Analiza porównawcza węgla kamiennego, biomasy oraz osadu ściekowego wykonana w oparciu o termograwimetrię (TG) oraz spektrometrię mas (MS)

• Autorzy: Kijo-Kleczkowska A. , Łącz A. , Szumera M. , Środa K.

Warianty tytułu

EN

TG/MS comparative thermal analysis of coal, biomass and sewage sludge in a He atmosphere and air

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca podejmuje analizę badań termicznych (TG) sprzężonych ze spektrometrią mas (MS) różnego rodzaju paliw stałych. Umożliwia ona zróżnicowanie paliw w zależności od ich składu i pochodzenia. Rozpatrywanie węgla, biomasy i osadów ściekowych jako paliw stanowi obecnie ważny aspekt energetyczny naszego kraju. Należy podkreślić, że Polska energetyka bazuje aż w 95% na węglu jako paliwie podstawowym. Jednak powszechnie narastająca świadomość stanu środowiska naturalnego oraz konieczność ograniczenia emisji CO2 zobligowały przemysł energetyczny do wdrażania alternatywnych rozwiązań w celu pozyskania energii, poprzez m.in. rozwój technologii wykorzystania biomasy, która jest jednym z najbardziej obiecujących źródeł energii odnawialnej w Polsce. Z przyczyn legislacyjnych, ekologicznych oraz technicznoekonomicznych niezwykle istotne stają się również termiczne metody utylizacji odpadów, w tym również osadów ściekowych. W pracy zaprezentowano wyniki badań TG/MS węgla kamiennego, osadu ściekowego oraz biomasy (wierzby energetycznej) wykonane w atmosferze helu i w powietrzu. Stanowią one cenne porównanie emisyjności paliw w wysokotemperaturowych warunkach pirolizy oraz spalania. Każde z tych paliw wykazuje bowiem określoną specyfikę odgazowania oraz spalania, wpływając na kinetykę i mechanizm procesu. W wyjaśnieniu zachowania się paliw podczas wysokotemperaturowego fizykochemicznego procesu bardzo pomocna staje się analiza techniczna i elementarna paliw, wskazująca na zróżnicowanie ich składu w stanie wyjściowym.

EN

The paper takes the analysis of thermal studies TG/MS of different types of solid fuels. It allowed diversification of fuels depending on their composition and origin. Consideration of coal, biomass and sewage sludge as fuel is nowadays an important aspect of energy in our country. It should be emphasized that Poland power engineering is based up to 95% on coal as the primary fuel. However, commonly increasing awareness state of the environment and the need to reduce CO2 emissions energy industry have committed to implement alternative solutions in order to gain power, through, i. a.:development technologies use of biomass, which is one of the most promising renewable energy sources in Poland. For reasons of legislative, environmental and technical-economic extremely important become also the method of thermal disposal waste, which could include also sewage sludge. The paper presents the results of TG/MS research of hard coal, sewage sludge and biomass (energetic willow), in a He atmosphere and air. Each of these fuels has a definite specificity of pyrolysis and combustion, affecting on the kinetics and mechanism of the process. In explanation for behavior of fuels during high-temperature physicochemical process really helpful becomes their technical analysis, elemental and petrographic fuels.

Słowa kluczowe

PL

piroliza paliw; spalanie paliw; emisja zanieczyszczeń; analiza termiczna (TG); spektrometria mas MS

EN

fuels pyrolysis; emission of pollutants; fuels combustion; thermal analysis TG/MS

• Wydawca: Mastermedia sp. z o.o.
• Czasopismo: Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 17, nr 3
• Strony: 41--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz.

Twórcy

autor

Kijo-Kleczkowska A.

• Instytut Maszyn Cieplnych, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Politechnika Częstochowska, al. Armii Krajowej 21, 42-201 Częstochowa

autor

Łącz A.

• Katedra Chemii Nieorganicznej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, al. Adama Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Szumera M.

• Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, al. Adama Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Środa K.

• Instytut Maszyn Cieplnych, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Politechnika Częstochowska, al. Armii Krajowej 21, 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• 1. Kordylewski W. (red.): Niskoemisyjne techniki spalania w energetyce. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2000.
• 2. Tomeczek J.: Combustion coal. Skrypty uczelniane Nr 1667. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1992.
• 3. Fogueras M.B., Diaz R.M., Xiberta J.: Pyrolisis of blends of different types of sewage sludge with one bitouminous coal. Energy 30 (2005), pp. 1079-1091.
• 4. Hani H. Sait, Hussain A., Salema A.A., Ani F.N.: Pyrolysis and combustion kinetics of date palm biomass using thermogravimetric analysis. Bioresource Technology 118(2012), pp. 382–389.
• 5. Hanmin X., Xiaoqian M., Kai L.: Co-combustion kinetics of sewage sludge with coal and coal gangue under different atmospheres. Energy Conversion and Management 51(2010), pp.1976–1980.
• 6. Hycaj G., Król K., Moroń W., Ferens W.: Combustion of sewage sludge. Archiwum spalania, vol. 6, nr 1-4 (2006), pp. 143-151.
• 7. Kijo-Kleczkowska A., Otwinowski H., Środa K.: Properties and production of sewage sludge in Poland with reference to the methods of neutralizing. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska, vol. 14, numer 4 (2012), pp.59-78.
• 8. Kijo-Kleczkowska A., Środa K., Otwinowski H.: Study into combustion of sewage sludge as energetic fuel. Archives of Mining Science, vol. 58, No 4 (2013), pp. 1085–1110.
• 9. Kijo-Kleczkowska A., Szumera M., Środa K.: Thermal analysisof solid fuelsin an inert atmosphere (wysłany do Archives of Mining Sciences, 2014).
• 10. Kijo-Kleczkowska A., Szumera M., Środa K.: Comparative analysis of TG/DTG and DTA of solid fuels in the air (wysłany do recenzji w Archives of Mining Sciences, 2014).
• 11. Lester E., Gong M., Thompson A.: A method for source apportionment in biomass/coal blends using thermogravimetric analysis. J. Anal. Appl. Pyrolysis 80 (2007),pp.111–117.
• 12. Lorenz U.: The effects of combustion coal for the environment and the possibility of limiting. Mat. Szkoły Eksploatacji Podziemnej. Sympozja i Konferencje nr 64. Wyd. Instytut GSMiE PAN, Kraków, 2005, pp. 97-112.
• 13. Nowak W., Sekret R.: The use of biomass in the fluidized bed combustion of coal. Gospodarka Paliwami i Energią. 8 (2001), pp.2-9.
• 14. Oleniacz R.: The use of pyrolysis and gasification processes for thermal waste treatment. Ochrona powietrza i problemy odpadów, vol 33, nr 3, maj-czerwiec (1999), pp. 101-105.
• 15. Popowicz J.: Co-combustion of biomass with coal in fluidized bed boilers. Karbo 3 (2003), pp. 136-141.
• 16. Stelmach S.: Thermo-chemical conversion of biomass and bio-waste using pyrolysis and gasification processes. E2BEBIS - ŚRODOWISKOWE I EKONOMICZNE KORZYŚCI Z UTWORZENIA KLASTRÓW BIOWĘGLOWYCH NA OBSZARZE EUROPY ŚRODKOWEJ Seminarium: Piroliza biomasy - zrównoważona technologia wytwarzania biowęgla i energii odnawialnej, 6.12.2013, Opole.
• 17. Środa K., Kijo-Kleczkowska A., Otwinowski H.: Thermal disposal of sewage sludge. Inżynieria Ekologiczna, 28(2012), pp.67-81.
• 18. Wang X., Tan H., Niu Y., Pourkashanian M., Ma L., Chen E., Liu Y., Liu Z., Xu T..: Experimental investigation on biomass co-firing in a 300 MW pulverized coal-firedutility furnace in China. Proceedings of the Combustion Institute 33 (2011), pp. 2725–2733.
• 19. Environmental Protection 2013. Informacje i opracowania statystyczne. Główny Urząd Statystyczny. Warszawa 2013.
• 20. Efficiency of energy use in the years 2002-2012. Informacje i opracowania statystyczne. Główny Urząd Statystyczny. Warszawa 2014.
• 21. Małecka B.: Methods of thermal analysis combined with the analysis of the gaseous products (TG-DSC-MS). LAB Laboratoria, Aparatura, Badania, R. 17, nr 5, 2012, pp. 6-16.
• 22. http://webbook.nist.gov/chemistry