Study into combustion of sewage sludge as energetic fuel

• Autorzy: Kijo-Kleczkowska A. , Środa K. , Otwinowski H.

Warianty tytułu

PL

Badania spalania osadów ściekowych jako paliwa energetycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Along with the development of civilisation, it can be observed that the amount of waste of different type is growing and the preparation process for further usage of the waste or the utilization process differs. What is to be focused on is municipal sewage sludge which, due to its energetic properties, constitutes a valuable fuel. The problem of usage of municipal sewage sludge remains still unsolved, which stems both from the increasing amount of such waste, and from the lack of properly adjusted systems for thermal processing thereof. What is of an additional obstacle are the increasingly stricter legal regulations regarding disposal of sewage sludge after the year 2013; hence, it is necessary to consider various benefits resulting from thermal processing of such waste. This work presents an overview of methods of disposal of sewage sludge, taking into consideration, in particular, thermal methods including the process of combustion and co-combustion as a means of successful utilization. The research section of the work presents the results of study into the mechanism and kinetics of combustion of sewage sludge in various conditions of the process carried out in air flow. Combustion of sewage sludge has been compared against combustion of coal and biomass.

PL

Wraz z rozwojem cywilizacji zaobserwować można postępujące powstawanie różnego rodzaju odpadów różniących się, m.in. sposobem przygotowania do dalszego wykorzystania, czy procesem utylizacji. Na szczególną uwagę zasługują komunalne osady ściekowe, które z uwagi na właściwości energetyczne stanowią cenne paliwo. Problem wykorzystania komunalnych osadów ściekowych jest nadal otwarty, a wynika to zarówno z rosnącej produkcji tych odpadów, jak i braku odpowiednio przystosowanych instalacji do termicznego ich przekształcania. Dodatkowym utrudnieniem są zaostrzające się przepisy prawne dotyczące składowania osadów ściekowych po 2013 r. skłaniające tym samym do rozważań nad korzyściami płynącymi z termicznej obróbki tych odpadów. W pracy przedstawiono przegląd sposobów unieszkodliwiania osadów ściekowych ze szczególnym uwzględnieniem metod termicznych, głównie spalania i współspalania jako drogi do ich sukcesywnej utylizacji. W części badawczej pracy zaprezentowano wyniki badań mechanizmu i kinetyki spalania osadów ściekowych w różnych warunkach procesu prowadzonego w strumieniu powietrza. Spalanie osadów ściekowych porównano ze spalaniem węgla oraz biomasy.

Słowa kluczowe

EN

sewage sludge; thermal utilization; fuel combustion mechanism and kinetics

PL

osady ściekowe; termiczna utylizacja; mechanizm i kinetyka spalania paliw

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, no. 4
• Strony: 1085--1110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kijo-Kleczkowska A.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Thermal Machinery, Al. Armii Krajowej 21; 42-200 Czestochowa, Poland

autor

Środa K.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Thermal Machinery, Al. Armii Krajowej 21; 42-200 Czestochowa, Poland

autor

Otwinowski H.

• Czestochowa University of Technology, Institute of Thermal Machinery, Al. Armii Krajowej 21; 42-200 Czestochowa, Poland

Bibliografia

• Bień J.B., 2007. Osady ściekowe - teoria i praktyka. Wyd. II poprawione i uzupełnione. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa.
• Bień J., Gandor M., 2011. Parametry kinetyczne spalania osadów ściekowych w atmosferze O2 /CO2. Archiwum Spalania 11, nr 3-4, s. 171-179.
• Bień J.B., Westalska K., 2008. Procesy termiczne w unieszkodliwianiu osadów ściekowych. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej.
• Broszura, 2006. Współspalanie paliw alternatywnych w przemyśle cementowym.
• Chodur M., 2008. Proces mokrego utleniania alternatywą dla termicznego przekształcania osadów ściekowych. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, Grudzień, s. 28-30.
• Gluzińska J., 2009. Komunalne osady ściekowe - surowiec z odpadu. Chemik 10, s. 360-363.
• Gromiec M.J., Koć J., 2009. Zagospodarowanie komunalnych osadów ściekowych po 2013r. Wodociągi - Kanalizacja 9, s. 24-25.
• Heidrich Z., Witkowski A., 2010. Urządzenia do oczyszczania ścieków. Projektowe przykłady obliczeń. Wydanie II, Wydawnictwo „Seidel - Przywecki” Sp. z o.o., Warszawa.
• Kijo-Kleczkowska A., 2009. Analysis combustion process of coal-water fuel. Arch. Min. Sci., Vol. 54, No. 1, p. 119-133.
• Kijo-Kleczkowska A., 2010a. Analysis of the co-combustion process of coal-water slurries and biomass. Arch. Min. Sci., Vol. 55, No. 3, p. 487-500.
• Kijo-Kleczkowska A., 2010b. Research on destruction mechanism of drops and evolution of coal-water suspension in combustion process. Arch. Min. Sci., Vol. 55, No. 4, p. 923-946.
• Kijo-Kleczkowska A., 2011. Combustion of coal-water suspensions. Fuel, vol. 90, p. 865-877.
• Kijo-Kleczkowska A., 2012. Research on coal-water fuel combustion in a circulating fluidized bed. Arch. Min. Sci., Vol. 57, No. 1, p. 79-92.
• Kordylewski W., Robak Ł., 2002. Witryfikacja odpadów i popiołów. Gospodarka Paliwami i Energią, 7, s. 18-21.
• Li P.-S., Hu Y., Yu W., Yue Y.-N., Xu Q., Hu S., Hu N.-S., Yang J., 2009. Investigation of sulfur forms and transformation during the co-combustion of sewage sludge and coal X-ray photoelectron spectroscopy. Journal of Hazardous Materials, 167, p. 1126-1132.
• Li W., Li W., Liu H., 2010. Effect of sewage sludge on rheological characteristics of coal-water slurry. Fuel, 89, p. 2505-2510.
• Malej J., 2004. Odpady i osady ściekowe. Charakterystyka, unieszkodliwianie, zagospodarowanie. Wydawnictwo Politechniki koszalińskiej, Koszalin.
• Moroń W., Szydełko A., Król K. et al., 2012. Właściwości fizykochemiczne i przydatność do spalania makulatury, osadów ściekowych i odpadów komunalnych. Archiwum Spalania, 12, nr 4, s. 185-194.
• Nadziakiewicz J., Kozioł M., 2003. Co-combustion of sludge with coal. Applied Energy, 75, p. 239-248.
• Ochrona Środowiska 2000-2011. Główny Urząd Statystyczny. Informacje i Opracowania Statystyczne, Warszawa.
• Pająk T., 2012. Suszenie i spalanie osadów ściekowych - w Polsce i innych krajach UE. VI Ogólnopolska Konferencja Szkoleniowa Suszenie i termiczne przekształcanie osadów ściekowych. Warszawa 19-21 września 2012.
• Pająk T., 2010. Projekty spalarni odpadów komunalnych i osadów ściekowych w strategii zagospodarowania odpadów. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 13, s. 53-66.
• Pająk T., Wielgosiński G., 2003. Współczesne technologie suszenia i spalania osadów ściekowych - kryteria i uwarunkowania wyboru technologii. II Międzynarodowa i XIII Krajowa Konferencja Naukowo-Techniczna n.t. Nowe spojrzenie na osady ściekowe, Odnawialne źródła energii, 3-5 luty, Częstochowa, s. 491-500.
• Pelka P., Golanski G., Wieczorek P., 2013. Evolution of the structure and mechanical strength of a coal particle during combustion in the atmosphere of air in the mixture of oxigen and carbon dioxide, Arch. Min. Sci., Vol. 58, No. 3, p. 673-690.
• Podedworna J., Umiejewska K., 2008. Technologia osadów ściekowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.
• Polanski R., 1984. Planowanie doświadczeń w technice. PWN, Warszawa, (in polish).
• Rosik-Dulewska C., 2008. Podstawy gospodarki odpadami. PWN, Warszawa.
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 12 czerwca 2007 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczania odpadów do składowania na składowisku odpadów danego typu.
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 7 września 2005 r. w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczania odpadów do składowania na składowisku odpadów danego typu (Dz. U. Nr 186, poz. 1553).
• Słowik K., Stelmach S., Wasilewski R., 2011. Sewage sludge co-combustion in coal-fired boilers. Archives of Waste Management and Environmental Protection, 13, p. 41-50.
• Środa K., Kijo-Kleczkowska A., Otwinowski H., 2012a. Osady ściekowe - właściwości, spalanie i współspalanie. Archiwum Spalania, vol. 12, s. 253-261.
• Środa K., Kijo-Kleczkowska A., Otwinowski H., 2012b. Osady ściekowe źródłem energii. Rynek ciepła 2012. Materiały i studia. Praca zbiorowa pod redakcją Henryka Kapronia. Wydawnictwo Kaprint, Lublin, s. 265-276.
• Środa K., Kijo-Kleczkowska A., Otwinowski H., 2012c. Properties of sewage sludge and methods of utilization. 39th International Conference of SSCHE, Tatranske Matliare, Slovakia, May 21-25, 2012.
• Środa K., Kijo-Kleczkowska A., Otwinowski H., 2012d. Termiczne unieszkodliwianie osadów ściekowych. Inżynieria Ekologiczna, 28, s. 67-81.
• Uchwała Nr 217 Rady Ministrów z dnia 24 grudnia 2010 r. w sprawie „Krajowego planu gospodarki odpadami 2014” (M. P. Nr 101, poz. 1183).
• Ustawa o odpadach z dnia 27 kwietnia 2001 r. (Dz. U. Nr 62, poz. 628 z późn. zm.).
• Werle S., 2011. Wielowariantowa analiza możliwości współspalania osadów ściekowych w kotłach energetycznych opalanych węglem. Archives of Waste Management, 13, nr 1, s. 21-38.
• Werle S., 2010. Termiczne sposoby zagospodarowania osadów ściekowych. Energia ze ścieków. Energetyka Cieplna i Zawodowa, nr 9.
• Werther J., Ogada T., Borodulya V.A., Dikalenko V.I., 1995. Devolatilisation and combustion kinetic parameters of wet sewage sludge in a bubbling fluidized bed furnace. Proc. Inst. of Energy’s 2nd International Conference on Combustion and Emission Control, London, p. 149-158.
• Werther, J., Ogada, T., 1999. Sewage sludge combustion. Progress in Energy and Combustion Science, 25, p. 55-116.
• Wielgosiński G., Kozłowska B., 2005. Sewage sludge energy recycling. Chemia i Inżynieria Ekologiczna, 9, Vol. 12, p. 937-951.
• Wielgosiński G., 2002. Spalanie, współspalanie i suszenie osadów ściekowych. Przegląd Komunalny, 1, s. 44-47.
• Xiao H., Ma X., Liu K., 2010. Co-combustion kinetics of sewage sludge with coal and coal gangu dunder different atmospheres. Energy conversion an Management, 51, p. 1976-1980.
• Xiao H., Ma X., Lai Z., 2009. Isoconversional kinetic analysis of co-combustion of sewage sludge with straw and coal. Applied Energy, 86, p. 1741-1745.