Wpływ procesu spalania i współspalania biomasy na emisję zanieczyszczeń z paleniska z warstwą fluidalną

Sekret, R.; Kobyłecki, R.; Nowak, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wpływ procesu spalania i współspalania biomasy na emisję zanieczyszczeń z paleniska z warstwą fluidalną

Autorzy

Sekret R. , Kobyłecki R. , Nowak W.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Effect of combustion and co-combustion of biomass on pollutions emission in fluidized bed furnaces

Języki publikacji

Abstrakty

Przedstawiono wyniki badań uzyskane na stanowisku laboratoryjnym z cyrkuł acyjną warstwą (CWF) fluidalną o mocy 1O k W_t_{, oraz pierwszym kotle fluidalnym w Polsce OKF-40 spalającym biomasę na skałę przemysłową w Elektrociepłowni „Ostrołęka A". Na podstawie przeprowadzonych badań procesu spalania mieszanek biomasy i węgla brunatnego w cyrkula-cyjnej warstwie fluidalnej można stwierdzić, że wzrost udziału masowego ziaren biomasy w mieszance paliwowej w badanym zakresie temperatur warstwy fluidalnej i warunków przepływowych przyczynił się do: wzrostu stopnia wypalenia mieszanek paliwowych od 0,89 do 1,00, obniżenia jednostkowej emisji CO, SO₂, obniżenia jednostkowej emisji NOX w zakresie temperatur 1123-1173 K i prędkości gazu 1,04-1,44 m/s. Kocioł OKF-40 również wykazał możliwości czystego spalania, które koresponduje z wymaganiami ochrony środowiska. Jego eksploatacja przyczynia się do obniżenia: emisji SO₂_{o 280 t/a, emisji NO_x o 100 t/a, emisji C0₂ z paliw kopalnych o 46 000 t/a, zużycia węgla kamiennego o 23 000 t/a. W skutek zmiany paliwa z węgla kamiennego na korę drzewną zmniejszyła się ilość usuwanego popiołu. Ponadto proces fluidalnego spalania biomasy przyczynił się do: wzrostu sprawności spalania o 5-7 %, możliwości prowadzenia elastycznej pracy kotła pod względem dostosowania jego obciążenia do aktualnego zapotrzebowania, możliwości spalania paliw niskiej jakości o zawartości wilgoci do 60 %, utylizacji z bieżącej produkcji kory drzewnej i likwidacji istniejącego jej składowiska oraz obniżenia kosztów utrzymania kotła.}}

The paper presents the experiments which were carried out on a circula-tinf fluidized bed (CFB) laboratory unit of 10 kW, power and the first fluidized bed boiler (FBB) in Poland OKF-40. Boiler OKF-40 burning biomass on an industrial scale in the heat and power plant „Ostrołęka A". It was constructed as a result of modernisation of a pulverised boiler type OP-100. The laboratory experiments of CFB combustion of brown coal and biomass showed along an increase of mass fraction of biomass in the fuel mixture the following relationships: an increase of conversion of fuel mixtures between 0,89 and 1.00, an decrease of CO, S0₂_{emissions, an decrease of NO_x_{emissions when the bed temperature was between 1123 and 1173 K and the superficial gas velocity was between 1,04 and 1,44 m/s. The optimum conditions for conducting the circulating fluidized bed combustion process of biomass and brown coal mixtures were: 1123 K as the bed temperature, and the superficial gas velocity kept on the level of 1,3 0 m/s. The OKF-40 B FB boiler allowed also for clean combustion that is in line with environmental protection norms. Its exploitation had an impact on lowering levels of the following: SO₂_{emission of 280 000 kg/y, NO_x_{emission of 100 000 kg/y, CO₂_{emission from fossil fuels of 46 000 000 kg/y, use of coal of 23 000 000 kg/y. As a result of fuel change, the amount of removed ash was reduced. In addition, the capital expenditure led to the following: increase of combustion efficiency of 5-7 %, possibility of carrying on flexible boiler's work - as far as its loading adaptation to a particular requirement is concerned, possibility of low-quality fuels combustion with moisture content of 60 %, utilisation based on current bark production, and closing down of the existing storage yard, lowering costs of the boiler's exploitation.}}}}}

Słowa kluczowe

biomasa współspalanie mieszanka paliwowa warstwa fluidalna

biomass co-combustion fuel mixture fluidized bed

Wydawca

Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.

Czasopismo

Karbo

Rocznik

2004

Tom

Nr 1

Strony

24--33

Opis fizyczny

Bibliogr. 43 poz.

Twórcy

autor

Sekret R.

rsekret@wp.pl

Politechnika Częstochowska, 42-200 Częstochowa, ul. Dąbrowskiego 73

autor

Kobyłecki R.

Politechnika Częstochowska, 42-200 Częstochowa, ul. Dąbrowskiego 73

autor

Nowak W.

Politechnika Częstochowska, 42-200 Częstochowa, ul. Dąbrowskiego 73

Bibliografia

1. Gajewski W., Ekologiczne aspekty przetwarzania energii. Komitet Termodynamiki i Spalania, Wydział IV Nauk Technicznych, Polska Akademia Nauk, Warszawa, 1996.
2. Ministerstwo Środowiska. Strategia rozwoju energetyki odnawialnej. Ogólnopolskie forum odnawialnych źródeł energii - 2000, Łódź, 4-6 grudnia, 2000.
3. Kowalik P., Wytwarzanie energii elektrycznej z biomasy w warunkach polskich. V Konferencja Naukowo-Techniczna. Ogólnopolskie Forum Odnawialnych Źródeł Energii '98, Gdańsk, 13-15 października, 1998.
4. La Nauze R., A review of the fluidized bed combustion of biomass. Journal of the Institute of Energy, 1987, nr 6, s. 66.
5. Wichowski R., Rola biomasy i innych źródeł energii odnawialnej w świecie. Informacja INSTAL, 1998, nr 10.
6. Juchelkova D., Energeticke vyuzivani biomasy. Praca habilitacyjna, VSB-Technicka Univerzita Ostrava, 1997.
7. Guzenda R., Świgoń J., Techniczne i ekologiczne aspekty energetycznego wykorzystania drewna i odpadów drzewnych. Gospodarka Paliwami i Energią, 1997, nr 1, s. 10.
8. Kowalik P., Potencjalne możliwości energetycznego wykorzystania biomasy w Polsce. Gospodarka Paliwami i Energią, 1994, nr 3, s. 9.
9. Kowalik P., Światowe tendencje w wykorzystaniu biomasy do produkcji ciepła, elektryczności i paliw samochodowych. Gospodarka Paliwami i Energią, 1997, nr 1, s. 2.
10. Nowak W., Sekret R., Wykorzystanie biomasy w procesie fluidalnego spalania węgla. Gospodarka Paliwami i Energią, 2001, nr 8.
11. Bapat D., Kulkami S., Bhandarkar V., Design and operating experience on fluidized bed boiler burning biomass fuels with high alkali ash. Proceedings of the 14^th International Conference on Fluidized Bed Combustion, Vancouver, New York, NY: ASME, pp. 165-174, 1997.
12. Werther J., Saenger M., Hartge E., Ogada T., Siagi Z., Combustion of agricultural residues. Progress in Energy and Combustion Science, 2000, nr 26, s. 1.
13. Skrifvars B., i in., Ash behavior in a CFB boiler during combustion of coal, peat or wood. Fuel, 1998, t. 77, nr 1/2, s. 65.
14. Orłowski P., Kotły parowe, konstrukcja i obliczenia. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1972.
15. Nowak W., Wandrasz A., Wykorzystanie biomasy jako alternatywnego źródła energii w piecu typu Gasifier-Combustor. I Międzynarodowa Konferencja Paliwa z Odpadów '97, Ustroń, s. 219-226, 1997.
16. Bis Z., Gajewski W., Kobyłecki R., Jestin L., Lafanechere L., Analiza porównawcza niskoemisyjnych technik spalania. Gospodarka Paliwami i Energią, 1997, nr 6, s. 2.
17. Nowak W., Fluidalne spalanie węgla. Gospodarka Paliwami i Energią, 1996, nr 3, s. 6.
18. Sekret R., Rozprawa doktorska nt. Segregacja i emisja substancji szkodliwych w procesie fluidalnego spalania mieszanki biomasy i węgla brunatnego. Politechnika Częstochowska, 2001.
19. Nowak W., Sekret R., Emisje zanieczyszczeń gazowych w procesie fluidalnego spalania węgla brunatnego i biomasy. Gospodarka Paliwami i Energią, 2002, nr 2.
20. Sekret R., Nowak W., Impact of biomass on: CO, SO₂, NO_x emissions from CFB combustion of brown coal. 6^th European Conference on Industrial Furnaces and Boilers, Estoril, Lisbon, Portugal, 02-05.04.2002.
21. Sekret R., Nowak W., Badania procesu fluidalnego spalania mieszanki kory drzewnej i węgla brunatnego. XVIII Zjazd Termodynamików, 2-6 września 2002, s. 1075.
22. Nowak W., Muskała W., Sekret R., Kozłowski W., Sulbiński J., Spalanie biomasy w kotle fluidalnym OKF-40. V Konferencja Naukowo-Techniczna, Ogólnopolskie Forum Odnawialnych Źródeł Energii '98, Gdańsk, 1998.
23. Sprawozdanie z rozszerzonych pomiarów gwarancyjnych kotła fluidalnego OKF-40 w Elektrociepłowni Ostrołęka "A", ENERGOPOMIAR Gliwice, 1997.
24. Nowak W., Muskała W., Sekret R., Kozłowski W., Sulbiński J., Modernizacja kotła OP-100 na kocioł fluidalny spalający biomasę . VIII Konferencja Kotłowa '98, Szczyrk 24-27 listopad 1998.
25. Nowak W., Muskała W., Sekret R., Kozłowski W., Sulbiński J., Ekologiczne i techniczne aspekty spalania biomasy w kotle fluidalnym OKF-40. IV Krajowa Konferencja Energetyczna, Poznań-Kiekrz, 14-16 października, 1998.
26. Nowak W., Muskała W., Sekret R., Sulbiński J., Analiza pracy kotła fluidalnego OKF-40 spalającego biomasę w Zespole Elektrowni Ostrołęka S.A.. VI Konferencja Naukowo-Techniczna Ogólnopolskie Forum Odnawialnych Źródeł Energii '99 Serock Jadwisin, 1-3 grudnia, 1999.
27. Nowak W., Sekret R., Bark Combustion in a 40 MW_t Bubbling Fluidized Bed Boiler. The 7^th Polish-Danish Workshop on Biomass for Energy, Starbienino, Poland, 7-10 December, 2000.
28. Nowak W., Sekret R., Fluidized bed combustion of cellulose industry wastes. Paliwa z Odpadów tom. III, 2001.
29. Nowak W., Muskała W., Sekret R., Kozłowski W., Sulbiński J., Spalanie biomasy w kotle fluidalnym OKF-40. V Konferencja Naukowo-Techniczna, Ogólnopolskie Forum Odnawialnych Źródeł Energii '98, Gdańsk, 1998.
30. Leckner B., Karlsson M., Emission from circulating fluidized bed combustion of mixtures of wood and coal. Fluidized Bed Combustion, 1993, t. 1, ASME, s. 109.
31. Armesto L., i in., Coal and biomass co-combustion on fluidized bed: Comparison of circulating and bubbling fluidized technologies. 14^th International Conference on Fluidized Bed Combustion, 1997, t. 1, ASME, s. 301.
32. La Nauze R., A review of the fluidized bed combustion of biomass. Journal of the Institute of Energy, 1987, nr 6, s. 66.
33. Sekret R., Nowak W., Segregacja ziaren paliwa w cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej. Inżynieria Chemiczna i Procesowa, 2002, t. 23, s. 229.
34. Kobyłecki R., Nowak W., i in., Effect of Fuel Type on Formation of Agglomerates in a Large Scale Pressurized Fluidized Bed Combustor, Proc. FBC-17, Jacksonville, USA, 2003.
35. Iwadate Y., Nemoto K., Kamiya H., Horio M., Analytical, Numerical and Experimental Investigation in to Ash Agglomeration in Fluidized Bed Gasifiers, Proc. of Int. Conf. on Ash Behavior Control, Yokohama, Japonia, 1998.
36. Iwadate Y., Agglomerate Formation from Cohesive Powder Fluidized Beds, Rozprawa Doktorska, Tokyo University of A&T, Japonia, 1999.
37. Takano K., i in., Binderless granulation of pharmaceutical lactose powders. Powder Technol., 2002, t. 122, s. 212.
38. Nakagaki M., Sunada H., Paudaa-to ryushi-no kenkyu, Yakugaku Zasshi, 1968, t. 83, s. 651 (po japońsku).
39. Mori S., Wen C.Y., Estimation of Bubble Diameter in Gaseous Fluidized Beds. AIChE J., 1975, t. 21, s. 109.
40. Wen C.Y., Yu Y.H., A generalised method for predicting minimum fluidization velocity. AIChE J., 1966, nr 12, s. 610.
41. Pietsch W., Rumpf H., Haftkraft, Kapillardruck, Fluessigkeitsvolumen und Grenzwinkel einer Fluessigkeitsbruecke zwischen zwei Kugeln. Chem.-Ing.-Tech., 1967, t. 39, s. 885.
42. Nowok J.W., A model of diffusion/viscous mass transport in silicates during liquid-phase sintering. J. Mater. Res., 1995, 10/2, s. 401.
43. Darneke B., w ISRAELACHVILI J., Intermolecular and Surface Forces. Academic Press, 1992.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPP1-0048-0049