijo-Kleczkowska A.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Thermal Machinery, Armii Krajowej 21, 42-201 Czestochowa, Poland

autor

Kosowska-Golachowska M.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Thermal Machinery, Armii Krajowej 21, 42-201 Czestochowa, Poland

autor

Luckos A.

• Sasol Technology R&D, 1 Klasie Havenga Road, Sasolburg, PO Box 1, Sasolburg 1947, South Africa

autor

Środa K.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Thermal Machinery, Armii Krajowej 21, 42-201 Czestochowa, Poland

Bibliografia

• 1. Basu P., Fraser S.A. 1991. Circulating Fluidized Bed Boilers. Design and Operations, Butterworth-Heinemann, USA.
• 2. Grace J.R., Knowlton T.M., Avidan A.A. 1997. Circulating Fluidized Beds. Chapman  Hall, London.
• 3. Gajewski W., Kijo-Kleczkowska A. 2007. Co-combustion of coal and biomass in the fluidized bed. Archives of Thermodynamics, 28, 63–77.
• 4. Gajewski W., Kijo-Kleczkowska A., Leszczyński J. 2009. Analysis of cyclic combustion of solid fuels. Fuel, 88, 221–234.
• 5. Kijo-Kleczkowska A. 2011. Analysis of cyclic combustion of coal-water suspension. Archives of Thermodynamics, 32, 45–75.
• 6. Arena U., Cammarota A., Massimilla L., Siciliano L., Basu P. 1990. Carbon attrition during the combustion of a char in a circulating fluidized bed. Combustion Science and Technology, 73, 383–394.
• 7. Chirone R., Massimilla L. 1989. The application of Weibull theory to primary fragmentation of a coal during devolatilization. Powder Technology, 57, 197–212.
• 8. Kijo-Kleczkowska A. 2010. Analysis of the co-combustion process of coal-water slurries and biomass. Archives of Mining Sciences, 55, 487–500.
• 9. Kijo-Kleczkowska A. 2011. Combustion of coal–water suspensions. Fuel, 90, 865–877.
• 10. Boylu F., Dincer H., Atesok G. 2004. Effect of coal particle size distribution, volume fraction and rank on the rheology of coal-water slurries. Fuel Processing Technology, 85, 241–250.
• 11. Chan K.K. 1994. Pilot-scale combustion tests on coal-water mixtures with reference to particle agglomeration. Fuel, 73, 1632–1637.
• 12. Dunn-Rankin D., Hoornstra J., Gruelich F.A., Holve J. 1987. Combustion of coal-water slurries. Evolution of particle size distribution for coals of different rank. Fuel, 66, 1139–1145.
• 13. Liu G.E., Law C.K. 1986. Combustion of coal-water slurry droplets. Fuel, 65, 171–175.
• 14. Son S.Y., Kim K.D. 1998. Effect of coal particle size on coal-water slurry (CWS) atomization. Atomization and Sprays, 8, 503–519.
• 15. Środa K., Kijo-Kleczkowska A., Otwinowski H. 2013. Metody utylizacji osadów ściekowych. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 15, 2, 33-50.
• 16. Atesok G., Ozer M., Burat F., Atesok H.D. 2012. Investigation on interaction of combustion parameters of coal-water mixtures used in fluidized bed combustor. International Journal of Coal Preparation and Utilization, 32, 57–68.
• 17. Polański Z. 1984. Design of experiments in technics. PWN, Warsaw (in Polish).
• 18. Gajewski W., 1996-1998. Investigation of combustion mechanism of coal particles in the circulating fluidized bed. Czestochowa University of Technology, Report No. 8T10 044 10.