Parametry kinetyczne spalania osadów ściekowych w atmosferze O2/CO2

• Autorzy: Bień J. , Gandor M.

Warianty tytułu

EN

Kinetic parameters of sewage sludge combustion under O2/CO2 atmosphere

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań termograwimetrycznych kinetyki spalania komunalnych osadów ściekowych w atmosferze O2/CO2. Osady ściekowe pochodziły z dużej miejskiej oczyszczalni ścieków. Ich charakter uniemożliwiał wykorzystanie w celach rolniczych czy przyrodniczych. Wskazaną metodą unieszkodliwiania jest spalanie. Aktualnie prowadzone są zakrojone na szeroką skalę badania w zakresie technologii spalania w atmosferze modyfikowanej tlenem. Duże zainteresowanie tą technologią wynika przede wszystkich z podwyższonej konwersji energii i możliwości bezpośredniej sekwestracji dwutlenku węgla. Intencją autorów było sprawdzenie jak zachowują się osady ściekowe w tak zmodyfikowanej atmosferze. Termograwimetryczne badania spalania przeprowadzono jako statyczne (quasiizotermiczne). Badania prowadzono w pięciu atmosferach gazowych. Udział tlenu w mieszance stanowił odpowiednio 20, 40, 60, 80 oraz 100% obj. Eksperyment prowadzony był w zakresie temperatur 873K - 1273K. Otrzymane doświadczalnie wyniki w oparciu o przyjęty model kurczącego się rdzenia (SCM) pozwoliły wyznaczyć podstawowe parametry kinetyczne oraz przeprowadzić szacowanie reaktywności osadów w szerokim zakresie parametrów procesowych.

EN

The paper presents the results of combustion kinetics of municipal sewage sludge in O2/CO2 atmosphere. The studies were investigated by a thermogravimetric analysis. Tests was conducted in five gaseous different atmospheres consisted of oxygen and carbon dioxide. Participation of oxygen in the mixture were: 20, 40, 60, 80 and 100% vol. The experiment was conducted in the temperature range 873K - 1273K. Experimentally obtained results based on the model of the shrinking core (SCM), helped establish the basic kinetic parameters such as: reaction order n, factor Ko and activation energy Ea. The values of activation energy Ea and Ko were, respectively: 45.57 kJ / mol (10.9 kcal/mol) and 0.0127 mg/m2sPa. Such values show that the limiting factor of combustion is the diffusion of oxygen. therefore the combustion reactions take place in the outer layer of the unreacted core. The experimental studies in a wide range of process parameters such as temperature and partial pressure or oxygen helped to create an array of apparent reaction rates as a function or temperature and oxygen concentration in the gas reaction. It has been shown the significant effect of oxygen on the apparent reaction rate, in contrast to the effect of temperature, which was insignificant.

Słowa kluczowe

PL

kinetyka spalania; proces odgazowania osadów; dyfuzja tlenu

• Wydawca: Polski Instytut Spalania
• Czasopismo: Archiwum Spalania
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, nr 3-4
• Strony: 171--179
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Bień J.

autor

Gandor M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii i Ochrony Środowiska ul. J.H. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa,

Bibliografia

• [1].Werther J., Ogada T.. Borodulya V.A., Dikalenko V.I., Devolatilisation and combustion kinetic parameters of wet sewage sludge in a bubbling fluidised bed furnace, Proc, Inst. Of Energy's 2nd International Conference on Combustion and Emission Control, London, 1995, s. 149-158.
• [2]. Ross I.B .. Davidson J.F., Combustion, of karbon particles in a fluidized bed, "Transaction of Chemical Engineering", 1982 nr 60, s. 108-114.
• [3]. Basu P., Ritchie C, Halder P.K., Burning rate of carbon in circulating fluidized beds, [W:] Circulating fluidized bed technology I. P. Basu, Toronto. 1975. s. 229-237.
• [4]. Rajan R.R., Wen C.Y., A comprehensive model for fluidized bed coal combustor, "A.I.Ch.E Journal". 1980 nr 26 (4), s. 642-665.
• [5]. Kunii D, Levenspiel O., Fluidization engineering, 2nd ed., Boston, MA: Butterworth-Heinemann, 1991.
• [6]. Nowak W., Pronobis M., Nowe technologie spalania i oczyszczania spalin, Gliwice, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2010.
• [7]. Kai Liu, Ciao Qian Ma, Han Min Ciao, Experimental and kinetic modeling of oxygen-enriched air combustion of paper mill sludge, "Waste management", 2010 nr 30, s. 1206-1211.
• [8]. Ciao Hanmin, Ma Xiaoqian, Liu Kai, Co-combustion kinetics of sewage sludge with coal and coal gangu dunder different atmospheres, "Energy Conversion and Management", 2010 nr 51, s. 1976-1980.
• [9]. Hu Y.Q .. Nikzat H., Nawata M., Kobayashi N .. Hasatani M., The characteristics of coal-char oxidation under high partial pressure of oxygen, "Fuel", 2011 nr 80. s. 2111-2116.