W niniejszej pracy dokonano przeglądu metod analizy termicznej oraz zaprezentowano wyniki ich zastosowania w badaniach różnego rodzaju paliw: węgla, biomasy oraz osadu ściekowego. Przeanalizowano uzyskane krzywe TG/DTG/DTA i TG/DSC, a także wyniki badania paliw z wykorzystaniem mikroskopu wysokotemperaturowego.
EN
In this paper, the methods of thermal analysis were reviewed and the results of their application in studies of various fuels: coal, biomass and sewage sludge were presented. The obtained TG/DTG/DTA and TG/DSC curves, as well as the results of fuels testing using a high temperature microscope were analyzed.
The paper takes the analysis of thermal studies of different types of fuels. It allowed diversification of fuels depending on their composition and origin. Consideration of coal, biomass and waste (coal mule, sewage sludge) as fuel is nowadays an important aspect of energy in our country. It should be emphasized that Poland power engineering is based up to 95% on coal - the primary fuel. Mining industry, forced to deliver power engineering more and better fuel, must however, use a deeper cleaning of coal. This results in a continuous increase waste in the form of mule flotation. The best method of disposing these mule is combustion and co-combustion with other fuels. On the other hand, commonly increasing awareness state of the environment and the need to reduce CO2 emissions energy industry have committed to implement alternative solutions in order to gain power, through, i.a.: development technologies use of biomass, which is one of the most promising renewable energy sources in Poland. The paper presents the results of research TG-DTA fuels made in an inert atmosphere.
PL
W pracy przedstawiono analizę badań termograwimetrycznych różnego rodzaju paliw. Pozwoliła ona na ich zróżnicowanie w zależności od składu i pochodzenia. Rozpatrywanie, nie tylko węgla, ale również biomasy i odpadów (mułów węglowych, osadów ściekowych) jako paliw jest obecnie ważnym aspektem energetycznym w naszym kraju. Należy podkreślić, że polska energetyka oparta jest w ok. 95% na węglu. Przemysł wydobywczy zmuszony do dostarczania energetyce coraz lepszego węgla stosuje jego głębsze oczyszczanie. Powoduje to ciągły wzrost ilości odpadów w postaci mułów poflotacyjnych. Najlepszą metodą ich unieszkodliwiania jest spalanie oraz współspalanie z innymi paliwami. Z drugiej strony, z uwagi na aspekty środowiskowe i konieczność redukcji emisji CO2, przemysł energetyczny zobowiązany jest do wdrażania rozwiązań alternatywnych, poprzez m.in. rozwój technologii wykorzystania biomasy, która jest jednym z najbardziej obiecujących odnawialnych źródeł energii w Polsce. W artykule przedstawiono wyniki badań TG-DTA paliw, w tym odpadów, przeprowadzonych w atmosferze obojętnej.
Dynamic economic development, the limited resources of coal beds, challenges to modern energy make it necessary to develop the use of renewable energy sources and waste fuels. Undoubtedly a very valuable and promising future fuel is sewage sludge. On the one hand, sewage sludge is treated as waste; on the other hand, it is treated as a full-fledged energy fuel that exhibits dry combustion kinetics similar to brown coal. The physical, chemical, sanitary, and technological properties of sewage sludge are important and change depending on the type and method of sewage treatment. The specific properties of sewage sludge is different from coal and biomass, but sewage sludge combustion (similar to coal and biomass) includes drying, devolatilization and the combustion of volatiles and char. The sewage sludge thermal utilisation is an attractive option because it minimizes odour, significantly reduces the volume of the starting material and thermally destroys organic and toxic components of the off pads. Additionally, it is possible that ashes could be used. Currently, as many as 11 plants use sewage sludge as fuel in Poland; thus, this technology must be further developed in Poland while considering the benefits of co-combustion with other fuels. This paper presents the results of experimental studies aimed at determining the mechanisms (defining the fuel - sewage sludge from three sewage treatment plants combustion region by studying the effects of process parameters, including the size of the fuel sample, temperature in the combustion chamber and air velocity, on combustion time) and kinetics (measurement of fuel temperature and mass changes) of fuel combustion in an air stream under different thermal conditions and flow rates.
PL
Dynamiczny rozwój gospodarczy, ograniczone zasoby złóż węgla, wyzwania energetyki powodują konieczność rozwoju wykorzystania odnawialnych źródeł energii i paliw odpadowych. Niewątpliwie bardzo cennym i obiecującym paliwem przyszłości są osady ściekowe. Z jednej strony, osad ściekowy jest traktowany jako odpad, z drugiej strony jako paliwo energetyczne, które wykazuje kinetykę spalania podobną do węgla brunatnego. Właściwości fizyczne, chemiczne, sanitarne i technologiczne osadów ściekowych są ważne i zależą od rodzaju i sposobu oczyszczania ścieków. Właściwości osadów ściekowych są nieznacznie inne od węgla i biomasy, lecz spalanie osadów ściekowych (podobnie do węgla i biomasy) obejmuje suszenie, odgazowanie i spalanie substancji lotnych i karbonizatu. Termiczna utylizacja osadów ściekowych jest atrakcyjną alternatywą, ponieważ ogranicza nieprzyjemny zapach oraz redukuje ilość materiału wyjściowego i zapewnia termicznie zniszczenie organicznych i toksycznych składników. Dodatkowo, możliwe jest zagospodarowanie popiołu. Obecnie w Polsce istnieje 11 instalacji monospalarni co wskazuje, że technologia ta musi być dalej rozwijana. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych, których celem było określenie mechanizmów spalania granulowanych osadów ściekowych, pochodzących z trzech różnych oczyszczalni ścieków, poprzez badanie wpływu różnych parametrów procesu, w tym rozmiaru próbki paliwa, temperatury w komorze spalania i prędkości napływu powietrza na proces spalania oraz kinetyki procesu (pomiar temperatury paliwa oraz zmian jego masy) spalania paliwa w strumieniu powietrza, w różnych warunkach termicznych i szybkości przepływu.
W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych procesu spalania peletów z biomasy agro (słoma pszeniczna i wierzba energetyczna) oraz biomasy leśnej (sosna zwyczajna) w cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej. Badania przeprowadzono na stanowisku laboratoryjnym o mocy 12 kW w Instytucie Maszyn Cieplnych Politechniki Częstochowskiej. Przeanalizowano czasy i temperatury zapłonu, temperatury powierzchni i środka peletów, czasy całkowitego spalania oraz emisje zanieczyszczeń gazowych (NO, N2O, NO2, SO2, CO, HCl, HF i HCN) podczas spalania paliw biomasowych w odniesieniu do węgla kamiennego.
EN
In this paper the advantages and disadvantages of biomass combustion in fluidized-bed boilers were discussed. Results of experimental research of combustion process of agro biomass pellets (wheat straw and willow) and wood biomass pellets (Scots pine) in a circulating fluidized bed were presented. Biomass combustion tests were conducted in a 12-kW bench-scale CFB combustor. The main objective of this study was to investigate the combustion behaviour of biomass fuels in terms of particle temperature profiles, ignition time, devolatilization time, the total combustion time and emissions of pollutants (NO, N2O, NO2, SO2, CO, HCl, HF and HCN).
According to a Polish Law that took effect on 14 December 2012, sewage sludge is a waste. Wastes are defined as substances that the holder discards, intends to discard or is required to discard. As characterised by Polish standard PN-EN 12832: 2004, sewage sludge is a mixture of water and solids that are separated from various types of plants as a result of natural or artificial processes. According to the Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council of 23 April 2009 definition, sewage sludge is the same entity as biomass. On the one hand, sewage sludge is treated as waste; on the other hand, it is treated as a full-fledged energy fuel that exhibits dry combustion kinetics similar to brown coal. The physical, chemical, sanitary, and technological properties of sewage sludge are important and change depending on the type and method of sewage treatment. Because of its unusual properties, sewage sludge is different from coal and biomass. But, sewage sludge combustion (similar to coal and biomass) includes drying, devolatilization and the combustion of volatiles and char. Experimental research regarding the pyrolysis and combustion of sewage sludge compared to biomass and coal is, therefore, necessary. This paper presents the results of experimental studies from a comparative analysis of thermogravimetry (TG) and mass spectrometry (MS) of sewage sludge, coal and biomass and their mixes.
PL
Według ustawy z dnia 14 grudnia 2012r. osady ściekowe to odpady określone jako substancje, których posiadacz pozbywa się, zamierza się pozbyć lub też do ich pozbycia się jest zobowiązany. Natomiast według definicji unijnej (Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r.) osady ściekowe należy definiować jako biomasę. Z kolei zgodnie z polską normą PN-EN 12832:2004 osady ściekowe definiuje się jako mieszaninę wody i części stałych, oddzielonych od różnego rodzaju ścieków, w wyniku procesów naturalnych bądź sztucznych. Z jednej strony osad ściekowy traktowany jest jako odpad, z drugiej strony zaś jako paliwo energetyczne, które wykazuje kinetykę spalania podobną do węgla brunatnego. Właściwości fizyko-chemiczne, sanitarne oraz technologiczne osadów ściekowych są ważne i zależą od rodzaju oraz sposobu oczyszczania ścieków. Ze względu na swoje właściwości, osady ściekowe różnią się nieznacznie od węgla i biomasy, ale ich spalanie, podobnie do wymienionych paliw, obejmuje suszenie, odgazowanie i spalanie substancji lotnych oraz karbonizatu. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki pomiarów termograwimetrycznych (TG) oraz spektrometrii masowej (MS) trzech rodzajów osadów ściekowych, paliw węglowych, biomasy oraz ich mieszanek paliwowych.
The paper presents properties and a thermal analysis of sewage sludge regarding to coal and biomass. It should be emphasized that in the Polish power industry coal is the basic fuel. However, given the variety of new legal requirements associated even if with need to reduce emissions to the atmosphere, or disposal of waste fuels, reducing their storage, biomass combustion and thermal utilization of sewage sludge and coal mule becomes extremely important. Each of these fuels has a definite specificity combustion, affecting on the kinetics and mechanism of the process. In explanation for behavior of fuels during high-temperature physicochemical process really helpful becomes their proximate and ultimate analyses. The paper takes TG-DTA-DSC analysis of different types of fuels, with respect to their different composition in the initial state. From the ecological point of view, it was important determination of heavy metal content in fuels.
PL
W pracy przedstawiono właściwości i analizę termiczną osadów ściekowych w odniesieniu do węgla i biomasy. Należy podkreślić, że w polskiej energetyce węgiel jest podstawowym paliwem. Biorąc jednak pod uwagę szereg nowych wymogów prawnych związanych z koniecznością ograniczenia emisji do atmosfery czy zagospodarowania paliw odpadowych, zmniejszając ich składowanie, spalanie biomasy i termiczna utylizacja osadów ściekowych oraz mułów węglowych staje się niezwykle ważna. Każde z tych paliw ma określoną specyfikę spalania wpływającą na kinetykę i mechanizm procesu. W wyjaśnieniu zachowania paliw podczas wysokotemperaturowego procesu fizykochemicznego pomocna staje się ich analiza techniczna i elementarna. W pracy dokonano analizy TG-DTA-DSC różnych rodzajów paliw, w odniesieniu do ich składu w stanie początkowym. Z ekologicznego punktu widzenia istotne było ponadto oznaczanie zawartości metali ciężkich w paliwach.
The paper presents an analysis of the technological process of wastewater treatment and the process of preparation of sludge in a wastewater treatment plan t in Koszęcin. Firstly we presented the location of the plant, described its characteristics and discussed the environmental conditions of the functioning of the plant. Then we investigated parameters of the process and technology in the considered plant, the stages of wastewater tratment and dewatering of excess sludge. Also we presented laboratory tests of wastewater and sludge.
PL
W pracy zaprezentowano analizę procesu technologicznego oczyszczania ścieków oraz przygotowania osadów w oczyszczalni ścieków w Koszęcinie. Na wstępie zaprezentowano lokalizację zakładu, dokonano jego charakterystyki oraz omówiono warunki środowiskowe funkcjonowania wspomnianej oczyszczalni. Rozpatrzono parametry procesowo-technologiczne w rozpatrywanym zakładzie etapy oczyszczania ścieków i odwadnianie osadu nadmiernego. Przedstawiono również badania laboratoryjne ścieków i osadów.
Production of sewage sludge is an inseparable part of the treatment process. The chemical and sanitary composition of sewage sludge flowing into the treatment plant is a very important factor determining the further use of the final product obtained in these plants. The sewage sludge is characterized by heterogeneity and multi-components properties, because they have characteristics of the classical and fertilizer wastes and energetic fuels. The thermal utilization of sewage sludge is necessary due to the unfavorable sanitary characteristics and the addition of the industrial sewage. This method ensures use of sewage sludge energy and return of expenditure incurred for the treatment of these wastes and their disposal. Sewage sludge should be analyzed in relation to conventional fuels (coals and biomass). They must comply with the applicable requirements, for example by an appropriate degree of dehydration, which guarantee the stable and efficient combustion.
PL
Produkcja osadów ściekowych jest nierozłącznym elementem procesu oczyszczania ścieków. Skład chemiczny oraz sanitarny ścieków dopływających do oczyszczalni jest niezwykle istotnym czynnikiem determinującym dalsze wykorzystanie produktu finalnego uzyskiwanego w tych zakładach. Osady charakteryzuje niejednorodność oraz wieloskładnikowość, dlatego posiadają one cechy zarówno klasycznego odpadu czy nawozu, a także wartościowego paliwa energetycznego. Termiczna utylizacja osadów ściekowych jest niezbędna ze względu na niekorzystne ich cechy sanitarne, jak również dodatek ścieków przemysłowych. Ten sposób zagospodarowania osadów gwarantuje wykorzystanie zawartej w nich energii oraz zwrot nakładów finansowych poniesionych na obróbkę tych odpadów i ich zbyt. Osady ściekowe powinno się analizować w odniesieniu do tradycyjnych paliw (węgli oraz biomasy). Muszą one spełniać stosowne wymagania, poprzez np. odpowiedni stopień odwodnienia, gwarantujące ich stabilne i sprawne spalanie. Niniejszy artykuł podejmuje problematykę przebiegu procesu spalania osadów ściekowych o różnych własnościach, w postaci granulatu, w odniesieniu do paliw węglowych oraz biomasy.
The paper presents the thermal analyses TG-DTG-DTA of sewage sludge, coal and biomass and their mixtures in different proportions, tested in air. Due to problems regarding the use and application of sewage sludge, which are associated with increasingly restrictive legislation regarding the need for sewage sludge storage in Poland beginning January 1, 2016, and because the waste has a gross heat of combustion greater than 6 MJ/kg d.m., its thermal disposal (combustion and co-combustion with other fuels: coal or biomass) is extremely important. High combustion efficiencies can be achieved provided that the combustion process is properly designed taking into account the properties of the fuel. Co-combustion of sewage sludge with coal leads to an increase calorific of fuel and co-combustion of sewage sludge with biomass reduces CO2 emissions.
PL
W pracy zaprezentowano porównawczą analizę termiczną TG-DTG-DTA osadów ściekowych oraz węgla i biomasy, a także ich mieszanin w różnych proporcjach, przeprowadzoną w atmosferze powietrza. Ze względu na problem wykorzystania i zastosowania osadów ściekowych, związany chociażby z zaostrzającymi się przepisami prawnymi dotyczącymi składowania tych odpadów o cieple spalania powyżej 6 MJ/kg s.m., od 1 stycznia 2016r., niezwykle istotna staje się ich termiczna utylizacja (spalanie i współspalanie z innymi paliwami: węglem czy biomasą). Odpowiednio zaplanowany przebieg spalania paliwa, uwzględniający jego właściwości, gwarantuje uzyskanie wysokiej sprawności procesu. Współspalanie osadów ściekowych z węglem prowadzi do wzrostu kaloryczności paliwa (w odniesieniu do samych odpadów), a ich współspalanie z biomasą powoduje redukcję emisji CO2.
W pracy przedstawiono porównawczą analizę techniczną i elementarną różnego rodzaju paliw: biomasy, osadów ściekowych, węgla kamiennego, węgla brunatnego, antracytu oraz mułu węglowego. Ponadto zestawiono charakterystyczne temperatury topliwości popiołu wspomnianych wyżej paliw. Analizy zawarte w opracowaniu stają się niezwykle pomocne w wyjaśnieniu zachowania się różnych paliw podczas wysokotemperaturowego fizyczno-chemicznego procesu. Jednocześnie należy podkreślić, iż w polskiej energetyce węgiel to paliwo podstawowe. Jednak z uwagi na nowe uwarunkowania prawne, związane z koniecznością obniżenia emisji zanieczyszczeń do atmosfery, czy unieszkodliwianiem paliw odpadowych, spalanie biomasy oraz termiczna utylizacja osadów ściekowych, a także mułów węglowych staje się niezwykle istotna.
EN
The paper presents a comparative analysis of the technical and elemental various types of fuel: biomass, sewage sludge, hard coal, brown coal, anthracite and coal mule. Furthermore, also summarized characteristic temperatures of ash melting of the above mentioned fuels. The analyzes contained in the paper of are extremely helpful in explaining the behavior of different fuels during the high physico-chemical process. At the same time it should be emphasized that in the Polish power sector coal is the primary fuel. However, due to new legal regulations related to the need to reduce the emission of pollutants into the atmosphere, or disposal of waste fuels, biomass combustion and thermal utilization of sewage sludge and coal mule becomes extremely important.
The paper takes the issue of thermal utilization of sewage sludge as a priority methods of disposal operations for coal and biomass. It should be emphasized that, for example, in Poland in the years 1999-2013, the amount of sludge from municipal sewage treatment plants, rose almost one and a half. Given the nature of the problem of increasing production and sludge properties and methods of disposal, including the impact on the environment and legislation, we are currently increasing interest in the mentioned area, visible both in the national literature and world. Given that it is currently working in Poland as many as 11 plants using sewage sludge as a fuel is to anticipate the further development of these technologies in our country, taking into account the benefits of co-firing with other fuels. Similar calorific value of dried sludge to lignite, justifies the possibility to use the waste as energy fuel. This paper presents the results of measurements of TG/DSC constituting a comparative analysis of the combustion of sewage sludge and coal and biomass. They enabled a comparative analysis of thermal effects accompanying the process of combustion of a different composition and properties.
PL
Praca podejmuje problematykę termicznej utylizacji osadów ściekowych, jako priorytetowej metody ich unieszkodliwiania, w odniesieniu do węgla i biomasy. Należy podkreślić, iż przykładowo w Polsce na przestrzeni lat 1999-2013, ilość osadów ściekowych pochodzących z oczyszczalni komunalnych, wzrosła prawie półtorakrotnie. Biorąc pod uwagę istotę problemu narastającej produkcji, a także własności osadów ściekowych i metod ich unieszkodliwiania, z uwzględnieniem oddziaływania na środowisko oraz uregulowań prawnych, obserwuje się obecnie coraz większe zainteresowanie wspomnianą tematyką, widoczne zarówno w literaturze krajowej, jak i światowej. Zważywszy, iż obecnie pracuje w Polsce aż 11 instalacji wykorzystujących osady ściekowe jako paliwo energetyczne, należy przewidywać dalszy rozwój tych technologii w naszym kraju, biorąc jednocześnie pod uwagę korzyści ich współspalania z innymi paliwami. Zbliżona wartość opałowa wysuszonych osadów ściekowych do węgla brunatnego, uzasadnia możliwość wykorzystania tych odpadów jako paliwa energetycznego. W pracy zaprezentowano wyniki pomiarów TG/DSC stanowiące analizę porównawczą spalania osadów ściekowych oraz węgla i biomasy. Umożliwiły one analizę porównawczą wartości efektów cieplnych towarzyszących procesowi spalania paliw o odmiennym składzie i właściwościach.
Praca podejmuje analizę badań termicznych (TG) sprzężonych ze spektrometrią mas (MS) różnego rodzaju paliw stałych. Umożliwia ona zróżnicowanie paliw w zależności od ich składu i pochodzenia. Rozpatrywanie węgla, biomasy i osadów ściekowych jako paliw stanowi obecnie ważny aspekt energetyczny naszego kraju. Należy podkreślić, że Polska energetyka bazuje aż w 95% na węglu jako paliwie podstawowym. Jednak powszechnie narastająca świadomość stanu środowiska naturalnego oraz konieczność ograniczenia emisji CO2 zobligowały przemysł energetyczny do wdrażania alternatywnych rozwiązań w celu pozyskania energii, poprzez m.in. rozwój technologii wykorzystania biomasy, która jest jednym z najbardziej obiecujących źródeł energii odnawialnej w Polsce. Z przyczyn legislacyjnych, ekologicznych oraz technicznoekonomicznych niezwykle istotne stają się również termiczne metody utylizacji odpadów, w tym również osadów ściekowych. W pracy zaprezentowano wyniki badań TG/MS węgla kamiennego, osadu ściekowego oraz biomasy (wierzby energetycznej) wykonane w atmosferze helu i w powietrzu. Stanowią one cenne porównanie emisyjności paliw w wysokotemperaturowych warunkach pirolizy oraz spalania. Każde z tych paliw wykazuje bowiem określoną specyfikę odgazowania oraz spalania, wpływając na kinetykę i mechanizm procesu. W wyjaśnieniu zachowania się paliw podczas wysokotemperaturowego fizykochemicznego procesu bardzo pomocna staje się analiza techniczna i elementarna paliw, wskazująca na zróżnicowanie ich składu w stanie wyjściowym.
EN
The paper takes the analysis of thermal studies TG/MS of different types of solid fuels. It allowed diversification of fuels depending on their composition and origin. Consideration of coal, biomass and sewage sludge as fuel is nowadays an important aspect of energy in our country. It should be emphasized that Poland power engineering is based up to 95% on coal as the primary fuel. However, commonly increasing awareness state of the environment and the need to reduce CO2 emissions energy industry have committed to implement alternative solutions in order to gain power, through, i. a.:development technologies use of biomass, which is one of the most promising renewable energy sources in Poland. For reasons of legislative, environmental and technical-economic extremely important become also the method of thermal disposal waste, which could include also sewage sludge. The paper presents the results of TG/MS research of hard coal, sewage sludge and biomass (energetic willow), in a He atmosphere and air. Each of these fuels has a definite specificity of pyrolysis and combustion, affecting on the kinetics and mechanism of the process. In explanation for behavior of fuels during high-temperature physicochemical process really helpful becomes their technical analysis, elemental and petrographic fuels.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Praca podejmuje problematykę spalania osadów ściekowych, jako priorytetowej metody ich termicznej utylizacji, w odniesieniu do węgla i biomasy. Biorąc pod uwagę istotę problemu narastającej produkcji, a także własności osadów ściekowych i metod ich unieszkodliwiania, z uwzględnieniem oddziaływania na środowisko oraz uregulowań prawnych, obserwuje się obecnie coraz większe zainteresowanie wspomnianą tematyką, widoczne zarówno w literaturze krajowej, jak i światowej. Zbliżona wartość opałowa wysuszonych osadów ściekowych do węgla brunatnego, uzasadnia możliwość wykorzystania tych odpadów jako paliwa energetycznego. W pracy zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych stanowiące analizę porównawczą spalania osadów ściekowych oraz węgla i biomasy. Badania prowadzono zgodnie z planem rotalno-uniformalnym, umożliwiającym określenie oddziaływania rozmiaru paliwa, temperatury w komorze spalania i prędkości napływu powietrza na całkowity czas procesu, temperaturę i czas zapłonu paliwa za pośrednictwem części lotnych, temperaturę maksymalną paliwa oraz czas spalania karbonizatu.
EN
The paper deals with the problem of sewage sludge combustion as a priority method of thermal utilization, in relation to coal and biomass. Considering the nature of the problem of increasing production, sludge properties and methods of utilization, taking into account the impact on the environment and legislation, there is now a growing interest in mentioned subject, reflected both in the national and world literature. A similar calorific value of dried sewage sludge to brown coal, justifies the possibility to use the sewage sludge as fuel energy. The paper presents the results of experimental studies on comparative analysis of the combustion of sewage sludge, coal and biomass. The investigations were performed according to the rotary-uniform plan, which enables determination of influence of the fuel size, the temperature in the combustion chamber and air velocity on total process time temperature, the both ignition time and temperature of a fuel, maximal temperature of the fuel and combustion time of adsorbents.
The paper takes the issue of how the disposal of sewage sludge with particular regard to their combustion, as a priority method of disposal. The development of civilization leads to more and more waste. In Poland, in the years 1999-2012, the amount of sewage sludge from municipal sewage treatment plants, rose almost one and a half. There is the problem of the use of this waste, even associated with increasingly restrictive legal provisions on the storage of sewage sludge since 2016. Given that it is currently working in Poland until 11 installations using sewage sludge as a fuel is to anticipate the further development of these technologies. Combustion of sewage sludge is an attractive solution their utilization, mostly because of the minimization of odor, a significant reduction in the volume of the starting material, the possibility of further use of the ash, and the thermal destruction of the organic and toxic components of the waste. A similar calorific value of sewage sludge to lignite, justifies the need to use the waste as fuel energy. The paper presents the results of the combustion of sewage sludge and hard coal, brown coal and biomass in a stream of air.
PL
Praca podejmuje tematykę związaną z unieszkodliwianiem osadów ściekowych, ze szczególnym uwzględnieniem procesu spalania, jako priorytetowej metody ich utylizacji. Rozwój cywilizacji prowadzi do powstawania coraz większej ilości odpadów. W Polsce, w latach 1999-2012, ilość osadów ściekowych z komunalnych oczyszczalni ścieków wzrosła prawie półtorakrotnie. Problem związany z tymi odpadami nabiera coraz większego znaczenia. Wynika to z restrykcyjnych przepisów dotyczących składowania osadów ściekowych od 2016 roku. Biorąc pod uwagę, że obecnie w Polsce istnieje aż 11 obiektów wykorzystujących osady ściekowe jako paliwo można przewidzieć dalszy rozwój tych technologii. Spalanie osadów ściekowych jest atrakcyjnym rozwiązaniem ich wykorzystania, przede wszystkim ze względu na minimalizację odoru, znaczne zmniejszenie ilości materiału wyjściowego oraz możliwość dalszego wykorzystania popiołu. Ponadto możliwa jest destrukcja termiczna organicznych i toksycznych składników tych odpadów. Poza tym zbliżona wartość opałowa osadów ściekowych do węgla brunatnego, uzasadnia konieczność wykorzystania tych odpadów jako paliwa energetycznego. W pracy przedstawiono wyniki spalania osadów ściekowych, węgla kamiennego, węgla brunatnego i biomasy w strumieniu powietrza.
Coal upgrading processes (screening, washing etc.) generate large quantities of fine and ultra-fine coal particles usually in the form of coal-water slurries. Utilization of these waste-coals is a preferable option to their disposal and offers opportunities for adding value. Direct combustion of coal slurries can eliminate troublesome dewatering and drying processes. Combustion or co-combustion of coal slurries with other fuels (higher quality coal, biomass) in circulating fluidized-bed (CFB) boilers is the best option for their utilization. High combustion efficiencies can be achieved provided that the combustion process is properly designed to take into account the unique properties of the fuel. Because biomass is considered as a carbon-neutral fuel, co-combustion of coal slurries with biomass can lower the CO2 footprint and decrease the cost of electricity. This paper describes the results of experiments carried out in a laboratory-scale CFB combustor with coal-biomass-water fuels. It has been found that the combustion time and ignition temperature decrease with an increase in the biomass content in the fuel and the superficial gas velocity.
PL
Niekorzystny bilans paliwowy naszego kraju powoduje nadmierne obciążenie środowiska, wywołane emisją NOx, SO2, CO2 i pyłów, a także powiększeniem powierzchni koniecznych na składowanie narastających stałych odpadów paleniskowych. Górnictwo, zmuszane dostarczać energetyce coraz lepsze paliwo, musi stosować głębsze wzbogacanie węgla. Powoduje to ciągły wzrost odpadów w postaci mułów poflotacyjnych. Najlepszą metodą utylizacji tych mułów jest ich spalanie w postaci zawiesin oraz współspalanie z innymi paliwami, prowadzone przede wszystkim w kotłach fluidyzacyjnych. Z drugiej strony, rozwój technologii wykorzystania biomasy na cele energetyczne daje szereg przyszłościowych korzyści. Biomasa jest jednym z najbardziej obiecujących źródeł energii odnawialnej w Polsce, a jej współspalanie z węglem znajduje w ostatnich latach coraz szersze zastosowanie, zarówno w Polsce, jak i na świecie. Praca podejmuje wyniki badań eksperymentalnych współspalania węgla z biomasą w postaci zawiesin w warunkach cyrkulacyjnej warstwy fluidalnej. Stwierdzono m.in. skrócenie czasu spalania paliwa oraz obniżenie temperatury jego zapłonu za pośrednictwem części lotnych, w miarę wzrostu zawartości biomasy w zawiesinie.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wraz z rozwojem cywilizacji zaobserwować można powstawanie coraz większych ilości komunalnych osadów ściekowych, które z uwagi na swe właściwości energetyczne stanowią cenne paliwo. Jednak wykorzystanie zawartej w nich energii nie jest takie proste. Wynika to głównie z nieodpowiednio przystosowanych instalacji do termicznego ich przekształcania, a także braku odpowiednich uregulowań prawnych w tym zakresie. W części badawczej praca przedstawia porównanie spalania osadów ściekowych z węglem oraz biomasą prowadzonego w strumieniu powietrza.
EN
With the development of civilization can observe the formation of increasing amounts of sewage sludge, which, because of their energetic properties are a valuable fuel. However, the use of its energy content is not so simple. This is mainly because of poorly designed systems for thermal transformations but also the lack of appropriate legislation in this regard. As part of the research work presents a comparison of combustion of sewage sludge with coal and biomass carried in the air stream.
Powstające osady w oczyszczalniach ścieków to uciążliwy odpad, który można zutylizować w różnoraki sposób. Jednak na jego wybór wpływa wiele czynników m.in.: aspekty ekologiczne, ekonomiczne, technologiczne czy techniczne. Ze względu na to, że osady ściekowe są odpadem, żadna z metod nie jest idealnym rozwiązaniem z punktu widzenia przyjaznego funkcjonowania w stosunku do środowiska. Mimo to można wyodrębnić sposoby, które zyskują na znaczeniu ze względu na zaostrzające się odpowiednie przepisy prawne w tym zakresie.
EN
The resulting sludge in sewage treatment plants is a troublesome waste that can be disposed of in various ways. However, the choice depends on many factors including: ecological, economic, technological or technical. Due to the fact that sewage sludge is a waste, none of the methods is not ideal from the standpoint of a friendly operation in relation to the environment. However, you can extract methods which are gaining in importance due to the tightening, the relevant legislation in this regard.
Along with the development of civilisation, it can be observed that the amount of waste of different type is growing and the preparation process for further usage of the waste or the utilization process differs. What is to be focused on is municipal sewage sludge which, due to its energetic properties, constitutes a valuable fuel. The problem of usage of municipal sewage sludge remains still unsolved, which stems both from the increasing amount of such waste, and from the lack of properly adjusted systems for thermal processing thereof. What is of an additional obstacle are the increasingly stricter legal regulations regarding disposal of sewage sludge after the year 2013; hence, it is necessary to consider various benefits resulting from thermal processing of such waste. This work presents an overview of methods of disposal of sewage sludge, taking into consideration, in particular, thermal methods including the process of combustion and co-combustion as a means of successful utilization. The research section of the work presents the results of study into the mechanism and kinetics of combustion of sewage sludge in various conditions of the process carried out in air flow. Combustion of sewage sludge has been compared against combustion of coal and biomass.
PL
Wraz z rozwojem cywilizacji zaobserwować można postępujące powstawanie różnego rodzaju odpadów różniących się, m.in. sposobem przygotowania do dalszego wykorzystania, czy procesem utylizacji. Na szczególną uwagę zasługują komunalne osady ściekowe, które z uwagi na właściwości energetyczne stanowią cenne paliwo. Problem wykorzystania komunalnych osadów ściekowych jest nadal otwarty, a wynika to zarówno z rosnącej produkcji tych odpadów, jak i braku odpowiednio przystosowanych instalacji do termicznego ich przekształcania. Dodatkowym utrudnieniem są zaostrzające się przepisy prawne dotyczące składowania osadów ściekowych po 2013 r. skłaniające tym samym do rozważań nad korzyściami płynącymi z termicznej obróbki tych odpadów. W pracy przedstawiono przegląd sposobów unieszkodliwiania osadów ściekowych ze szczególnym uwzględnieniem metod termicznych, głównie spalania i współspalania jako drogi do ich sukcesywnej utylizacji. W części badawczej pracy zaprezentowano wyniki badań mechanizmu i kinetyki spalania osadów ściekowych w różnych warunkach procesu prowadzonego w strumieniu powietrza. Spalanie osadów ściekowych porównano ze spalaniem węgla oraz biomasy.
Ciągły wzrost wytwarzanych osadów w oczyszczalniach ścieków wymaga ich sukcesywnej utylizacji. Według ustawy z dnia 27 kwietnia 2001 r. [37] przez unieszkodliwianie tych odpadów rozumie się poddawanie ich procesom przekształceń biologicznych, chemicznych czy fizycznych, w celu doprowadzenia do stanu nie zagrażającego zdrowiu oraz życiu ludzi, a także środowisku. W pracy przedstawiono sposoby termicznego unieszkodliwiania osadów ściekowych, a szczególnie spalania oraz współspalania z paliwami węglowymi. Podjęto również zagadnienie suszenia osadów ściekowych, jako wstępnego etapu ich przygotowania do dalszego wykorzystania.
EN
Due to the continuous growth of the sludge in sewage treatment plants, to reflect on the various disposal alternatives. Through the disposal of such wastes by the Act of 27 April 2001. [37] is meant to subject them to the processes of biological, chemical or physical, to bring about the state of health and is not threatening people's lives and the environment. The paper presents the properties and methods of disposal of sewage sludge. It should be emphasized significant effects of thermal methods for disposal of these wastes, namely the co-combustion with coal fuels. In this paper the subject of drying of sewage sludge, as the initial stage of its preparation for further use.
Rozwój cywilizacji generuje powstawanie różnego rodzaju odpadów, do których zalicza się również osady ściekowe. Z uwagi na narastający problem związany z zagospodarowaniem tych odpadów, należy rozważyć różne alternatywy ich wykorzystania. Według ustawy z dnia 27 kwietnia 2001r., poprzez unieszkodliwianie odpadów, rozumie się poddawanie ich procesom przekształceń biologicznych, chemicznych czy fizycznych, w celu doprowadzenia do stanu niezagrażającemu zdrowiu i życiu ludzi, a także przyjaznemu funkcjonowaniu środowiska.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.