Properties of black and brown coal combustion products and possibilities of their use

• Autorzy: Michalikova F. , Brezani I. , Sisol M. , Stehlikova B. , Skvarla J.

Warianty tytułu

PL

Właściwości produktów spalania węgla kamiennego i brunatnego oraz możliwości ich wykorzystania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This submission reviews the properties and possible utilization of solid wastes originating in the thermal power plants and heating plants as a by-product of brown and black coal combustion in the conditions of granulation, fusion and fluidized-bed fuel firing boilers. In order to choose appropriate utilization method of the ashes, knowledge of their petrologic composition, combustion method, as well as of their physical, chemical, mineralogical and technological properties is fundamental. Ashes are heterogeneous materials composite of particles with different properties affected by coal type and combustion temperature. Physical properties of ashes from individual boilers include: particle size distribution, mass, volumetric and bulk density, hardness, compactibility, frost resistance, frost susceptibility, optic, electric and magnetic properties, thermal conductivity, fusibility, morphology. Reactivity of ashes is affected by particle size distribution and surface area. Morphological properties of ashes depend primarily on combustion temperature, chemical composition and properties of coal, atmosphere in which the combustion takes place, combustion chamber construction and combustion process control. Black coal is combusted in fusion boilers at a temperature between 1400°C and 1600°C where ashes are partially up to fully molten. Morphology of inorganic particles is characteristic by its spherical shape and significantly lower surface area when compared to surface area of inorganic particles from granulation and fusion boilers. Brown coal is combusted in granulation boiler at temperatures 1100°C – 1300°C. Inorganic particles tend to be porous with higher surface area when compared to surface area of inorganic particles from combustion of black coal. Combustion temperature of coal in fluidized bed type boilers is 800°C – 850°C. Fluid ash particles from both black and brown coal preserve the shape of original coal particles, perforated structure prevail. Surface areas of ashes from individual boilers and products of their processing (froth flotation and magnetic separation) ranges from 1 to 33 m2·g-1; densities range from 0.95 to 2.65 and 4.65 g·cm-3 resp.

PL

W artykule przedstawiono właściwości oraz przegląd możliwości wykorzystania stałych produktów spalania węgla kamiennego i brunatnego pochodzących z elektrowni i elektrociepłowni spalających paliwo w kotłach rusztowych, fluidalnych i komorowych. Przedstawiono właściwości fizyczne, chemiczne, mineralogiczne i technologiczne popiołów. Dla prawidłowego doboru metody utylizacji popiołów konieczna jest znajomość ich składu petrograficznego, metody spalania, oraz właściwości fizycznych, chemicznych, mineralogicznych. Popioły są niejednorodnym materiałem kompozytowym z składającym się z cząstek o różnych właściwościach, wynikających z typu węgla oraz warunków (temperatury) spalania. Właściwości fizyczne popiołów z poszczególnych kotłów to: rozkład wielkości cząstek, masa, objętość i gęstość nasypowa, twardość, zagęszczalność, mrozoodporność, wrażliwość na niskie temperatury, właściwości optyczne, elektryczne i magnetyczne, przewodnictwo cieplne, topliwości, i morfologia. Reaktywność popiołu wpływa na rozkład wielkości cząstek i ich powierzchnię. Właściwości morfologiczne popiołów zależą przede wszystkim od temperatury spalania, składu chemicznego i właściwości węgla, atmosfery, w której następuje spalanie, konstrukcji komory spalania oraz sposobu sterowania procesem spalania. Węgiel kamienny jest spalany w kotłach komorowych w temperaturze pomiędzy 1400°C a 1600°C, przy czym powstający popiół jest częściowo lub całkowicie stopiony. Cechą morfologiczną cząstek popiołu jest kulisty kształt i znacznie niższa powierzchnia w stosunku do powierzchni nieorganicznych cząstek powstających w kotłach rusztowych i fluidalnych Węgiel brunatny jest spalany w kotłach rusztowych w temperaturze 1100°C – 1300°C. Cząstki nieorganiczne są zazwyczaj porowate, mają większą powierzchnię, w porównaniu do powierzchni cząstek popiołu ze spalania węgla kamiennego. Temperatura spalania węgla w kotłach fluidalnych wynosi 800°C – 850°C. Cząsteczki popiołu lotnego zarówno z węgla kamiennego i brunatnego zachowują kształt pierwotnych cząstek węgla, z dominującą struktura porowatą. Powierzchniach popiołów z poszczególnych kotłów i produkty ich przeróbki (flotacji pianowej i separacji magnetycznej) charakteryzują się powierzchnią od 1 do 33 m2·g-1 i odpowiednio gęstością w zakresie od 0,95 do 2,65 i 4,65 g·cm-3.

Słowa kluczowe

EN

ash; combustion; power plant; heating plant; boiler

PL

węgiel; popiół; spalanie; elektrownia; elektrociepłownia; kocioł

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 14, nr 2
• Strony: 7--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Michalikova F.

• Institute of Montaneous Sciences and Environmental Protection, Mining Faculty of Mining, Ecology, Process Control and Geotechnology, TUKE – Technical University of Košice; Park Komenského 19, 04384 Košice, Slovak Republic

autor

Brezani I.

• Institute of Montaneous Sciences and Environmental Protection, Mining Faculty of Mining, Ecology, Process Control and Geotechnology, TUKE – Technical University of Košice; Park Komenského 19, 04384 Košice, Slovak Republic

autor

Sisol M.

• Institute of Montaneous Sciences and Environmental Protection, Mining Faculty of Mining, Ecology, Process Control and Geotechnology, TUKE – Technical University of Košice; Park Komenského 19, 04384 Košice, Slovak Republic

autor

Stehlikova B.

• Institute of Control and Informatization of Production Processes, Mining Faculty of Mining, Ecology, Process Control and Geotechnology, TUKE – Technical University of Košice; Boženy Němcovej 3, 04200 Košice, Slovak Republic

autor

Skvarla J.

• Institute of Montaneous Sciences and Environmental Protection, Mining Faculty of Mining, Ecology, Process Control and Geotechnology, TUKE – Technical University of Košice; Park Komenského 19, 04384 Košice, Slovak Republic

Bibliografia

• 1. Bártová K. 2007: Výskum možností separácie úžitkových zložiek z fluidných hnedouhoľných popolov-lôžko a –úlet z tepelnej elektrárne ENO Nováky, o.z. na základe poznatkov o ich fyzikálnych, chemických a mineralogických vlastnostiach.
• 2. Batelka S.1980: Základní vlastnosti elektrárenských popílků. Cihlářský zpravodaj, č.1.
• 3. Ďurica T., Krličková E. 1993: Využitie popolčeka a trosky v stavebníctve. Medzinárodná konferencia „Energetické odpady a životné prostredie“ Piešťany 1993, ISBN 80-233-0157-8
• 4. Fečko P., Kušnierová M., Lyčková B., Čablík V., Farkašová A. 2003: Popílky. Monografia. VŠB-TU Ostrava, Ediční středisko 2003 ISBN 80-248-0327-5
• 5. Hycnar J. 1987: Metody vydzielania koncentratow metalli z popiolów elektroviannych. Fizikochemiczne problemy mineralurgii č.19, 1987, str.243–257
• 6. Kusnierova M., Prasčákova M., Čablík V., Fečko P. 2011: Energetic wastes and equivalent for primary nonmetallic materials. Inžynieria Mineralna, 2011, roč. XII, č. 1(27), p. 73-78. ISSN 1335-1788
• 7. Ledecká I. 2007: Získavanie úžitkových zložiek z tuhých odpadov zo spaľovania čierneho uhlia vo fluidných kotloch. Diplomová práca, Technická univerzita Košice, 89 str.
• 8. Michalíková F., Floreková Ľ., Benková M. 2003: Vlastnosti energetického odpadu – popola. Využitie technológií pre environmentálne nakladanie. Monografia. Vydanie: prvé, 228 strán, ISBN:80–8087–054–7, Tlačiareň Krivda, Košice.
• 9. Michalíková F., Škvarla J., Sisol M., Krinická I. Kolesárová M. 2010b: The contribution to the petrology of unburned coal residues from combustion of black coal in thermal power plants. In: 14th Conference on Environment and Mineral Processing : Part 2 : 3.-5.6.2010, VŠB-TU, Ostrava, Czech Republic. – Ostrava : VŠB-TU, 2010. - ISBN 978-80-248-2209-9. - P. 285-290.
• 10. Michalíková F., Stehlíková B., Sisol M, 2010c.: Spôsob separácie Fe zložky z popola-lôžko zo spaľovania čierneho uhlia vo fluidných kotloch. Patentová prihláška PP 00124, 11.10.2010.
• 11. Stárková B. 1997. Morfologie popílků z elektrární Mělník III. a elektrárny Prunéřov. Výzkumní ústav vzduchotechniky Praha - Malešice 1983
• 12. Stehlíková B., Michalíková F., Sisol M., Krinická I., Kolesárová M. 2009: Wastes from power industry as a potential source of raw materials. In: Wastes and Environment: sborník mezinárodní konference 22.-23.10.2009 VŠB-TU Ostrava, Czech Republic. - Ostrava : VŠB-TU, 2009. - ISBN 978-80-248-2074-3. - P. 189-194.
• 13. Růžičková Z., Srb J., Mayerová M. 1983. Popílky, jejich úprava a využití. ÚVR – odborové středisko TEI – knižnice „Technika rudního hornictví a úpravníctví“, svazek 27, ročník 1983, Praha
• 14. Stevulova N., Vaclavik V., Junak J., Grul R., Bacikova M. 2008: Utilization posssibilities of selected waste kinds in building materials preparing. SGEM 2008: 8th International Scientific Conference, vol.II, Conference Proceedings Pages: 193-200, ISBN 978-954-91818-1-4
• 15. Šimáčková H., Nejedlík M., Vyvážil M., Jančová J., Ledererová J., Svoboda M., Čablík V. Economic view of possibilities of CCPs utilization in building products. Inžynieria Mineralna, 2011, roč. XII, č. 2(28), s. 11-21.