Poprawa własności ubocznych produktów spalania z kotłów rusztowych

• Autorzy: Sobieraj Jakub , Gądek Waldemar , Wnorowska Joanna , Tymoszuk Mateusz , Kalisz Sylwester

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2020.1.2

Warianty tytułu

EN

Improvement of the properties of combustion by-products from grate boilers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono badania nad poprawą własności ubocznych produktów spalania (UPS) z kotłów rusztowych, w których właściwości te zmieniane są z pomocą dodatków paliwowych - addytywów. W przypadku badań opisywanych w artykule dodatkiem paliwowym jest haloizyt, a więc kopalina glinokrzemianowa. Haloizyt jako materiał o strukturze nanorurek ma wysoko rozwiniętą powierzchnię właściwą dzięki czemu jest bardzo dobrym sorbentem. Opisane wyniki badań pokazują wpływ dodatku paliwowego na charakterystyczne temperatury przemian fazowych popiołów oraz skład tlenkowy popiołu. W artykule znajduje się też propozycja doboru optymalnej dawki haloizytu w stosunku do zawartości chloru w paliwie, a także ogólny opis modelowego procesu doboru addytywu i reakcji, które wymagają uwzględnienia.

EN

The paper presents research on the improvement of the properties of post-combustion products (UPS) from grate boilers, in which these properties are changed with the help of fuel additives. In the case of research described in the article, selected fuel additive is halloysite which is an aluminosilicate mineral clay. Halloysite as a material with the structure of nanotubes has a well developed specific surface, what makes it a very good sorbent. The presented results show the influence of fuel additive on the Ash Fusion Temperatures (AFT) and the oxide composition of ash. The article also contains a proposal of optimal dose of halloysite in relation to chlorine content in fuel, as well as a general description of the model process of addition selection and reactions that need to be taken into account.

Słowa kluczowe

PL

biomasa; addytywy; dodatki paliwowe; haloizyt

EN

biomass; additives; fuel additives; halloysite

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 1
• Strony: 15--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 51 poz., fot., tab., wzory

Twórcy

autor

Sobieraj Jakub

• Politechnika Śląska, Katedra Maszyn i Urządzeń Energetycznych

autor

Gądek Waldemar

• Politechnika Śląska, Katedra Maszyn i Urządzeń Energetycznych

autor

Wnorowska Joanna

• Politechnika Śląska, Katedra Maszyn i Urządzeń Energetycznych

autor

Tymoszuk Mateusz

• Politechnika Śląska, Katedra Maszyn i Urządzeń Energetycznych

autor

Kalisz Sylwester

• Politechnika Śląska, Katedra Maszyn i Urządzeń Energetycznych

Bibliografia

• [1] A. K. Kumar i S. Sharama, „Recent updates on different methods of pretreatment of lignocellulosic feedstocks: a review” Bioresources Bioprocess, pp. 1-19. 04 07 2017.
• [2] W. Blasiak, „Modern Technologies of Biomass Combustion and Pre-treatment for more Efficient Electricity Production: Review and Case Analysis”, w Climate-Smart Technologies, Climate Change Management, Berlin, Heidelberg, Springer, 2013, pp. 269-282
• [3] Ø. Skreiberg, „Biomass upgrading for improved combustion processes”, w CenBio Final Conference, 13-14 March, Ås, Norway, 2017
• [4] J. S. Tumuluru, S. Sokhansanj, C. T. Wright i R. D. Boardman, „A review on Biomass Clasification, Co-Firing Issues and Pretreatment Methods, ASABE Annuale International Meeting”, Idaho National laboratory, Idaho, 2011
• [5] M. Dębowski, H. Pawlak-Kruczek, M. Czerep, A. Brzdękiewicz i Z. Słomczyński, Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, nr 26, pp. 26-39, 2016
• [6] J. Li, X. Zhang, H. Pawlak-Kruczek, W. Yang i W. Blasiak, „Process simulation of co-firing torrefied biomass in a 220 MWe coal-fired power plant”, Energy Conversion and Management, pp. 503-511, August 2014
• [7] S. Fournel, J. H. Palacious, S. Godbout i M. Heitz, „Effect of Additives and Fuel Blending on Emission and Ash-Related Problems from Small-Scale Combustion of Reed Canary Grass”, Agriculture, tom 5, pp. 561-576, 2015,
• [8] T. Hardy, T. Jakubiak i K. Filipowski, „Zapobieganie korozji chlorkowej w kotłach spalających biomasę za pomocą wtrysku SO3” w 13th International Conference on Boiler Technology, Szczyrk, 2018
• [9] L. Wang, J. E. Hustad, O. Skreiberg, G. Skjevrak i M. Gronli, „A critical review on additives to reduce ash related operation problems in biomass combustion applications”, Energy Procedia, nr 20, pp. 20-29, 2012
• [10] Y. Shao, J. Wang, F. Preto i J. Zhu, „Ash Deposition in Biomass Combustion or Co-Firing for Power/Heat Generation”, Energies, tom 5, pp. 5171-5189, 2012
• [11] E. Raask, Mineral impurities in coal combustion: behaviour, problems, and remedial measures, London, Washington: Hemisphere, 1985
• [12] Y. Niu, T. H i S. Hui, „Ash-related issues during biomass combustion: Alkali-induced slagging, silicate melt-induced slagging (ash fusion), agglomeration, corrosion, ash utylization, and related countermeasures”, Progess in Energey and Combustion Science, pp. 1-61, 20 Październik 2015
• [13] B. Urbanek, Praca doktorska: Zachowanie się substancji mineralnej paliw stałych w czasie spalania i współspalania, Wrocław: Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczno–Energetyczny, 2017
• [14] Y. Liao, S. Wu i T. Chen, „The alkali metal characteristic during biomass combustion with additives”, Energy Procedia, tom 75, pp. 124-129, 2015
• [15] D. S. Clery, P. E. Mason i P. M. Rayner, „The effects of an additive on the release of potassium in biomass combustion”, Fuel, tom 214, pp. 647-655, 2018
• [16] M. Aho, P. Vainikka, R. Taipale i P. Yrjas, „Effective new chemicals to prevent corrosion due to chlorine in power plant superheaters”, Fuel, pp. 647-654, 05 2008
• [17] P. Płaza, “The Development of a Slagging and Fouling Predictive Methodology for Large Scale Pulverised Boilers Fired with Coal/Biomass Blends”, Publishable Doctoral Thesis, 2013
• [18] P. Płaza, J. Maier, I. Maj, W. Gądek i S. Kalisz, “Potassium and chlorine distributions in high temperature”, 3th International Conference on Boiler Technology ICBT, Szczyrk, 2018
• [19] S. Kalisz, W. Gądek, P. Plaza i A. Mack: “Investigation of deposits formation in steam superheaters during combustion of halloysite doped biomass”, 27th European Biomass Conference & Exhibition, Lisbon, 2019
• [20] W. Gądek i S. Kalisz,: “Review of ash deposition coefficients for selected biomasses”, Renewable Energy sources: engineering, technology, innovation, ICORES 2017, Springer International Publishing, 2018, pp. 119-126
• [21] PN-EN ISO:18122:2016-01 - wersja angielska: Biopaliwa stałe - Oznaczanie zawartości popiołu
• [22] PN-EN ISO 18134-2:2017-03: Biopaliwa stałe - Oznaczanie zawartości wilgoci - Metoda suszarkowa - Część 2: Wilgoć całkowita
• [23] PN-EN ISO 18123:2016-01: Biopaliwa stałe - Oznaczanie zawartości części lotnych
• [24] PN-EN ISO 18125:2017-07: Biopaliwa stałe - Oznaczanie wartości opałowej
• [25] PN-G-04571:1998: Paliwa stałe - Oznaczanie zawartości węgla, wodoru i azotu automatycznymi analizatorami - Metoda makro
• [26] PN-EN ISO 16948:2015-07: Biopaliwa stałe - Oznaczanie całkowitej zawartości węgla, wodoru i azotu
• [27] PN-G-04584:2001: Paliwa stałe - Oznaczanie zawartości siarki całkowitej i popiołowej automatycznymi analizatorami
• [28] PN-ISO 1171:2002: Paliwa stałe - Oznaczanie popiołu
• [29] PN-EN ISO 16994: 2016-10: Biopaliwa stałe - Oznaczanie całkowitej zawartości siarki i chloru
• [30] PN-EN ISO 16967: 2015-06: Biopaliwa stałe - Oznaczanie pierwiastków głównych – Al, Ca, Fe, Mg, P, K, Si, Na i Ti
• [31] DIN 51727: 2001: Determination of chlorine content of solid fuels
• [32] K. Kubica, M. Ściążko i J. Raińczak, “Współspalanie biomasy z węglem”, Zabrze: Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, 2003
• [33] W. Gądek, A. Łyczkowska, A. Scherrmann, H. J. Gehrmann, A. Szlęk, H. Seifert i D. Stapf, „Characterization of biomass fuels in Isothermal Plug Flow Reactor (IPFR)”, Trans, VSB-Tech, Univ, Ostrava, Mech. Ser. vol, 63 no. 2, pp. 11-20, 2017
• [34] J. W. Wandrasz i A. J. Wandrasz, „Paliwa formowane: biopaliwa i paliwa z odpadów w procesach termicznych”, Warszawa: Wydawnictwo Seidel Przywecki Sp. z o.o., 2006
• [35] B. Jagustyn, N. Bątorek-Giesa i B. Wilk, „Ocena właściwości biomasy wykorzystywanej do celów energetycznych”, CHEMIK, tom 65, nr 6, pp. 557-563, 2011
• [36] J. Wisz i A. Matwiejew, „Biomasa - badania w laboratorium w aspekcie przydatności do energetycznego spalania”, Energetyka, pp. 1-11, Wrzesień 2005
• [37] F. Matalkah, A. M. Balachandra, P. Soroushian i A. Peyvandi, „Characterization of Alkali-Activated Nonwood Biomass Ash-Based Geopolymer Concrete”, Journal of Materials in Civil Engineering , tom 29, nr 4, pp. 1-9, 2016
• [38] B. Urbanek, A. Szydełko i K. Czajka, „Risks of boiler operation during slagging and fouling process - a new methods for the determination of ash sintering temperatures”, Challenges of Modern Technology, tom V, nr 2, pp. 47-52, 2013
• [39] C, 15370-1: 2007, Solid biofuels - Method for the determination of ash melting behaviour - Part 1: Characteristic temperatures method
• [40] PN-ISO 540: 2001: Paliwa stałe - Oznaczanie topliwości popiołu w wysokiej temperaturze metodą rurową
• [41] http://www.claysandminerals.com/halloysite-and-kaolinite
• [42] P. Płaza, “The Development of a Slagging and Fouling Predictive Methodology for Large Scale Pulverised Boilers Fired with Coal/Biomass Blends”, Publishable Doctoral Thesis, 2013
• [43] S. Kalisz, S. Ciukaj, K. Mroczek, M. Tymoszuk, R. Wejkowski, M. Pronobis i H. Kubiczek, „Full-scale study on halloysite fireside additive in 230 t/h pulverized coal utility boiler”, Energy, pp, 33-39, 16 Grudzień 2015
• [44] P. Sakiewicz, M. Lutyński, J. Sołtys, A. Pytliński: “Purification of halloysite by magnetic separation”, Physicochem, Probl, Miner, Process, 52(2), 2016, 991-1001
• [45] K. Mroczek, S. Kalisz, M. Pronobis, J. Sołtys: “The effect of halloysite additive on operation of boilers firing agricultural biomass”, Fuel Processing Technology 92 (2011) 845-855
• [46] R. Altobelli Antunes, M. C. Lopes de Oliveira: Corrosion in biomass combustion: A materials selection analysis and its interaction with corrosion mechanisms and mitigation strategies, Corrosion Science 76 (2013), 6-26
• [47] R. Lisnic i S. I. Jinga, „Study on current state and future trends of flue gas desulphurization technologies: A review”, Romanian Journal of Materials, tom 48, nr 1, pp. 83-90, 2018
• [48] L. Wang, J. E. Hustad, O. Skreiberg, G. Skjevrak i M. Gronli, „A critical review on additives to reduce ash related operation problems in biomass combustion applications”, Energy Procedia, nr 20, pp. 20-29, 2012
• [49] M. Gehrig, M. Wohler, S. Pelz, J. Steinbrink i H. Thorwarth, „Kaolin as additive in wood pellet combustion with several mixtures of spruce and short-rotation-coppice willow and its influence on emissions and ashes”, Fuel, pp. 610-616, 1 January 2019
• [50] A. Garcia-Maraver, J. Mata-Sanchez , M. Carpio i J. A. Perez-Jimenez, „Critical review of predictive coefficients for biomass ash deposition tendency”, Journal of the Energy Institute, pp. 1-15, 2016
• [51] W. Gądek, Praca doktorska „Badania nad zastosowaniem haloizytu jako dodatku paliwowego do biomasy, Politechnika Śląska, 2019.

Uwagi

PL

2. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).