Tlenowe spalanie węgla : badania kinetyki i mechanizmu spalania ciśnieniowego

• Autorzy: Babiński P. , Tomaszewicz M. , Topolnicka T. , Ściążko M. , Zuwała J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2015.4.2

Warianty tytułu

EN

Oxy-fuel combustion of coal : studies on kinetics and mechanism of pressurized combustion

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki kinetycznej analizy ciśnieniowego oksyspalania karbonizatów pochodzących z dwóch węgli o zróżnicowanym stopniu metamorfizmu: brunatnego Turów i kamiennego Janina. Przedstawiono uzasadnienie i problematykę podjętych badań nad ciśnieniowym oksyspalaniem węgla jako jednym z perspektywicznych rozwiązań technologicznych umożliwiających wdrażanie czystych technologii węglowych. Badania kinetyki oksyspalania prowadzono z wykorzystaniem ciśnieniowego analizatora termograwimetrycznego. Omówiono wpływ na szybkość procesu takich czynników, jak temperatura, ciśnienie całkowite i ciśnienie parcjalne tlenu. Uzyskane wyniki wykazały zróżnicowany wpływ wzrostu ciśnienia całkowitego i temperatury oraz pozytywny wpływ ciśnienia parcjalnego na reakcyjność paliw względem tlenu. Do opisu kinetyki procesów z powodzeniem zastosowano model kurczącego się rdzenia. Wyznaczono parametry kinetyczne, takie jak rząd reakcji względem ciśnienia parcjalnego O₂ i energia aktywacji dla różnych zakresów temperatury i trzech wartości ciśnienia całkowitego. Dane te są istotne przy projektowaniu nowych rozwiązań technologicznych do czystego spalania węgla, głównie w aspekcie właściwego projektowania komór spalania nowych kotłów realizujących proces oksyspalania ciśnieniowego lub przebudowy w tym kierunku istniejących kotłów węglowych.

EN

Bituminous coal and lignite samples were carbonized under N₂ at 1000°C for 30 min. The chars were studied for chem. compn., sp. surface, pore structure (N₂ adsorption) and kinetics of combustion under O₂/CO₂ (0.1–1.0 MPa) at 500–1000°C (mass loss rate). C conversion degree increased with increasing combustion temp., O₂ concn. And total pressure of the gas phase. The activation energy of the combustion decreased strongly with increasing combustion temp. range and the gas phase pressure. The combustion was diffusion-controlled, esp. at elevated temp. and pressure.

Słowa kluczowe

PL

spalanie węgla; oksyspalanie; karbonizat

EN

coal combustion; oxy-combustion; coal char

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 94, nr 4
• Strony: 450--456
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Babiński P.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, ul. Zamkowa 1, 41-803 Zabrze

autor

Tomaszewicz M.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

autor

Topolnicka T.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

autor

Ściążko M.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

autor

Zuwała J.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

Bibliografia

• 1. Energy Technology Perspectives. Scenarios & Strategies to 2050, International Energy Agency, Paris 2010.
• 2. J. Dubiński, A. Koteras, Przegl. Górn. 2012, 68, nr 12, 8.
• 3. J. Hong, G. Chaudhry, J. G. Brisson, R. Field, M. Gazzino, A. F. Ghoniem, Energy 2009, 34, 1332.
• 4. J. Hong, R. Field, M. Gazzino, A. F. Ghoniem, Energy 2010, 35, 5391.
• 5. T. F. Wall, Y. Liu, C. Spero, L. Elliott, S. Khare, R. Rathnam, F. Zeenathal, B. Moghtaderi, B. Buhre, C. Sheng, R. Gupta, T. Yamada, K. Makino, J. Yu, Chem. Eng. Res. Des. 2009, 87, 1003.
• 6. A. Gopan, B. N. Kumfer, J. Phillips, D. Thimsen, R. Smith, R. L. Axelbaum, Appl. Energ. 2014, 125, 179.
• 7. H. Zebian, N. Rossi, M. Gazzino, D. Cumbo, A. Mitsos, Energy 2013, 49, 268.
• 8. H. Zebian, A. Mitsos, Energy 2013, 57, 513.
• 9. R. Soundararajan, T. Gundersen, Appl. Therm. Eng. 2013, 61, 115.
• 10. J. Lasek, K. Głód, M. Janusz, K. Kazalski, J. Zuwała, Energy Fuels 2012, 26, 6492.
• 11. J. Lasek, M. Janusz, J. Zuwała, K. Głód, A. Iluk, Energy 2013, 62, 105.
• 12. S. Y. Lin, Y. Suzuki, H. Hatano, K. Tsuchiya, Chem. Eng. Sci. 2000, 55, 43.
• 13. J. J. Murphy, C. R. Shaddix, Combust. Flame 2006, 144, 710.
• 14. C. R. Shaddix, J. J. Murphy, Mat. 20th Pittsburgh Coal Conference, Pittsburgh 15–19 września 2003 r.
• 15. R. K. Rathnam, L. K. Elliott, T. F. Wall, Y. Liu, B. Moghtaderi, Fuel Process. Technol. 2009, 90, 797.
• 16. S . Vyazovkin, A. K. Burnham, J. M. Criado, L. A. Pérez-Maqueda, C. Popescu, N. Sbirrazzuoli, Thermochim. Acta 2011, 520, 1.
• 17. M. Tomaszewicz, G. Łabojko, G. Tomaszewicz, M. Kotyczka-Morańska, J. Therm. Anal. Calorim. 2013, 113, 1327.
• 18. D. Zeng, Effects of pressure on coal pyrolysis at high heating rates and char combustion, praca doktorska, Brigham Young University, 2005.
• 19. J. A. Mathias, High pressure oxidation rates for large particles, praca magisterska, Brigham Young University, 1996.
• 20. J. J. Saastamoinen, M. J. Aho, J. P. Hamalainen, Energy Fuels 1996, 10, 121
• 21. E. Turnbull, E. R. Kossakowski, J. F. Davidson, R. B. Hopes, H. W. Blackshaw, P. T. Y. Goodyer, Chem. Eng. Res. Des. 1984, 63, 223.
• 22. J. R. Richard, M. A. Majthoub, M. J. Aho, P. M. Pirkonen, Fuel 1994, 73, 485.
• 23. C. R. Monson, G. J. Germane, A.U. Blackham, L. D. Smoot, Combust. Flame 1995, 100, 669.
• 24. J. H. J. Moors, Pulverized char combustion and gasification at high temperatures and pressures, praca doktorska, Technische Universiteit Eindhoven, 1989.
• 25. R. Hurt, J. Calo, Combust. Flame 2001, 125, 1138.
• 26. R. C. Everson, H. W. J. P. Neomagus, H. Kasaini, D. Njapha, Fuel 2006, 85, 1067.
• 27. P. Babiński, G. Łabojko, M. Kotyczka-Morańska, A. Plis, J. Therm. Anal. Calorim. 2013, 113, 371.

Uwagi

PL

Strategiczny Program Badań Naukowych i Prac Rozwojowych pt. „Zaawansowane technologie pozyskiwania energii” Zadanie Badawcze nr 2 „Opracowanie technologii spalania tlenowego dla kotłów pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO₂”, dofinansowane przez NCBR, umowa nr SP/E/2/66420/10.