Modelowanie współspalania węgla i biomasy w kotle energetycznym

• Autorzy: Zajemska M. , Musiał D. , Urbańczyk P. , Poskart A. , Golański G.

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2017.5.1

Warianty tytułu

EN

Modeling of Coal and Biomass Co-Combustion the Power Plant Boiler

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przeanalizowano wpływ współspalania węgla kamiennego i pelletu z łuski słonecznika w kotle energetycznym o mocy 125 MW na skład chemiczny spalin. Warunki początkowe sformułowano na podstawie danych uzyskanych z kotła, a mianowicie temperatury spalania, strumieni reagentów tj. powietrza, węgla i biomasy oraz składu elementarnego wprowadzanych do kotła paliw. Następnie przeprowadzono symulacje komputerowe, w ramach których wyznaczono skład chemiczny spalin. Obliczenia numeryczne wykonano przy użyciu oprogramowania CHEMKIN-PRO. Obliczenia dotyczyły 134 związków chemicznych i 4169 reakcji chemicznych, łącznie z reakcjami formowania związków chloru. Dodatkowo przeanalizowano wpływ wybranych parametrów (np. temperatura), na zmiany składu chemicznego produktów spalania. Opracowany model obliczeniowy wraz z zaimplementowanym mechanizmem chemicznym zweryfikowano za pomocą danych zebranych z rzeczywistego obiektu, co zwiększyło wiarygodność uzyskanych wyników.

EN

The article analyses the impact of co-combustion of coal and pellets made of sunflower husk in power plant boiler with a capacity of 125 MW on the chemical composition of the flue gas. Based on the data obtained from a boiler, in particular: the combustion temperature, the reagent fluxes, i.e. air, coal and biomass, as well as the elemental composition of the fuels supplied into the boiler, the initial conditions were formulated and the computer simulations were made, leading to determining the chemical composition of flue gas. Numerical calculations were performed using the CHEMKIN-PRO software. Chemical mechanism included 134 compounds and 4169 chemical reactions, including reactions of forming chlorine compounds. Additionally, the impact of selected parameters, e.g. temperature on the chemical composition changes of the combustion products was analysed. Developed calculation model with the implemented chemical mechanism was verified by data collected from the real conditions, leading to increasing the reliability of the results.

Słowa kluczowe

PL

współspalanie; węgiel kamienny; łuska słonecznika; modelowanie; zanieczyszczenie

EN

co-firing; coal; sunflower husk; modeling; pollution

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 48, nr 5
• Strony: 183--186
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zajemska M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Katedra Pieców Przemysłowych i Ochrony Środowiska

autor

Musiał D.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Katedra Pieców Przemysłowych i Ochrony Środowiska

autor

Urbańczyk P.

• Urząd Dozoru Technicznego Oddział Terenowy w Dąbrowie Górniczej

autor

Poskart A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Katedra Pieców Przemysłowych i Ochrony Środowiska

autor

Golański G.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Instytut Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Bątorek-Giesa Nina, Barbara Jagustyn. 2009. „Zawartość chloru w biomasie stosowanej do celów energetycznych". Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych 40: 396-401.
• [2] Cardozo Evelyn, Catharina Erlich, Lucia Alejo, Torsten H. Fransson. 2014. „Combustion of agricultural residues: An experimental study for small-scale applications". Fuel (115): 778-787.
• [3] Głodek Ewa. 2010. „Spalanie i współspalanie biomasy". Przewodnik. Opole, Maj 2010.
• [4] Golański Grzegorz, Joanna Kępa. 2011. „Nowoczesne stale dla energetyki - charakterystyka". Wydawnictwo: Politechnika Częstochowska, Częstochowa.
• [5] Golec Tomasz, Robert Lewtak, Bartosz Świątkowski, Beata Glot. 2010. „Współspalanie biomasy z węglem". Czysta Energia (9): 26-29.
• [6] Grądziel Sławomir, Karol Majewski. 2013. „Wpływ spalania biomasy na prace kotłów energetycznych". Piece Przemysłowe & Kotły (5-6): 37-43.
• [7] Han Kuihua, Shengli Niu, Lu Chunmei. 2010. „Experimental study on biomass advanced reburning for nitrogen oxides reduction". Process Safety and Environmental Protection (88): 425-430.
• [8] Jenkins Bryan M., Larry Baxter, Thomas R. Miles. 1998. "Combustion properties of biomass". Fuel Processing Technology (54): 17-46.
• [9] Lopez R., Camino Fernández, Julio Fierro, Jorge Cara, O. Martínez, M.E. Sanchez. 2014. "Oxy-combustion of corn, sunflower, rape and microalgae bioresidues and their blends from the perspective of thermogravimetric analysis". Energy (74): 845-854.
• [10] Magdziarz Aneta. 2016. „Identyfikacja zagrożeń korozyjnych i eksploatacyjnych w procesach spalania stałych paliw odnawialnych". Wydawnictwo AHG, Monografia Kraków.
• [11] Magdziarz Aneta, Małgorzata Wilk, Monika Zajemska. 2011. „Modelling of pollutants concentrations from the biomass combustion process". Chemical and Process Engineering 32 (4): 423-433.
• [12] Mółka Jan, Bogusława Łapczyńska-Kordon. 2011. „Właściwości energetyczne wybranych gatunków biomasy". Inżynieria rolnicza 6 (131):141-147.
• [13] Nowak Krzysztof, Danuta Proszak-Miąsik, Sławomir Rabczak. 2014. „Wpływ współspalania biomasy 7 węglem na sprawność kotłów energetycznych". Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury 61 (4): 147-154.
• [14] Saidur Rahman, E.A. Abdelaziz, Ayhan Demirbas, M.S. Hossain, Saad Mekhilef. 2011. „A review on biomass as a fuel for boilers". Renewable and Sustainable Energy Reviews (15): 2262-2289.
• [15] Sirisomboon Kasaina, Piyanat Charernporn. 2015. „Effects of air staging on emission characteristics in a conical fluidized-bed combustor firing with sunflower shells". Journal of the Energy Institute (30): 1-8.
• [16] Tokarski Stanisław, Krzysztof Głód, Marek Sciażko, Jarosław Zuwala. 2015. „Comparative assessment of the energy effects of biomass combustion and co-firing in selected technologies". Energy (92): 24-32.
• [17] Stolarski Mariusz, Stefan Szczukowski, Józef Tworkowski. 2007. „Charakterystyka wybranych biopaliw z biomasy stałej". Problemy Inżynierii Rolniczej (4): 21-26.
• [18] Vassilev Stanislav, David Baxter, Christina G. Vassileva. 2014. „An overview of the behaviour of biomass during combustion: Part II. Ash fusion and ash formation mechanisms of biomass types". Fuel (117): 152-183.
• [19] Verma Vijay K., Svend Bram, Frank Delattin, Priya Laha, Isabelle Vandendael, Annick Hubin, Jacques De Ruyck. 2012. „Agro-pellets for domestic heating boilers: Standard laboratory and real life performance". Applied Energy (90): 17-23.
• [20] Zabaniotou Anastasia, Efthymios Kantarelis, D.C. Theodoropoulos. 2008. „Sunflower shells utilization for energetic purposes in an integrated approach of energy crops: Laboratory study pyrolysis and kinetics". Bioresource Technology (99): 3174-3181.
• [21] Zyga Agnieszka. 2015. „Współspalanie jako metoda konwersji biomasy". Materiały konferencyjne Nowoczesna Energetyka Europy Środkowo-Wschodniej 2015 http://kne.itc.pw.edu.pl/attachments/article/154/Agnieszka%20Zyga.pdf
• [22] http://creckmodeling.chem.polimi.it/