Ocena możliwości i zagrożeń stosowania amoniaku jako potencjalnego paliwa

• Autorzy: Grzesiak D. , Popławski D. , Kędzior R. , Hałat A. , Falewicz P.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2015.9(1)029

Warianty tytułu

EN

Evaluation of opportunities and hazards of application of ammonia as a potential fuel

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

Abstrakty

PL

W dobie malejących zasobów surowców energetycznych oraz negatywnego wpływu produktów ich spalania na środowisko naturalne poszukuje się nowych, niekonwencjonalnych paliw. W ostatnich latach rozważa się amoniak jako potencjalne paliwo wolne od emisji CO2, umożliwiające pracę silników pneumatycznych z zapłonem iskrowym oraz ogniw paliwowych. Wzrost zainteresowania niekonwencjonalnymi paliwami w energetyce i transporcie stwarza potrzebę lepszego zrozumienia ich procesu spalania, a także zagrożeń związanych z obrotem oraz wykorzystaniem. W literaturze niezwykle trudno znaleźć eksperymentalne dane dla amoniaku, dotyczące jego palności oraz skłonności do wybuchu w warunkach zwiększonego ciśnienia i temperatury. Przykładem takich szczególnych danych są wyniki prac przeprowadzonych w ramach europejskiego projektu SAFEKINEX No. EVG1-CT-2002-00072. W projekcie przedstawiono wartości stężeniowych granic palności, maksymalnej szybkości narostu ciśnienia podczas wybuchu, maksymalnego ciśnienia wybuchu oraz indeksu deflagracji dla różnego rodzaju mieszanin gazowych. Wyniki pozwalają również na oszacowanie jednej z najważniejszych wielkości dla procesu spalania, jaką jest prędkość spalania. W pracy dokonano oceny amoniaku jako potencjalnego paliwa w odniesieniu do paliw konwencjonalnych. Wykorzystując dane z projektu SAFEKINEX, oszacowano także wartości prędkości spalania laminarnego amoniaku dla warunków podwyższonej temperatury 20, 100, 200, 250ºC przy ciśnieniu 1 i 5 bar.

EN

In an era of dwindling energy resources and the negative impact their combustion products on the environment are being looked for the new unconventional fuels. In the last years ammonia has been considered as the potential CO2 emission-free fuel, which is able to working with spark-ignition engines and fuel cells. The increased interest in unconventional fuels in the energy sector and transport creates the need for a better understanding of the combustion process as well as the risks connected with the turnover and application. In the literature it is extremely difficult to find experimental data for ammonia concerning flammability and prone to explosion at the elevated pressure and temperature. An example of such specific data are the results of the work carried out within the European project SAFEKINEX No. EVG1-CT-2002-00072. The project presented flammability limits, maximum pressure rise during explosion, maximum pressure of explosion and deflagration index for different kind of mixtures of gases. The results also allow for the estimation one of the most important value for combustion process - flame speed. In this work were made the evaluation of ammonia as potential fuel in comparison with the conventional fuels. Using the data from SAFEKINEX project were estimated values of laminar burning velocity ammonia at elevated temperature 20, 100, 200, 250ºC and pressure 1 and 5 bar.

Słowa kluczowe

PL

palność amoniaku; spalanie mieszanki amoniak-powietrze; prędkość spalania laminarnego

EN

ammonia flammability; burning ammonia-air mixtures; laminar burning velocity

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 9, No. 1
• Strony: 223--229
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., tab.

Twórcy

autor

Grzesiak D.

• Instytut Technologii Nieorganicznej i Nawozów Mineralnych, Politechnika Wrocławska, ul. Smoluchowskiego 25, 50-372 Wrocław, tel. [phone]

autor

Popławski D.

• Instytut Technologii Nieorganicznej i Nawozów Mineralnych, Politechnika Wrocławska, ul. Smoluchowskiego 25, 50-372 Wrocław, tel. [phone]

autor

Kędzior R.

• Instytut Technologii Nieorganicznej i Nawozów Mineralnych, Politechnika Wrocławska, ul. Smoluchowskiego 25, 50-372 Wrocław, tel. [phone]

autor

Hałat A.

• Instytut Technologii Nieorganicznej i Nawozów Mineralnych, Politechnika Wrocławska, ul. Smoluchowskiego 25, 50-372 Wrocław, tel. [phone]

autor

Falewicz P.

• Instytut Technologii Nieorganicznej i Nawozów Mineralnych, Politechnika Wrocławska, ul. Smoluchowskiego 25, 50-372 Wrocław, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Mercure J, Pollitt H, Chewpreecha U, Sala P, Foley A, Holden P, et al. En Policy. 2014;73:686-700. DOI: 10.1016/j.enpol.2014.06.029.
• [2] Zamfirescu C, Dincer I. Fuel Process Technol. 2009;90:729-737. DOI: 10.1016/j.fuproc.2009.02.004.
• [3] Hamje H, Hass H, Lonza L, Maas H, Reid A, Rose K, et al. EU renewable energy targets in 2020: Revised analysis of scenarios for transport fuels. Luxembourg: Publications Office of the European Union; 2014. DOI: 10.2790/1725.
• [4] Zamfirescu C, Dincer I. J Power Sourc. 2008;185:459-465. DOI: 10.1016/j.fuproc.2009.02.004.
• [5] Grzesiak D, Popławski D, Kędzior R, Falewicz P, Hałat A. Przem Chem. 2013;92(12):2241-2242.
• [6] U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, February 2014 http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/nitrogen/mcs-2014-nitro.pdf. (dostęp 22.09.2014).
• [7] Kothari R, Buddhi D, Sawhney R. Renew Sust Energ Rev. 2008;12:553-563. DOI: 10.1016/j.rser.2006.07.012.
• [8] Lan R, Irvine J, Tao S, Sci Rep. 2013;3:1145. DOI: 10.1038/srep01145.
• [9] Kędzior R, Głowiński J. Przem Chem. 2013;92(7):1300-1303.
• [10] Kędzior R, Grzesiak D, Popławski D, Głowiński J. Przem Chem. 2014;93(4):520-523. DOI: 10.12916/przemchem.2014.520
• [11] Duynslaegher C, Jeanmart H, Vandooren J. Fuel. 2010;89:3540-3545. DOI: 10.1016/j.fuel.2010.06.008.
• [12] Liu F, Shan D, Pan W, Li T, He H. Chinese J Catal. 2014;35:1438. DOI: 10.1016/S1872-2067(14)60048-6.
• [13] Durbin D, Malardier-Jugroot C. Int J Hydrogen En. 2013;38(34):14595-14617. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2013.07.058.
• [14] Yildiz B, Kazimi M. Int J Hydrogen Energ. 2006;31:77-92. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2005.02.009.
• [15] Duman S, Ozkar S. Int J Hydrogen Energ. 2013;38:180-187. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.10.041.
• [16] Air Products. Ammonia MSDS. http://avogadro.chem.iastate.edu/MSDS/NH3_gas.pdf. (dostęp 22.09.2014).
• [17] Greenberg M. Encyclopedia of Terrorist, Natural, and Man-made Disasters. Jones & Bartlett Learning. 2006.
• [18] Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM). Report on the experimentally determined explosion limits, explosion pressures and rates of explosion pressure rise - Part 2: ethane, ethylene, propane, n-butane, ammonia and carbon monoxide. SAFEKINEX No. EVG1-CT-2002-00072.
• [19] Kordylewski W, redaktor. Spalanie i paliwa. Wyd V poprawione i uzupełnione. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej; 2005.
• [20] Baczyńska T, Głowiński J, Hałat A. Przem Chem. 2007;86(11):1070-1074.
• [21] Hałat A. Oszacowanie indeksu deflagracji gazowej mieszaniny palnej [Praca doktorska]. Wrocław: Politechnika Wrocławska; 2014.
• [22] Dahoe A, de Goey L. J Loss Prevent Proc. 2003;16:457-478, DOI: 10.1016/S0950-4230(03)00073-1.
• [23] Lindborg A. Probability in Ammonia Refrigeration Risk. Assessment. Industrial Refrigeration Conference & Exhibition. 2009.
• [24] Lee J, Park J, Kwon O. Int J Hydrogen Energ. 2010;35(3):1054-1064, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2009.11.071.