Wykorzystanie odpadów ciekłych z produkcji biopaliw w procesach współspalania paliw w kotłach dużej mocy

• Autorzy: Stępień A. , Kozdrach R. , Karaś J. , Wolszczak M. , Niemyjski O.

Warianty tytułu

EN

The use of liquid wastes from the production of biofuels in process of co-firing fuels in the boilers of high power

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu współspalania frakcji glicerynowej pochodzącej z produkcji biopaliw ciekłych (estrów metylowych kwasów tłuszczowych) z węglem kamiennym. Badania przeprowadzono w warunkach przemysłowych z wykorzystaniem kotła parowego o mocy ok. 2 MW w jednym z zakładów przemysłu materiałów budowlanych. Oceniono proces współspalania mieszaniny 3% frakcji glicerynowej i węgla kamiennego – ekogroszku. Paliwem wzorcowym był węgiel kamienny tzw. ekogroszek. Zbadano przebieg procesu spalania, skład i temperaturę spalin. Nieprawidłowe spalanie frakcji glicerynowej może doprowadzić do emisji toksycznych, mutagennych i kancerogennych substancji, w tym wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Podczas badań procesu spalania mieszaniny ekogroszku z frakcją glicerynową zaobserwowano spadek zawartości O₂, CO i NO_x, wzrost zawartości H₂, CO₂ i SO₂ w spalinach oraz wzrost temperatury spalin w stosunku do wyników spalania samego ekogroszku.

EN

The article were presented the results of the co-firing of glycerol fraction derived from the production of liquid biofuels (fatty acid methyl ester) with coal. The research was conducted under industrial conditions using a steam boiler with a capacity of approx. 2 MW in one of the institutions of building materials. The evaluated process of co-firing mixture of a 3 % glycerol fraction and coal ecopea. The reference fuel was coalecopea. The rated of combustion process, composition and temperature of the exhaust gases. The incorrect combustion of glycerol fraction may lead to the emission of toxic, mutagenic and cancerogenic substances, including polycyclic aromatic hydrocarbons. During the study of combustion process mixture of glycerin fraction and coal-ecopea was observed a decrease content of O₂, CO and NO_x, increase content of H₂, CO₂ and SO₂ in the fumes and increase of temperature of exhaust gases in relative to the results of combustion to the same coal-ecopea.

Słowa kluczowe

PL

frakcja glicerynowa; spalanie; współspalanie paliw; kocioł parowy; tlenki azotu; ditlenek siarki; tlenek węgla; ditlenek węgla

EN

glycerine fraction; combustion; co-firing of fuels; steam boiler; nitrogen oxides; sulfur dioxide; carbon monoxide; carbon dioxide

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 6
• Strony: 14--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Stępień A.

• Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy w Radomiu

autor

Kozdrach R.

• Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy w Radomiu

autor

Karaś J.

• Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy w Radomiu

autor

Wolszczak M.

• Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy w Radomiu

autor

Niemyjski O.

• Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska

Bibliografia

• [1] Gumuła S., Piaskowska M.: Ekologiczne aspekty produkcji ciepła w oparciu o proces spalania - Instal 2008, 10, str. 25-27
• [2] Rosiński M., Furtak L., Stępień A.: Nowoczesne, ekologiczne źródła ciepła zasilane biopaliwami ciekłymi stosowane w ciepłownictwie. Rozdział w monografii „Rynek ciepła 2009. Materiały i studia”, str. 255-275. Wydawnictwo Kaprint, 2009
• [3] Ślak G.: Perspektywy rozwoju rynku biopaliw na świecie i w polskich realiach. Chemik, 2005, 5, str. 223-225
• [4] Rosiński M., Stępień A.: Ocena wpływu składu kompozycji biopaliw ciekłych i warunków spalania na sprawność energetyczną aparatu ogrzewczo wentylacyjnego – Rynek Energii 2010, 5, str. 28-31
• [5] Rosiński M., Furtak L., Stępień A: Badania kompozycji biopaliw ciekłych w aspekcie ich spalania w urządzeniach ogrzewczych – Rynek Energii 2009, 6, str. 55-60
• [6] Gupta N., Kumar N.: Scope and opportunities of using glycerol as an energy source, Renew. Sustain. Energy Rev., 16 (2012), pp. 4551–4556
• [7] Lesisz M., Pindel M.: Lotos biopaliwa – producent FAME w Grupie LOTOS. Przemysł Chemiczny 2006, 85, 12, str. 1580-1584
• [8] Miesiąc I.: Metody zagospodarowania frakcji glicerynowej z procesu metanolizy oleju rzepakowego. Przemysł Chemiczny 2003, 82, 8-9, str. 1045-1047
• [9] Hu S., Luo X., Wan C., Li Y.: Characterization of crude glycerol from biodiesel plants, J Agric Food Chem, 60 (2012), pp. 5915–5921
• [10] Chomiak J.: Combustion. A study in Theory, Fact, and Aplication. New York, Abacus Press, 1990
• [11] Furtak L., Rosiński M., Łuksa A., Stępień A.: Problematyka wykorzystania frakcji glicerynowej jako paliwa w ciepłownictwie. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, nr 1, styczeń 2006
• [12] Bonnardeaux J.: Glycerine Overview, Department of Agriculture and Food, Western Australia (2006)
• [13] Lee B.H., Lkhagvadorj S., Bae J.S., Choi Y.Ch., Jeon C.H.: Combustion behavior of low-rank coal impregnated with glycerol, Biomass &Bioenergy, 87/2016, pp. 122-130
• [14] Angeloni M., Remacha P., Martinez A., Ballester J.: Experimental investigation of the combustion of crude glycerol droplets, Fuel 184/2016, pp. 889-895
• [15] Bala-Litwiniak A., Radomiak H.: Environmental benefits of co-combustion of light fuel oil with waste glicerol, Energy Sources part a-recovery utilization and environmental effects 38/2016, pp. 2510-2516
• [16] Wang L., Xiu S.M., Shahbazi A.: Combustion characteristics of bio-oil from swine manure/ crude glycerol co-liquefaction by thermogravimetric analysis technology, Energy Sources part a-recovery utilization and environmental effects, 38/2016, pp. 2250-2257
• [17] Jiang L., Agrawal A.K.: Combustion of straight glycerol with/without methane using a fuel--flexible, low-emissions burner, Fuel 136/2014, pp. 177-184
• [18] Setyawan H.Y., Zhu M., Zhang Z., Zhang D.: An experimental study of effect of water on ignition and combustion characteristics of single droplets of glycerol, Energy Procedia, 75 (2015), pp. 578–583
• [19] Felizardo P., Machado J., Vergueiro D., Correia M.J., Gomes J.P., Bordado J.M.: Study on the glycerolysis reaction of high free fatty acid oils for use as biodiesel Feedstock. Fuel Processing Technology 2011, 92, pp.1225-1229
• [20] Jerzykiewicz W., Naraniecki B., Terelak K., Trybuła S., Kosno J., Lukosek M.: Zagospodarowanie frakcji glicerynowych z instalacji biodiesla. Przemysł Chemiczny 2007, 86, 5, str.397-402
• [21] Bae J.S., Lee D.W., Lee Y.J., Park S.J., Hong J.C., Kim J.G., Lee B.H., Jeon C.H., Han C., Choi Y.C.: Production of the glycerol-impregnated hybrid coal and its characterization, Fuel, 118/2014, pp. 33-40
• [22] Quispe C.A.G., Coronado C.J.R., Carvalho Jr. J.A.: Glycerol: production, consumption, prices, characterization and new trends in combustion, Renew. Sustain. Energy Rev., 27 (2013), pp. 475–493
• [23] Leoneti A.B., Aragao-Leoneti V., Borges de Oliveira S.V.W.: Glycerol as a by-product of biodiesel production in Brazil: alternatives for the use of unrefined glycerol, Renewable Energy, 45 (2012), pp. 138–145
• [24] Tan H.W., Abdul Aziz A.R., Aroua M.K.: Glycerol production and its applications as a raw material: a review, Renew Sustain Energy Rev, 27 (2013), pp. 118–127
• [25] McNeil J., Day P., Sirovski F.: Glycerine from biodiesel: the perfect diesel fuel, Process Saf Environ, 90 (2012), pp. 180–188
• [26] Stępień A., Rosiński M., Furtak L., Wolszczak M.: Jakość procesu spalania gliceryny odpadowej i powstawanie szkodliwych emisji – Rynek Energii 2012, 4, str. 45-50
• [27] Ściążko M., Zuwała J., Pronobis M.: Zalety i wady współspalania biomasy w kotłach energetycznych na tle doświadczeń eksploatacyjnych pierwszego roku wspołspalania biomasy na skalę przemysłową. Energetyka i Ekologia 2006, 3, str. 207-220
• [28] Wang X., Li M., Wang M., Li S., Wang S., Wang H., Ma X.: Thermodynamic analysis of glycerol dry reforming for hydrogen and synthesis gas production. Fuel 2009, 88, pp. 2148-2153
• [29] Blomberg T., Which are the right test conditions for the simulation of high temperature alkali corrosion in biomass combustion, Materials and Corrosion, Vol. 57 (2006), pp. 170-175
• [30] Born M., Cause and risk evaluation for high-temperature chlorine corrosion, VGB Power-Tech, No. 5 (2005), pp.107-111
• [31] Haas M.J., McAloon A.J., Yee W.C., Foglia T.A.: A process model to estimate biodiesel production costs. Bioresource Technology 2006, 97, pp. 671-678
• [32] Furtak L., Rosiński M., Łuska A., Stępień A.: Problematyka wykorzystania frakcji glicerynowej jako paliwa w ciepłownictwie. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 2006, 1, str. 9-11
• [33] Steinmetz S.A., Herrington J.S., Winterrowd C.K., Roberts W.L., Wendt J.O.L., Linak W.P.: Crude glycerol combustion: particulate, acrolein and other volatile organic emissions, Proc Combust Inst, 34 (2013), pp. 2749–2757
• [34] Bohon M.D., Metzger B.A.,. Linak W.P, King C.J., Roberts W.L.: Glycerol combustion and emissions, P Combust Inst, 33 (2011), pp. 2717–2724

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).