Physico-chemical properties of tars and ashes of the gasification process of the heavy metal contaminated energy crops

• Autorzy: Werle S. , Ziółkowski Ł. , Tomescu C. , Rusu V. , Milandru A.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2018.12(1)009

Warianty tytułu

PL

Właściwości fizyczno-chemiczne smół i popiołów pochodzących z procesu zgazowania roślin energetycznych zanieczyszczonych metalami ciężkimi

• Konferencja: ECOpole’17 Conference (4-7.10.2017 ; Polanica Zdrój, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Treatment of the soil by plants (phytoremediation), associated with the production of biomass for energy purposes, carries a number of significant problems with a practical and technical point of view. They concern mainly the way of the thermal conversion of biomass to energy production in an efficient and environmentally safe way. One way may be gasification. This process involves the conversion of organic matter into a combustible gas mixture by partial oxidation at high temperature under the influence of the gasifying agent (air, oxygen, steam, or mixtures of these components). Gasification aim is to obtain a combustible gas. Unfortunately, the formation of gas also accompanied by the formation of solid and liquid waste products. The paper presents the results of basic physico-chemical properties of solid (ash) and liquid (tar) waste products of the gasification process of the heavy metal contaminated energy crops. The gasification process has carried out in a laboratory fixed bed reactor. Two types of energy crops: Miscanthus x giganteus and Sida hermaphrodita were used. The experimental plots were established on postindustrial site - former sewage sludge dewatering area (Leipzig site, Germany). The results show that the gasification process, promotes the migration of harmful substances such as heavy metals from the fuel to the solid phase.

PL

Oczyszczanie gleb za pomocą roślin (tzw. fitoremediacja), skojarzone z produkcją biomasy na cele energetyczne, niesie za sobą szereg problemów istotnych z praktycznego i technicznego punktu widzenia. Dotyczą one przede wszystkim sposobu konwersji termicznej wyprodukowanej biomasy na energię w sposób efektywny i bezpieczny dla środowiska. Jednym ze sposobów może być zgazowanie. Proces ten polega na przekształcaniu substancji organicznej w palną mieszaninę gazów przez częściowe utlenienie w wysokiej temperaturze pod wpływem czynnika zgazowującego (powietrza, tlenu, pary wodnej lub mieszanin tych składników). Zgazowanie ma na celu uzyskanie palnego gazu. Niestety powstawaniu gazu towarzyszy również powstawanie stałych i ciekłych produktów odpadowych. W pracy przedstawiono rezultaty badań podstawowych właściwości fizyczno-chemicznych stałych (popiół) i ciekłych (smoły) produktów odpadowych pochodzących z procesu zgazowania roślin energetycznych uprawianych na terenie zdegradowanym ekologicznie. Proces zgazowania prowadzono w laboratoryjnym reaktorze ze złożem stałym. Wykorzystano dwa rodzaje roślin energetycznych: miskanta olbrzymiego oraz ślazowca pensylwańskiego. Rośliny pozyskano z nieużytku poprzemysłowego z okolic Lipska (Niemcy), na którym składowano komunalne osady ściekowe. Wyniki pokazują, że zgazowanie jako proces przekształcania substancji organicznej w gaz przy jednoczesnej produkcji stałych i ciekłych produktów odpadowych promuje migrację szkodliwych związków, takich jak metale ciężkie, występujących w paliwie, do fazy stałej i ciekłej.

Słowa kluczowe

EN

Miscanthus x giganteus; Sida hermaphrodita; ash; tar; gasification; properties tar; properties ash

PL

miskant olbrzymi; ślazowiec pensylwański; popiół; smoła; zgazowanie; właściwości popiołów; właściwości smoły

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 12, No. 1
• Strony: 95--103
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Werle S.

• Institute of Thermal Technology, Silesian University of Technology, ul. S. Konarskiego 22, 44-100 Gliwice, phone [phone]

autor

Ziółkowski Ł.

• Institute of Thermal Technology, Silesian University of Technology, ul. S. Konarskiego 22, 44-100 Gliwice, phone [phone]

autor

Tomescu C.

• Institute for Studies and Power Engineering, Bulevardul Lacul Tei 1-3, București 020371, Romania

autor

Rusu V.

• Institute for Studies and Power Engineering, Bulevardul Lacul Tei 1-3, București 020371, Romania

autor

Milandru A.

• Institute for Studies and Power Engineering, Bulevardul Lacul Tei 1-3, București 020371, Romania

Bibliografia

• [1] Stolarski MJ, Krzyżaniak M, Śnieg M, Słomińska E, Piórkowski M, Filipkowski R. Int Agrophys. 2014;28:201-211. DOI: 10.2478/intag-2014-0009.
• [2] Werle S, Bisorca D, Katelbach-Woźniak A, Pogrzeba M, Krzyżak J, Ratman-Kłosińska I, et al. J Energy Inst. 2017;3:408-417. DOI: 10.1016/j.joei.2016.04.002.
• [3] Chomiak J, Longwell JP, Sarofim AF. Prog Energ Combust. 1989;15:109-129. DOI: 10.1016/0360-1285(89)90012-9.
• [4] Kalina J. Thermal Sci. 2012;16:827-848. DOI: 10.2298/TSCI120126124K.
• [5] Skorek-Osikowska A, Bartela Ł, Kotowicz J, Sobolewski A, Iluk T, Remiorz L. Energy. 2014;67:328-340. DOI: 10.1016/j.energy.2014.01.015.
• [6] Kalina J. App Therm Eng. 2011;31:2829-2840. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2011.05.008.
• [7] Werle S. Energies. 2015;8:856-872. DOI: 10.3390/en8088562.
• [8] Nilsson S, Gómez-Barea A, Cano DF. Fuel. 2012;92:346-353. DOI: 10.1016/j.fuel.2011.07.031.
• [9] Aznar M, San Anselmo M, Manyà JJ, Murillo MB. Energy Fuels. 2009;23:3236-45. DOI: 10.1021/ef801108s.
• [10] Yang C, Wang J, Lei M, Xie G, Zeng G, Luo S. J Environ Sci. 2010:22;675-680. DOI: 10.1016/S1001-0742(09)60162-5.
• [11] EN ISO 18134-3:2015 Solid biofuels - Determination of moisture content - Drying method - Part 3: Moisture in general analysis sample. https://www.iso.org/standard/61637.html.
• [12] PN-EN 15402:2011 Solid secondary fuels - Determination of volatile matter content. http://sklep.pkn.pl/pn-en-15402-2011e.html.
• [13] PN-EN 15403:2011 Solid secondary fuels - Determination of ash content. http://sklep.pkn.pl/pn-en-15403-2011e.html.
• [14] ISO 17225-2:2014 Solid biofuels -- Fuel specifications and classes. www.goo.gl/DyYPDD.
• [15] Wilk RK, Werle S. Patent P-397225 based on the application from 2.12.2011, Biomass gasification installation, mainly for sewage sludge. www.goo.gl/49jUao.
• [16] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 1 września 2016 r. w sprawie sposobu prowadzenia oceny zanieczyszczenia powierzchni ziemi. DzU 2016, nr 0, poz. 1395 (Regulation of the Polish Ministry of Environment on procedure how to conduct land surface pollution assessment). <http://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id=WDU20160001395+2016%2409%2405&min=1> accessed 31.10.2017.
• [17] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 lutego 2015 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych (Regulation of the Minister of the Environment on municipal sewage sludge dated 25 February 2015. Journal of Laws of Poland, No 2015, Item 257. <http://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id=WDU20150000257> accessed 31.10.2017.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).