Symulacje numeryczne formowania zanieczyszczeń w procesie oxy-spalania różnych gatunków węgli

• Autorzy: Zajemska M. , Radomiak H.

Warianty tytułu

EN

Numerical simulations of the pollutants formation in the oxy-combustion of different sorts of coals

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W artykule podjęto problematykę przewidywania składu chemicznego produktów spalania różnych gatunków węgli, a mianowicie węgla kamiennego oraz brunatnego w atmosferach modyfikowanych tlenem za pomocą metod numerycznych. Symulacje numeryczne wykonano przy użyciu profesjonalnego oprogramowania CHEMKINPRO. Warunki brzegowe sformułowano w oparciu o dane uzyskane w ramach badań eksperymentalnych. Analizowanym obiektem był 0,1 MW pilotażowy kocioł fluidalny CFB. Obliczenia przeprowadzono dla różnych atmosfer gazowych. W ramach obliczeń wyznaczono 46 produktów spalania. Szczegółowej analizie poddano wybrane produkty, a mianowicie CO₂, CO, SO₂ i NO. Przeprowadzone symulacje komputerowe dowiodły, że wykorzystanie metod numerycznych do przewidywania produktów spalania stanowi nieodłączny i niezastąpiony element badań. Ze względu na ograniczenia techniczne i pomiarowe nie jest bowiem możliwa szczegółowa analiza złożonych zagadnień związanych z procesami spalania. Użycie profesjonalnego oprogramowania CHEMKIN dało pełen obraz formowanych w czasie tego procesu związków. Uzyskane wyniki obliczeń wskazują, że stężenia wybranych produktów spalania zależą silnie od składu atmosfery gazowej.

EN

In this paper was taken the issue of predicting the chemical composition of the combustion products of different coals species, namely coal and lignite in the atmospheres of oxygen modified using numerical methods. Numerical simulations were performed using professional software CHEMKIN-PRO. Boundary conditions were based on data obtained in experimental research. The analyzed object was 0.1 MW pilot CFB boiler. The calculations were performed for various gas atmospheres. During the calculations 46 products of combustion were determined. Selected products of combustion, namely, CO₂, CO, SO₂ and NO were detailed analyzed. Computer simulations have shown that the use of numerical methods to predict the combustion products is an integral and irreplaceable part of the research. Due to technical and the measurement limitations it wasn't possible to do detailed analysis of complex issues related to the processes of combustion. Using professional CHEMKIN software gave a full picture of compounds formed during this process. The results of calculations show that the concentration of selected combustion products depend strongly on the composition of the gaseous atmosphere.

Słowa kluczowe

PL

skład chemiczny; zanieczyszczenia; produkty spalania

• Wydawca: Polski Instytut Spalania
• Czasopismo: Archiwum Spalania
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 12, nr 4
• Strony: 273--280
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zajemska M.

• Katedra Pieców Przemysłowych i Ochrony Środowiska, Wydział inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Radomiak H.

Bibliografia

• [1]. Czakiert T., Nowak W.: Spalanie w atmosferach modyfikowanych tlenem kierunkiem rozwoju dla kotłów WF. Energetyka i Ekologia, październik 2008, s. 713-718
• [2]. Dreszer K., Więcław – Solny L.: Obniżenie emisji CO2 z sektora energetycznego – możliwości ścieżki wyboru technologii. Polityka Energetyczna, Tom 11, Zeszyt 1, 2008 r., s. 117-129
• [3]. Klank M.: Perspektywy wykorzystania węgla w Polsce w aspekcie czystych technologii węglowych. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, Tom 23, Zeszyt 2, 2007, s.28-33
• [4]. Normann F., Andersson K., Leckner B., Johnsson F.: Emission control of nitrogen oxides in the oxy-fuel process. Progress in Energy and Combustion Science, vol. 35 (2009), pp. 385–397
• [5]. Lasek J.: Spalanie w tlenie a emisja tlenków azotu. Stan wiedzy i perspektywy badawcze. Energetyka, lipiec 2011, s. 423-433
• [6]. Ścieżko M.: Technologiczne i ekonomiczne bariery usuwania ditlenku węgla w układach energetycznych. Polityka Energetyczna, Tom 12, Zeszyt 2/1, 2009 r., s. 73-89
• [7]. Czakiert T., Klajny M., Muskala W., Krawczyk G., Borecki P., Gandor M., Jankowska S., Nowak W.: Small Pilot-Scale Oxy-Fuel CFB Facility Operation Experience. Proc. of the 10th China-Japan Symposium on Fluidization, Tokyo, Japan, November 17-19, 2010, pp. 148-153
• [8]. Monografia zbiorowa pod readkcją Nowak W., Czakiert T.: Spalanie tlenowe dla kotłów pyłowych fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO2. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, 2012
• [9]. Drennan S.: Chemistry simulation drives clean technology progress. Chemical Engineering Progress, 2008
• [10]. Galletti C., Modesti A., Pelagallo S., Brunetti I., Rossi N., Tognotti L.: Validation of oxy-combustion modelling via semi-industrial furnace tests. Processes and Technologies for a Sustainable Energy, Ischia, 2010
• [11]. Krzywański J., Czakiert T., Muskała W., Nowak W.: Modelling of CO2, CO, SO2, O2 and NOx emissions from the oxy-fuel combustion in a circulating fluidized bed. Fuel Processing Technology 92 (2011) 590–596
• [12]. Chen L., Yong S. Z., Ghoniem A. F.: Oxy-fuel combustion of pulverized coal: Characterization, fundamentals, stabilization and CFD modeling. Progress in Energy and Combustion Science, vol. 38 2012), 156-214
• [13]. www.is.pcz.czest.pl/strategiczny/
• [14]. http://www.chem.leeds.ac.uk/Combustion/Combustion.html; 09.04.2011r.