Przygotowanie niskojakościowych frakcji węglowych do ich energetycznego wykorzystania

• Autorzy: Szul Mateusz , Iluk Tomasz , Supernok Krzysztof , Ignasiak Karina

Warianty tytułu

EN

Preparation of low-quality coal fractions for their energetic use

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono metody przygotowania niskojakościowych węgli w celu ich wykorzystania w energetyce przemysłowej i zawodowej. Podstawowym problemem zagospodarowania odpadowych frakcji węglowych jest ich niestabilność pod kątem parametrów fizykochemicznych, znaczna zawartość zanieczyszczeń i balastu (wilgoć, popiół) oraz niejednorodne uziarnienie. Niska jakość stosowanych paliw może przyczynić się do występowania zaburzeń w procesach termicznego przekształcania w różnych typach kotłów spalania bądź reaktorów zgazowania. Aby temu zapobiec konieczna jest waloryzacja niskojakościowych frakcji węglowych w paliwa o stabilnej, jednorodnej formie, gwarantującej powtarzalną jakość. Metody przygotowania paliw stałych, takie jak granulacja, brykietowanie bądź preparacja paliw zawiesinowych, pozwalają na poprawę ich parametrów użytkowych oraz stabilność paliw, co pozytywnie wpływa na sprawność procesu spalania oraz ograniczenie emisji do środowiska. Ponadto technologie przygotowania niskojakościowych węgli pozwalają na zwiększenie gęstości energetycznej wytwarzanego paliwa, zmniejszając koszty transportu i ułatwiając jego magazynowanie. Odpowiednie przygotowanie niskojakościowych frakcji węglowych wraz z doborem niezbędnych sorbentów i wypełniaczy jest istotne m.in. z punktu widzenia maksymalnego zagospodarowania zalegających depozytów węglowych oraz rewaloryzację terenów pogórniczych.

EN

The article presents methods of preparing low-quality coals for use in industrial and professional power plants. The main problem in the management of waste coal fractions is instability of their physicochemical parameters, significant amount of impurities and ballast (ash, moisture) and heterogeneous grain size distribution. Low quality of fuels may contribute to disturbances in thermal processes in various types of combustion boilers or gasification reactors. To prevent this, it is necessary to valorise low-quality carbon feedstocks into fuels of a stable, homogeneous form that guarantees repeatability of their quality. Methods of preparing solid fuels, such as granulation, briquetting or preparation of coal suspension (slurry) fuels, improve their performance parameters and stability, which positively affect the efficiency of combustion and reduces emissions to the environment. In addition, the technologies for the preparation of low-quality coals allow to increase the energy density of the produced fuel, reducing transport costs and facilitating its storage. Appropriate preparation of low-quality carbon fractions along with the selection of necessary sorbents and fillers is important, among others, from the point of view of maximizing the use of carbon deposits and revalorization of post-mining areas.

Słowa kluczowe

PL

przygotowanie paliw; niskojakościowe frakcje węglowe; energetyka; spalanie; zgazowanie; brykietowanie; granulacja; paliwo zawiesinowe

EN

coal preparation; low quality coals; power generation; combustion; gasification; briquetting; granulation; coal slurry

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Energia [Stowarzyszenie Elektryków Polskich - COSiW]
• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 8
• Strony: 590--597
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Szul Mateusz

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla

autor

Iluk Tomasz

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla

autor

Supernok Krzysztof

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla

autor

Ignasiak Karina

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla

Bibliografia

• [1] Rozporządzenie Ministra Energii z dnia 27 września 2018 r. w sprawie wymagań jakościowych dla paliw stałych. Źródło: http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/download.xsp/WDL-20180001890/O/D20181890.pdf [dostęp: czerwiec 2021].
• [2] Dubiński J., Turek M., Aleksa H., Węgiel kamienny dla energetyki zawodowej w aspekcie wymogów ekologicznych, „Prace Naukowe GIG Górnictwo i Środowisko/Główny Instytut Górnictwa" 2005, nr 2, 5-21.
• [3] Dubiński J., Turek M., Dostępność zasobów węgla dla polskiej energetyki, „Prace Naukowe GIG Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa" 2007, nr 2, 5-17.
• [4] Kielerz A., Porzerzyńska-Antonik M., Węgiel w energetyce zarodowej i ciepłownictwie - stan obecny i perspektywy, „Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN" 2019, nr 108, 39-50.
• [5] Hycnar J.J., Borowski G., Monografia: Metody podwyższania kaloryczności drobnoziarnistych odpadów węglowych, Lublin 2016.
• [6] Blaschke W., Baic I., Stawy osadowe wtórnymi złożami węgla energetycznego, „Czasopismo Techniczne" 2012, nr 150-163, 11-13.
• [7] Rozporządzenie Ministra Klimatu z dnia 2 stycznia 2020 r. w prawie katalogu odpadów. Źródło: https://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/download.xsp/WDU20200000010/O/D20200010.pdf [dostęp: czerwiec 2021].
• [8] Blaschke W., Baic I., Problematyka depozytów mułów węglowych w Polsce, „Polityka Energetyczna" 2012, tom 15, z. 3, 211-218.
• [9] Centralne Laboratorium Pomiarowo-Badawcze Sp. z o.o., Paliwa stałe (węgiel, biomasa) - informacje ogólne. Źródło: https:/ www.powietrze.mazovia.pl/uploaded_images/1578988705_paliwa-stale-wegiel-biomasa-informacje-ogolne.pdf [dostęp: czerwiec 2021],
• [10] Lutyński A., Szpyrka J., Analiza jakości mułów węgla kamiennego zdeponowanych w osadnikach ziemnych, „Górnictwo i Geologia" 2011, tom 6, z. 2, 121 -129.
• [11] Jelonek I., Mirkowski Z., Jelonek Z., Cechy flotokoncentratów oraz mułów węglowych stosowanych w piecach centralnego ogrzewania oraz charakterystyka produktów ubocznych powstałych w wyniku ich spalania, „Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk" 2016, tom 96, 91-104.
• [12] Rozporządzenie Ministra Klimatu z dnia 24 września 2020 r. w sprawie standardów emisyjnych dla niektórych rodzajów instalacji, źródeł spalania paliw oraz urządzeń spalania lub współspalania odpadów. Źródło: http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/ download.xsp/WDU20200001860/O/D20201860.pdf [dostęp: czerwiec 2021].
• [13] Supernok K., Robak J., Ignasiak K., Szul M., Proces wytwarzania granulatów z drobnych frakcji węglowych pod kątem ich wykorzystania w procesie zgazowania, „Inżynieria Ekologiczna" 2018, tom 19, nr 5, 1-13.
• [14] Bigda J., Ignasiak K., Słowik K., Analiza doświadczalna i numeryczna procesu suszenia węgla w nowym typie suszarki uderzeniowo-wirowej, „Przemysł Chemiczny" 2015, tom 94, nr 4, 502-507.
• [15] Sidor J., Feliks J., Granulatory wibracyjne, „Przemysł Chemiczny" 2015, tom 94, nr 5, 767-770.
• [16] Kugiel M., Piekło R., Kierunki zagospodarowanie odpadów wydobywczych w HALDEX S.A., „Górnictwo i Geologia" 2012, tom 7, z. 1, 133-145.
• [17] Bazhin V.Y, Kuskov V.B., Kuskova Y.V., Processing of Low-Demand Coal and Other Carbon-Containing Materials for Energy Production Purposes, „Inżynieria Mineralna - Journal of the Polish Mineral Engineering Society" 2019, styczeń-czerwiec, 195-198.
• [18] Rejdak M., Robak J., Czardybon A., Ignasiak K„ Fudała P. Research on the Production of Composite Fuel on the Basis of Fine-Grained Coal Fractions and Biomass - The Impact of Process Parameters and the Type of Binder on the Ouality of Briquettes Produced, „Minerals" 2020, tom 10 (7), nr 31, 1 -12.
• [19] Nunes L.J.R., Potential of Coal-Water Slurries as an Alternative Fuel Sourc during the Transition Period for the Decarbonization of Energy Production: Review, "Applied Sciences" 2020, tom 10, nr 2470, 1-11.
• [20] Micorek T, Robak J., Rejdak M., Różycki G., Jakubina G. Tesfy mielenia koksiku z wykorzystaniem młyna kulowego, „Piece Przemysłowe & Kotły" 2017, nr 1, 1-5.
• [21] Głód K., Lasek J., Słowik K., Zuwała J., Combustion of coal water slurry-technology enabling the achievement of a reduced technical minimum of the boiler „E3S Web of Conferences" 2019, tom 82,01004, 1-7.
• [22] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 16 lipca 2015 r. w sprawie dopuszczania odpadów do składowania na składowiskach. Źródło: http://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/download.xsp/ WDU20150001277/O/D20151277.pdf [dostęp: czerwiec 2021].
• [23] Sarkar D.K., Thermal Power Plant - 1st Edition, "Elsevier" 2015.
• [24] Dryden I.G.C., The Efficient Use of Energy (Second Edition), "Butterworth-Heinemann" 1982.
• [25] Vassilev S.V., Baxter D., Andersen L.K., Vassileva C.G., An overview of the composition and application of biomass ash. Part 1. Phase-mineral and chemical composition and classification, "Fuel" 2013, tom 105, 40-76.
• [26] Vassilev S.V., Baxter D., Vassileva C.G., An overview of the behaviour of biomass during combustion: Part II. Ash fusion and ash formation mechanisms of biomass types. "Fuel" 2014, tom 117, 152-183.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).