Symulacje numeryczne spalania biomasy w pętli chemicznej

• Autorzy: Żyłka A. , Krzywański J. , Czakiert T. , Idziak K. , Sosnowski M. , Grabowska K. , Nowak W.

Warianty tytułu

EN

Numerical simulations of biomass combustion in chemical looping system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaprezentowano model procesu fluidalnego spalania biomasy w pętli chemicznej. Symulacje wykonano za pomocą symulatora CeSFaMB umożliwiającego modelowanie procesu konwersji paliw w pęcherzowej i cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej. Cechą charakterystyczną technologii spalania w pętli chemicznej (CLC) jest zastosowanie stałych nośników tlenu, które poddawane są naprzemiennym procesom utleniania w reaktorze powietrznym i redukcji w reaktorze paliwowym. W omawianej pracy nośnikiem tlenu jest ilmenit. W artykule zaprezentowano badania modelowe wpływu prędkości gazu w reaktorze paliwowym na podstawowe parametry pracy analizowanego układu CLC podczas spalania biomasy (zrębki drzewne). Opracowany 1.5D model zwalidowano w oparciu o wyniki z eksperymentu przeprowadzonego na stanowisku badawczym do fluidalnego spalania paliw stałych w pętli chemicznej (FB-CLC-SF), znajdującego się w Instytucie Zaawansowanych Technologii Energetycznych Politechniki Częstochowskiej.

EN

This paper presents a model of fluidized bed combustion process of biomass in chemical looping system. The simulations were made using the CeSFaMB simulator which allows modeling of the conversion process in the bubbling and circulating fluidized bed. The use of oxygen carriers is a characteristic feature of CLC technology. The oxygen carriers are subjected to oxidation and reduction processes in the air reactor and fuel reactor, respectively. In this work the ilmenite is used as oxygen carrier. The 1.5D CLC model was validated on results from an experiment carried out at the Fluidized Bed - Chemical Looping Combustion of Solid Fuel (FB-CLC-SF) unit. The FB-CLC-SF unit is located in Institute of Advanced Energy Technologies at the Czestochowa University of Technology, Poland.

Słowa kluczowe

PL

symulacje numeryczne; pętla chemiczna; ilmenit; biomasa; CeSFaMB

EN

numerical simulations; chemical looping; ilmenite; biomass; CeSFaMB

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 6
• Strony: 65--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Żyłka A.

• Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Aleja Armii Krajowej 13/15, 42-218 Częstochowa

autor

Krzywański J.

• Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Aleja Armii Krajowej 13/15, 42-218 Częstochowa

autor

Czakiert T.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Infrastruktury i Środowiska, Instytut Zaawansowanych Technologii Energetycznych, ul. J.H. Dąbrowskiego 73, 42-200 Częstochowa

autor

Idziak K.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Infrastruktury i Środowiska, Instytut Zaawansowanych Technologii Energetycznych, ul. J.H. Dąbrowskiego 73, 42-200 Częstochowa

autor

Sosnowski M.

• Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Aleja Armii Krajowej 13/15, 42-218 Częstochowa

autor

Grabowska K.

• Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Aleja Armii Krajowej 13/15, 42-218 Częstochowa

autor

Nowak W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Maszyn Cieplnych i Przepływowych, ul. Czarnowiejska 50B, I, 30-054 Kraków

Bibliografia

• [1] Bidwe A.R., Mayer F., Hawthorne C., Charitos A., Schuster A., Scheffknecht G., Use of ilmenite as an oxygen carrier in Chemical Looping Combustion-Batch and continuous dual fluidized bed investigation, Energy Procedia 4 (2011) 433-440.
• [2] Żyłka A., Krzywański J., Czakiert T., Kulicki K., Jankowska S., Nowak W., Modelowanie procesu fluidalnego spalania paliw stałych w pętli chemicznej, Rynek Energii nr 1, 2016, 75-79.
• [3] Krzywanski J., Zylka A., Czakiert T., Kulicki K., Jankowska S., Nowak W., A 1.5D Model of a Complex Geometry Laboratory Scale Fluidized Bed CLC Equipment, Powder Technology, 316 (2017) 592-598.
• [4] Żyłka A., Krzywański J., Czakiert T., Kulicki K., Jankowska S., Nowak W., Numeryczne modelowanie procesu fluidalnego spalania paliw stałych w pętli chemicznej z zastosowaniem kodu komputerowego CeSFaMB, Monografia pod red. I. Majchrzak-Kucęby i A. Ściubidło: Ograniczenie emisji CO2 - przeciwdziałanie zmianom klimatu, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, 2016, rozdz. 17, 220-234.
• [5] Krzywanski J., Zylka A., Czakiert T., Kulicki K., Jankowska S., Nowak W., A 1.5D Model of a Complex Geometry Laboratory Scale Fluidized Bed CLC Equipment, Abstracts of the 15th International Conference on Fluidization, Fairmont Le Chateau Montebello, Quebec, Canada, May 22-27, 2016, pp. 30.
• [6] Zylka A., Krzywanski J., Czakiert T., Idziak K., Kulicki K., Jankowska S., Nowak W., Symulacje numeryczne dynamiki warstwy fluidalnej dla procesu fluidalnego spalania paliw stałych w pętli chemicznej, Mat. IV Konferencji Naukowo-Technicznej Współczesne Technologie i Urządzenia Energetyczne, Kraków, 12-14 października, 2016, s. 31.
• [7] Zylka A., Krzywanski J., Czakiert T., Idziak K., Kulicki K., Jankowska S., Nowak W., Numerical Simulations of Fluidization Dynamics in a Hot Model of a CLC Process, E3S Web of Conferences, 2017, Vol. 13, 1-9.
• [8] Zylka A., Krzywanski J., Czakiert T., Idziak K., Kulicki K., Jankowska S., Nowak W., A 1.5D Model for the Chemical Looping Combustion System with Ilmenite, Proc. of the 8th European Combustion Meeting, Dubrovnik, Croatia, April 2017, 18-21.
• [9] Krzywanski J. Zylka A. Czakiert T., Kulicki K., Jankowska S., Idziak K., Grabowska K., Pajdak A., Nowak W., Modeling of solid fuels combustion in a complex geometry CLC equipment, Proc. of the 12th International Conference on Fluidized Bed Technology, May 23-26, 2017, Krakow, Poland, 965-972.
• [10] Marcio L. de Souza-Santos, Comprehensive Simulator (CSFMB) Applied to Circulating Fluidized Bed Boilers and Gasifiers. The Open Chemical Engineering Journal, 2008, 2, 106-118.
• [11] Marcio L. de Souza-Santos: CSFB applied to fluidized-bed gasification of special fuels, Fuel 88 (2009) 826-833.
• [12] Marcio L.de Souza-Santos: Solid Fuels Combustion and Gasification. Modeling, Simulation, and Equipment Operation, 2005.
• [13] Perreault P., Patience G. S., Ilmenite - CO reduction kinetics, Fuel 165 (2016) 166–172.
• [14] J. Adanez, A. Abad, G. Garcia-Labiano, P. Gayan, F. Luis F., Progress in chemical-looping combustion and reforming technologies, Progress in Energy Combustion Science, 38(2), (2012) 215-282.
• [15] Ströhle J., Orth M., Epple B., Orth M., Epple B., Chemical looping combustion of hard coal in a 1 MWth pilot plant using ilmenite as oxygen carrier, Applied Energy 157 (2015) 288–294.
• [16] Krzywański J., Nowak W., Neurocomputing approach for the prediction of NOx emissions from CFBC in air-fired and oxygen-enriched atmospheres, Journal of Power Technologies, 97 (2) 2017:75-84.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).