Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Środowiskowe zagrożenia wynikające z wdrożenia ekologicznych rozwiązań w energetyce

Naworyta Wojciech

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2024

|

nr 112

23--29

PL

W niniejszym rozdziale poddano krytycznej ocenie wybrane rozwiązania techniczne z obszaru szeroko pojętej energetyki. Obok rozwoju wielkopowierzchniowej fotowoltaiki, energetyki opartej na spalaniu pierwotnej biomasy leśnej, stosowania gazu jako paliwa w procesie transformacji, rozwoju energetyki wodorowej, analizie poddano również zmiany, które dokonują się w dziedzinie motoryzacji. Wykazano związek pomiędzy elektromobilnością i energetyką oraz skutki dla środowiska wynikające z upowszechnienia samochodów elektrycznych. Autor jest świadomy, że każdy z wymienionych problemów nadaje się na osobną poważną analizę. W rozdziale w oparciu o źródła jedynie zaakcentowano ważniejsze niebezpieczeństwa wdrożenia na szeroką skalę rozwiązań technicznych, które w opinii publicznej uznawane są jako antidotum na aktualne problemy środowiska, głównie na problemy zmian klimatu. Na przykładzie energetyki zawodowej opartej na biomasie pokazano, że system promocji innowacji prośrodowiskowych prowadzi do upowszechniania rozwiązań, które nie tylko nie chronią środowiska, ale są wręcz dla środowiska szkodliwe. Dotacje, upusty oraz regulacje pozarynkowe sprawiają, że niektóre ryzykowne przedsięwzięcia w energetyce mogą już wkrótce stanowić poważny problem nie tylko dla globalnego klimatu, ale wręcz dla życia na Ziemi.

EN

The chapter critically evaluates selected technical solutions in the field of broadly understood energy sector. In addition to the development of large-scale photovoltaics, energy based on the combustion of primary forest biomass, the use of gas as a fuel in the transformation process, and the development of hydrogen energy, changes taking place in the automotive industry were also analysed. The relationship between electromobility and energy sector was demonstrated, as well as the environmental effects resulting from the popularization of electric cars. The author is aware that each of the problems mentioned deserves a separate serious analysis. The chapter, based on sources, only highlights the more important dangers of large-scale implementation of technical solutions that are considered in public opinion as an antidote to current environmental problems, mainly the problems of climate change. The example of professional energy production based on biomass shows that the system of promoting pro-environmental innovations leads to the dissemination of solutions that not only do not protect the environment, but are even harmful to the environment. Subsidies, discounts and non-market regulations mean that some risky projects in the energy sector may soon pose a serious problem not only for the global climate but even for life on Earth.

2

Biomasa leśna - remedium na problemy energetyczne?

Michalski Rajmund

Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski

|

2023

|

nr 3

36--40

PL

Dotacje w Europie na spalanie biomasy leśnej przekraczają miliardy euro rocznie, powodując systematyczny wzrost popytu na te surowce. Czy biomasa powinna być klasyfikowana jako odnawialne źródło energii (OZE)?

3

Rare earth elements, uranium, and thorium in ashes from biomass and hard coal combustion/co-combustion

Adamczyk Joanna, Smołka-Danielowska Danuta, Krzątała Arkadiusz, Krzykawski Tomasz

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2023

|

T. 39, z. 2

87--108

EN

This study presents the results of concentrations of rare earth elements and yttrium (REY), uranium (U), and thorium (Th) in ashes from combustion/co-combustion of biomass (20%, 40%, and 60% share) from the agri-food industry (pomace from apples, walnut shells, and sunflower husks) and hard coal. The study primarily focuses on ashes from the co-combustion of biomass and hard coal, in terms of their potential use for the recovery of rare earth elements (REE), and the identification of the sources of these elements in the ashes. Research methods such as ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry), XRD (X-ray diffraction), and SEM-EDS (scanning electron microscopy with quantitative X-ray microanalysis) were used. The total average content of REY in ash from biomass combustion is 3.55-120.5 mg/kg, and in ash from co-combustion, it is from 187.3 to 73.5 mg/kg. The concentration of critical REE in biomass combustion ash is in the range 1.0-38.7 mg/kg, and in co-combustion ash it is 23.3-60.7 mg/kg. In hard-coal ash, the average concentration of REY and critical REY was determined at the level of 175 and 45.3 mg/kg, respectively. In all samples of the tested ashes, a higher concentration of Th (0.2-14.8 mg/kg) was found in comparison to U (0.1-6 mg/kg). In ashes from biomass and hard-coal combustion/co-combustion, the range of the prospective coefficient (Coutl) is 0.66-0.82 and 0.8-0.85, respectively, which may suggest a potential source for REE recovery. On the basis of SEM-EDS studies, yttrium was found in particles of ashes from biomass combustion, which is mainly bound to carbonates. The carriers of REY, U, and Th in ashes from biomass and hard-coal co-combustion are phosphates (monazite and xenotime), and probably the vitreous aluminosilicate substance.

PL

W pracy przedstawiono wyniki stężeń pierwiastków ziem rzadkich i itru (REY), uranu (U), oraz toru (Th) w popiołach ze spalania/współspalania biomasy (udział 20, 40 i 60%) z przemysłu rolno-spożywczego (wytłoki z jabłek, łupiny orzecha włoskiego i łuski słonecznik), i węgla kamiennego. W pracy zwrócono uwagę przede wszystkim na popioły ze współspalania biomasy i węgla kamiennego, pod kątem ich potencjalnego wykorzystania do odzysku pierwiastków ziem rzadkich (REE), oraz identyfikacji źródeł tych pierwiastków w popiołach. Zastosowano metody badawcze takie jak ICP-MS (spektrometria mas ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie sprzężonej), XRD (dyfrakcja rentgenowska) i SEM-EDS (skaningowa mikroskopia elektronowa z ilościową mikroanalizą rentgenowską). Całkowita średnia zawartość REY w popiołach ze spalania biomasy wynosi 3,55-120,5 mg/kg, a w popiołach ze współspalania od 73,5 do 187,3 mg/kg. Średnie stężenie krytycznych REE w popiołach ze spalania biomasy mieści się w zakresie 1,0-38,7 mg/kg, a w popiołach ze współspalania 23,3-60,7 mg/kg. W popiele z węgla kamiennego średnie stężenie REY i krytycznych REY oznaczono odpowiednio na poziomie 175 i 45.3 mg/kg. W próbkach badanych popiołów oznaczono wyższe stężenie Th (0,2-14,8 mg/kg), w porównaniu do U (0,1-6 mg/kg). W popiołach ze spalania/współspalania biomasy i węgla kamiennego zakres wartości współczynnika perspektywicznego (Coutl) wynosi odpowiednio 0,66-0,82 i 0,8-0,85, co może sugerować potecjalne źródło do odzysku REE. Analiza cząstek popiołów ze spalania biomasy wykazała itr, który związany jest głównie z węglanami. Nośnikami REY, U i Th w popiołach ze współspalania biomasy i węgla kamiennego są fosforany: monacyt i ksenotym, oraz prawdopodobnie szklista substancja glinokrzemianowa.

4

Różne oblicza biomasy

Sikorski Wojciech

Energia i Recykling : gospodarka obiegu zamkniętego

|

2022

|

nr 3

PL

Biomasa od wielu lat stosowana jest jako paliwo w zakładach energetycznych. Co więcej, jest to prawdopodobnie pierwsze źródło energii, które zostało wykorzystane przez człowieka. Choć wspiera ona ludzkość od dawna, należy zastanowić się, czy jej konwersja na inne formy energii ma podstawy nie tylko ideologiczne. Spalanie biomasy oraz jej współspalanie praktykowane jest w wielu elektrowniach i elektrociepłowniach na całym świecie. Procesy te rozpatrywane są najczęściej w kontekście neutralnego (zerowego) bilansu węglowego. Mało kto zwraca jednak uwagę na problemy pojawiające się podczas spalania lub sprowadzania biomasy na teren naszego kraju.

5

Pozyskiwanie katalizatora Pt/Al2O3 do utleniania lotnych związków organicznych z procesu spalania biomasy

Maj Grzegorz, Krzaczek Paweł, Klimek Kamila, Piekarski Wiesław, Nazimek Dobiesław

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 9

1395--1398

PL

Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych procesu otrzymywania monolitycznego katalizatora Pt/Al2O3 do utleniania lotnych związków organicznych (LZO) z procesu spalania biomasy. Otrzymany katalizator utleniał etylen ze stałą szybkością reakcji 11,90 (po redukcji w atmosferze wodoru) i 15,33 1/s (bez redukcji). Redukcja katalizatora platynowego nie miała istotnego wpływu na jego aktywność. Istotną korzyścią było otrzymanie katalizatora, który nie wymaga wstępnej redukcji platyny w atmosferze wodoru.

EN

Pt was applied on the ceramic monolith support by double impregnation method. At first, Al2O3 was deposited from a Na aluminate soln., then Pt from aq. [H3O]2[PtCl6](H2O) x soln. and the resulting catalyst system was calcinated at 500°C for 3 h. The catalyst activity was tested in ethylene oxidn. at 500°C by using the catalyst with or without a pretreatment with H2. The pre-treated catalyst showed slightly higher activity but only in the range of high conversions.

6

Prevention of chloride corrosion in biomass boilers by means of SO3 injection

Hardy Tomasz, Jakubiak Maciej, Filipowski Krzysztof

Rynek Energii

|

2019

|

Nr 2

88--95

EN

The paper presents most developed methods of prevention of chlorine corrosion of steam superheater tubes during biomass combustion which are based on alkali chlorides sulphation and formation less corrosive sulfates. A new concept of using pure gaseous SO3 for sulphation process of KCl (being one of the main promoters of chloride corrosion) has been described. In currently used methods of limiting chloride corrosion, the addition of sulfur (or its compounds) is used mainly. Sulfur is converted to SO2 and SO3, with SO3 playing the most important role in sulphation of KCI. By introducing the additive directly into the furnace in the SO3 form it is possible to obtain the effect of KCl sulphation with a limited sulfur consumption in the process. Moreover, lower sulfur-based additive dosage shall limit the risk of occurrence of low temperature corrosion. The possibilities of locating nozzles for SO3 dosing, taking into account the main limitations were also presented.

PL

W pracy przedstawiono zaawansowane metody zapobiegania korozji chlorkowej rur przegrzewaczy pary bazujące na usiarczeniu chlorków alkalicznych. Opisana została nowa koncepcja polegająca na wykorzystaniu czystego, gazowego SO3 podawanego do paleniska w celu usiarczania KCl obecnego w spalinach podczas spalania biomasy i będącego jednym z głównych promotorów korozji chlorkowej. W stosowanych obecnie metodach ograniczania korozji chlorkowej stosuje się dawkowanie siarki (lub jej związków) do komory paleniskowej. Siarka spalając się ulega konwersji do SO2 i SO3, przy czym najważniejszą rolę w usiarczaniu KCl pełni SO3. Wprowadzenie do paleniska dodatku bezpośrednio w postaci SO3 pozwolić może na uzyskanie efektu usiarczenia KCl przy ograniczonym zużyciu siarki w procesie. Dodatkowo ograniczenie dawki dodatku na bazie siarki powinno ograniczyć ryzyko wystąpienia tzw. zimnej korozji. W pracy przedyskutowano również możliwości lokalizacji dysz dozujących SO3 biorąc pod uwagę główne ograniczenia.

7

Movement of Chemical Elements in Ash on the Example of a Process of Combustion Corn Straw Briquettes in a Low Power Boiler

Kraszkiewicz Artur, Sobczak Paweł, Żukiewicz-Sobczak Wioletta, Niedziółka Ignacy, Zawiślak Kazimierz, Dula Małgorzata

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2019

|

Tom 21, cz. 2

1294--1306

EN

In Poland, the use of plant biomass for energy purposes is gaining importance. At the same time, the popularity of dendromass, despite changes in regulations increasing its supply for energy purposes, promotes an increased interest in a biomass of agricultural origin. This trend is associated not only with professional energy industry, but also depends on the increase in demand for different assortments of solid biofuels in single-family housing or municipal buildings, where coal boilers are replaced by modern heating devices powered by a biomass under the "anti-smog" program. Biomass combustion is treated as a process neutral to the environment through the prism of CO2 emissions. However, under certain conditions, the combustion of biofuels in individual heating systems can cause serious risks on the local scale for the environment and human health. The aim of the study was to assess the migration of elements in the ash during the burning process of maize straw briquettes in the low power boiler in the aspect of their impact on the natural environment, taking into account the directions and potential for the potential management of ashes. In the test conditions, the fuel used in the form of briquettes from maize straw does not differ from other fuels of this type. The combustion criteria adopted during the tests, whose characteristic feature was the use of a grate combustion system with fuel ignition from below and distribution of air under the grate, at minimum content O2, was acceptable in the scope of CO emissions for this type of boiler, falling into 3rd class according to the standard PN-EN 303-5: 2012. The burning of the gas components CO, NO and SO2 is significantly affected by combustion technology, combustion conditions and nitrogen content in the fuel. Choosing to burn biofuels with the lowest nitrogen content should contribute to the reduction of NO emissions, which becomes another criterion for allowing heating devices to be marketed. Despite the varied chemical composition, the ashes analyzed in terms of the macro environment, microelements and heavy metals do not tend to exceed the limits set by the relevant standards. The experimental results indicate that in low-power boilers fed with briquettes of maize straw, the ash components move. Anomalies that appeared for Al, Fe, Sc are particularly important. This process is important from the point of view of environmental protection, boiler durability and the possibility of using furnace wastes. Low-power boilers, which do not have exhaust gas treatment installations in which biomass fuels are used, may be a source of harmful emissions.

PL

W Polsce wykorzystanie biomasy roślinnej na cele energetyczne zyskuje na znaczeniu. Jednocześnie popularność dendromasy, pomimo zmian w przepisach zwiększających jej podaż na cele energetyczne, sprzyja zwiększonemu zainteresowaniu biomasą pochodzenia rolniczego. Trend ten wiąże się nie tylko z energetyką zawodową, ale również koresponduje ze wzrostem zapotrzebowania na różne sortymenty biopaliw stałych w budownictwie jednorodzinnym lub komunalnym gdzie wymieniono kotły węglowe na nowoczesne urządzenia grzewcze zasilane biomasą na mocy programu „antysmogowego”. Spalanie biomasy, jest traktowane jako proces neutralny dla środowiska w kontekście emisji CO2. Jednak w pewnych warunkach spalanie biopaliw w indywidualnych systemach grzewczych, może powodować poważne zagrożenie w skali lokalnej dla środowiska i zdrowia ludzi. Celem przeprowadzonych badań była ocena przemieszczania się pierwiastków w popiele podczas procesu spalania brykietów ze słomy kukurydzianej w kotle małej mocy w aspekcie ich wpływu na środowisko przyrodnicze uwzględniając tym samym kierunki i możliwości potencjalnego zagospodarowania popiołów. W warunkach badań wykorzystane paliwo w postaci brykietów ze słomy kukurydzianej nie odbiegało od innych paliw tego typu. Przyjęte podczas badań kryteria spalania, którego charakterystyczną cechą było wykorzystanie rusztowego systemu spalania z zapłonem paliwa od dołu i dystrybucją powietrza pod ruszt, przy minimalnej zawartości O2, była akceptowalna w zakresie emisji CO dla tego typu kotła mieszcząc się w 3 klasie według normy PN-EN 303-5:2012. Na obciążenie środowiska składnikami gazowymi CO, NO i SO2 wyraźny wpływ ma technologia spalania, warunki spalania i zawartość azotu w paliwie. Wybór biopaliw o jak najmniejszej zawartości azotu powinien przyczynić się do zmniejszenia emisji NO, która staje się kolejnym kryterium dopuszczającym urządzenia grzewcze do obrotu. Pomimo zróżnicowanego składu chemicznego analizowane popioły pod kątem obciążenia środowiska makro-, mikroelementami i metalami ciężkimi nie wykazują tendencji do przekroczenia wartości granicznych określonych odpowiednimi normami. Wyniki eksperymentalne wskazują, że w kotłach małej mocy zasilanych brykietami ze słomy kukurydzianej zachodzi przemieszczanie się składników popiołu. Szczególnie istotne są anomalie, które pojawiły się dla Al, Fe, Sc. Proces ten jest istotny z punktu widzenia ochrony środowiska, trwałości kotłów oraz możliwości wykorzystania odpadów paleniskowych. Kotły małej mocy, nieposiadające instalacji oczyszczania spalin w których stosuje się biopaliwa stałe mogą być źródłem emisji substancji szkodliwych.

8

Comparison and Assessment of Emission Factors for Toxic Exhaust Components During Combustion of Biomass Fuels

Zając Grzegorz, Szyszlak-Bargłowicz Joanna, Słowik Tomasz

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2019

|

Tom 21, cz. 1

378--394

EN

The assessment of environmental benefits resulting from biomass burning is a complex issue. The most reliable is when there is the possibility of empirical emission assessment using various fuels in energy installations. If no specific emission data is available, it should be estimated using appropriate indicators. There is still considerable uncertainty in the assessment of the impact of pollutant emissions accompanying the combustion of biomass on air quality on a local scale. This is caused not only by the lack of data on the amount of biomass burned but also by the lack of emission factors that would characterize real combustion. In this context, it is extremely important to expand knowledge about environmental aspects resulting from the use of energy biomass. The aim of the work was to compare and assess emission factors of toxic exhaust components obtained on the basis of direct measurements and indicators estimated using the index method, calculated on the basis of appropriate fixed-point indicators available in the literature. The work uses a commercially available automatic pellet boiler with a capacity of 10 kW. Combustion tests were carried out for five different materials, including wood pellets, energy plant pellets and agricultural waste. The emission factors were determined for CO, NOx and SO2 with reference to the unit of mass of fuel and calorific value of fuel. The CO, NOx, SO2 emission indices determined using the index method were burdened with a large error. In the case of CO and NOxemission indicators, this resulted from the course of the combustion process, which for the biofuels tested did not always run equally smoothly and without problems, which affected the obtained boiler power. During the conducted combustion tests, when the boiler reached its rated power and maximum load, the CO emission indices determined using the index method were much higher than those determined empirically. On the other hand, NOx emission factors determined using the index method were lower than those determined empirically. It follows that setting emission indicators using biomass fuels may be subject to a very large error and not to inform about the actual emissions from low-capacity boilers installed in individual households. Because the combustion process is very sensitive to the conditions in which it occurs, and their slight change may cause major changes in emission factors, it can not be considered that the emission factors obtained in the conducted research can be an undisputable source of information about emissions from this type of installations. Further emission tests are required, taking into account different types of equipment, a wide range of their models and technologies as well as various biomass fuels. The results of this research will allow the development of more accurate drift rates for biomass fuels and for more precise estimation of emission factors.

PL

Ocena korzyści środowiskowych, wynikających ze spalania biomasy, jest zagadnieniem złożonym. Najbardziej wiarygodna jest wówczas, gdy istnieje możliwość empirycznej oceny emisji z wykorzystaniem różnych paliw w instalacjach energetycznych. Jeżeli brak jest konkretnych danych o emisji, należy ją oszacować, wykorzystując odpowiednie wskaźniki. Wciąż istnieje znaczna niepewność oceny wpływu emisji zanieczyszczeń towarzyszących spalaniu biomasy na jakość powietrza w skali lokalnej. Spowodowane jest to nie tylko brakiem danych dotyczących ilości spalanej biomasy ale również brakiem współczynników emisji, które charakteryzowałyby spalanie rzeczywiste. W tym kontekście niezwykle istotne jest poszerzanie wiedzy dotyczącej aspektów środowiskowych wynikających z wykorzystania energetycznego biomasy. Celem pracy było porównanie i ocena wskaźników emisji toksycznych składników spalin, uzyskanych na podstawie pomiarów bezpośrednich oraz wskaźników oszacowanych za pomocą metody wskaźnikowej, obliczonych na podstawie odpowiednich, dostępnych w literaturze wskaźników unosu. W pracy wykorzystano dostępny komercyjnie, automatyczny kocioł na pelety o mocy 10 kW. Testy spalania przeprowadzono dla pięciu różnych materiałów, w tym peletów drzewnych, peletu z roślin energetycznych i odpadów rolniczych. Wskaźniki emisji wyznaczono dla CO, NOx SO2 SO2 w odniesieniu do jednostki masy paliwa i wartości opałowej paliwa. Wskaźniki emisji CO, NOx, SO2 wyznaczone metodą wskaźnikową były obciążone dużym błędem. W przypadku wskaźników emisji CO NOx wynikało to z przebiegu procesu spalania, który dla badanych biopaliw nie zawsze przebiegał jednakowo sprawnie i bezproblemowo, co wpływało na uzyskiwaną moc kotła. Podczas prowadzonych testów spalania, kiedy kocioł osiągał moc znamionową i maksymalne obciążenie, wskaźniki emisji CO wyznaczone metodą wskaźnikową były o wiele wyższe od wyznaczonych empirycznie. Natomiast wskaźniki emisji NOxwyznaczone metodą wskaźnikową były niższe niż wyznaczone empirycznie. Wynika stąd, że wyznaczanie wskaźników emisji metodą wskaźnikową dla paliw biomasowych może być obarczone bardzo dużym błędem i nie informować o rzeczywistej emisji z kotłów małej mocy zainstalowanych w indywidualnych gospodarstwach domowych. Ponieważ proces spalania jest bardzo wrażliwy na warunki w jakich zachodzi, a niewielka ich zmiana może spowodować duże zmiany wskaźników emisji, nie można uznać, że wskaźniki emisji uzyskane w przeprowadzonych badaniach mogą stanowić bezdyskusyjne źródło informacji o emisjach z instalacji tego typu. Niezbędne są dalsze badania emisji z uwzględnieniem różnych typów urządzeń, szerokiej gamy ich modeli i technologii oraz różnych paliw biomasowych. Wyniki tych badań pozwolą na opracowanie dokładniejszych wskaźników unosu dla paliw biomasowych oraz na precyzyjniejsze szacowanie wskaźników emisji.

9

Implementation of heat storage and network water cooler for improvement of energy and economic performance of municipal heating plant with biomass fired cogeneration module

Świerzewski Mateusz, Kalina Jacek

Journal of Power Technologies

|

2019

|

Vol. 99, nr 2

131--141

EN

Many fossil fuel fired municipal heating plants have been upgraded to cogeneration systems through installation of biomass fired cogeneration modules. This paper shows the effects of installing an Organic Rankine Cycle (ORC) technology based module in a plant with coal fired water boilers. Current problems related to operation of the integrated system are presented and discussed. Special attention is given to the volatility of the main operational parameters, which impacts the economic performance of the project. With a view to enhancing performance, new equipment such as heat storage and a district heating water cooler are proposed and examined. A mathematical simulation model and optimization algorithm for thermal energy storage capacity sizing were developed using the commercial software EBSILON® Professional. The model was calibrated and validated with real measurement data from the SCADA system of the plant. Results of simulations revealed potential annual financial benefits related to savings of chemical energy of fuels and selling excess electricity on the balancing market. The results of these simulations prove that proposed modifications of the technological system structure could be a good option for increasing investment profitability at the current level of fuel and energy prices.

10

The evaluation of fertilizer obtained from fly ash derived from biomass

Żelazny Sylwester Eugeniusz, Jarosiński Andrzej

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2019

|

T. 35, z. 2

139--152

EN

One of the elements of the Polish Energy Policy program is the development of renewable energy, including energy from biomass combustion. In Poland, the Green Block was built at the Połaniec Power Station fired with 100% biomass fuel. This solution is conducive not only to obtaining energy but also to improving environmental protection. During the combustion of biomass in a fluidized bed boiler, about 50 thousand tons of fly ash per year being a source of nutrients for plants, for example potassium salts, phosphorus, calcium, boron compounds, etc. was derived. The subject of the research were three types of ashes from biomass combustion containing 80% dendromass and 20% agromass. Agromas was made of straw, dried material or sliced palm nuts. The physical characteristics and chemical composition of three basic fly ash samples are presented. Due to the high fineness and thus dusting during spreading, it was found that there is no possibility of the direct use of fly ash from biomass combustion as an alkalizing agent for acidic soils. The lowest bulk density was demonstrated by samples of fly ash originating from the combustion of biomass containing 20% straw as agromass, while the poorest in potassium and phosphorus were ash samples obtained from the combustion of biomass containing 20% agromass in the form of palm kernel slate. As additional components, mineral acids as well as inorganic compounds, including industrial waste, were used to correct the chemical composition and to mineral fertilizer granulation. The number of introduced components was related to the postulated composition of the produced fertilizer. Examples of mineral fertilizers obtained, both simple and multicomponent fertilizers, are presented.

PL

Jednym z elementów programu Polityka Energetyczna Polski jest rozwój energii odnawialnej, w tym pozyskiwanie z biomasy. W Polsce wybudowano Zielony Blok w Elektrowni Połaniec opalany w 100% paliwem z biomasy. Rozwiązanie takie sprzyja nie tylko pozyskiwaniu energii, ale także poprawie w zakresie ochrony środowiska. W toku spalania biomasy w kotle fluidalnym powstaje około 50 tys. ton popiołu lotnego w skali roku stanowiące źródło składników pokarmowych dla roślin, na przykład sole potasowe, związki fosforu, wapnia, boru itp. Przedmiotem badań były trzy rodzaje popiołów pochodzących ze spalania biomasy zawierającej 80% dendromasy i 20% agromasy. Agromasę stanowiły słoma, susz lub łupki orzecha palmowego. Przedstawiono charakterystykę fizyczną i skład chemiczny trzech zasadniczych próbek popiołu lotnego. Ze względu na duże rozdrobnienie, a tym samym pylenie podczas rozsiewu, stwierdzono brak możliwości bezpośredniego wykorzystania popiołów lotnych ze spalania biomasy jako czynnika alkalizującego kwaśne gleby. Najniższą gęstość nasypową wykazały próbki popiołów lotnych pochodzących ze spalania biomasy zawierającej 20% słomy jako agromasę, natomiast najuboższe w potas i fosfor były próbki popiołu uzyskane ze spalania biomasy zawierającej 20% agromasy w postaci łupek orzecha palmowego. Jako dodatkowych komponentów do korekty składu chemicznego oraz do granulacji nawozów mineralnych stosowano kwasy mineralne, jak również związki nieorganiczne, w tym odpady przemysłowe. Ilość wprowadzanych komponentów związana była z postulowanym składem wytwarzanego nawozu. Przedstawiono przykłady otrzymanych nawozów mineralnych zarówno prostego, jak i nawozów wieloskładnikowych.

11

Defining the mathematical dependencies of NOx and CO emission generation after biomass combustion in low-power boiler

Lukáč Ladislav, Kizek Ján, Jablonský Gustáv, Karakash Yevgeniy

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2019

|

Vol. 29, no. 3

153--163

EN

The paper deals with the study of the influence of various factors, which have an impact on emissions such as NOx, CO, which have been verified by measurements. Biomass in the form of wood chips as fuel of different moisture content from 9% to 25% has been tested at various boiler outputs. The presented work also defines the mathematical dependencies of NOx and CO emission generation by using regression analysis from measured data after biomass combustion in low-power boilers. The paper also describes a mathematical model of biomass combustion. The mathematical model was created to verify the measured data and prediction of emission generation in the process of biomass combustion. This model consists of combustion of stoichiometry, calculation of combustion temperatures, obtained regression equations of NOx and CO. At the end of this paper, the obtained results are compared with the calculated models as well as the results of the defined dependencies from the regression analysis.

12

Petrograficzna charakterystyka pelletów drzewnych dostępnych w obrocie handlowym na terenie Polski

Nocoń A., Jelonek I., Jach-Nocoń M., Jelonek Z.

Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

|

2018

|

nr 104

131--139

PL

Pellety drzewne są klasyfikowane jako biomasa stała. Stanowią jedno z najpopularniejszych w Europie paliw stosowanych do ekologicznego ogrzewania, szczególnie w sektorze małego ciepłownictwa, spalane są w domowych kotłach małej mocy. Popularność pelletu oraz automatycznych urządzeń grzewczych umożliwiających spalanie tego paliwa wzrosła ze względu na rosnący problem zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego (smogu) oraz w związku z licznymi powstającymi programami ograniczenia niskiej emisji (PONE). Pellet drzewny powstaje w wyniku kompresji materiału pochodzącego z drzew iglastych (w główniej mierze) oraz liściastych i zaliczany jest do odnawialnych źródeł energii. Celem prezentowanych badań było porównanie jakości pelletów drzewnych pochodzących od różnych producentów, wykorzystywanych w domowych kotłowniach na paliwa stałe na podstawie jakościowej i ilościowej identyfikacji zanieczyszczeń obecnych w badanym paliwie uzyskanym z rynku krajowego. Innowacją w prezentowanej pracy jest zastosowanie analizy petrograficznej dla paliwa w postaci pelletu, która dotychczas stosowana była jedynie w odniesieniu do paliw kopalnych. Analizę mikroskopową przeprowadzono zarówno dla pelletów certyfikowanych (EN Plus/DIN Plus), jak i niecertyfikowanych dostępnych na rynku. Niestety, analiza wykazała obecność niebezpiecznych kontaminacji w obu typach pelletu. Niedopuszczalne wtrącenia organiczne w analizowanych próbkach to: węgle kopalne i ich pochodne oraz materiały polimerowe pochodzenia naturalnego. Niedozwolone inkluzje nieorganiczne wyznaczone w analizowanych próbkach to: rdza, kawałki metalu, tworzywa sztuczne i materiały polimerowe pochodzenia nieorganicznego.

EN

Wood pellets are classified as a solid biomass type. They are one of the most popular bio-heating fuels used in Europe, especially in the small heating sector, where pellets are burned in low-power domestic boilers. The pellets and automatic pellet-fired heating devices gained popularity due to the increasing air pollution (smog) problem and the low emission limiting campaigns associated with it. Wood pellets are formed as a result of small forestry particles mechanical compression (mainly conifers originated) and they are listed among renewable energy sources. The purpose of the presented studies was to compare the quality of wood pellets used for pellet-fired boilers and to identify, qualitatively and quantitatively, impurities marked in the samples obtained from the domestic market. The application of petrographic analyses, applied so far in relation to fossil fuels, is a presented work innovation for wood pellets. The microscopic analyses were performed on both certified (ENplus/DINplus) and uncertified wood pellets available on the market. Unfortunately, the analysis revealed that the quality requirements were not met, because of the unacceptable contamination presence. The unacceptable organic inclusions in the analyzed samples are fossil coals and their derivatives, coke, and polymeric materials of natural origin. Unacceptable inorganic inclusions determined in the analyzed samples were: glass, slag, rust, pieces of metal, stone powder, plastic, and polymeric materials of inorganic origin.

13

Obciążenie środowiska produktami spalania peletów z biomasy roślinnej w kotle górnego spalania

Kraszkiewicz A., Stryjecka M., Nowosad N., Kocira S.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 2

1269--1285

PL

Spalanie biomasy, jest traktowane jako proces neutralny dla środowiska przez pryzmat emisji CO2. Jednak w pewnych warunkach spalanie biopaliw w indywidualnych systemach grzewczych, może powodować poważne zagrożenie w skali lokalnej dla środowiska i zdrowia ludzi. Biorąc pod uwagę cechy energetyczne biomasy, podjęto badania, których celem było ilościowe określenie wybranych produktów gazowych i stałych spalania peletów ze słomy pszennej, żytniej i trocin sosnowych. W grupie produktów gazowych określono emisję CO, NO i SO2, natomiast w grupie produktów stałych (w popiele) określono zawartość wybranych makro- i mikroelementów oraz metali ciężkich. W warunkach badań zaobserwowano znacznie zróżnicowaną emisję CO, NO i SO2. Na obciążenie środowiska CO i SO2 wyraźny wpływ ma technologia spalania i warunki spalania. Okresowe spalanie porcji peletów z biomasy roślinnej na ruszcie z zapłonem od dołu i podawaniem powietrza pod ruszt powoduje znaczną emisję CO do atmosfery w początkowej fazie spalania oraz w końcowej podczas dopalania pozostałości koksowej. Jedynie, głównie dla peletów z biomasy drzewnej, przez krótki czas spalania emisja CO była na poziomie akceptowalnym, określonym przez stosowne standardy. Wykorzystanie peletów w takich urządzeniach grzewczych niesie ze sobą niewielki efekt ekologiczny oraz sprawia że spalanie odbywa się ze znacznie mniejszą efektywnością. Przy wykorzystaniu tego typu biopaliw, charakteryzujących się przeciętną temperaturą spalania mniejszą od 800°C, istotna jest również emisja NO do atmosfery, która poprzez zależność od zawartości azotu w paliwie mniej jest związana z konstrukcją paleniska. Wybór do spalania biopaliw o jak najmniejszej zawartości azotu powinien przyczynić się do zmniejszenia emisji NO, która staje się kolejnym kryterium dopuszczającym urządzenia grzewcze do obrotu. Wielu badaczy zwraca uwagę na możliwą emisję pyłów i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych podczas spalania biomasy. Stąd też celowym byłoby wykonanie takich analiz w odniesieniu do kotłów małej mocy górnego spalania i z automatycznym podawaniem paliwa, uwzględniając różnice pomiędzy rodzajami wykorzystanych do spalania surowców. Stały produkt spalania w postaci popiołu ze słomy, ze względu na większą obecność potasu niż w drewnie, może powodować dodatkowo problemy z dystrybucją powietrza przez spieki tworzące się na ruszcie. Skutkuje to pogorszeniem spalania i większą emisją do atmosfery. Pomimo zróżnicowanego składu chemicznego analizowane popioły pod kątem obciążenia środowiska makro, mikroelementami i metalami ciężkimi nie wykazują tendencji do przekroczenia wartości granicznych określonych odpowiednimi normami. Niewielka zawartość metali ciężkich w analizowanych peletach świadczy o jego ekologicznych właściwościach w aspekcie jego energetycznego wykorzystania, nie powodując przeciwskazań przy wprowadzeniu do środowiska stałych produktów spalania jako nawozu.

EN

Biomass combustion is treated as a neutral process for the environment through the prism of CO2 emissions. However, under certain conditions, the burning of biofuels in individual heating systems can result in a serious local threat to the environment and human health. Considering energetic features of biomass, research was undertaken to quantify selected gas products and solid combustion of wheat, rye, and sawdust straw pellets. In the group of gaseous products the emission of CO, NO and SO2 was determined, whereas in the group of solid products (in ash) the value of selected macro- and microelements as well as heavy metals was determined. In the test conditions, significantly differentiated emissions of CO, NO and SO2 were observed. The combustion technology and combustion conditions have a significant effect on the CO and SO2 load. Periodic combustion of a portion of plant biomass pellets on the grate with ignition from below and air supply under the grate causes a significant emission of CO to the atmosphere in the initial combustion phase and in the final coke residue after burning. Only, mainly for wood biomass pellets, CO emission for a short time was at an acceptable level, determined by appropriate standards. The use of pellets in such heating devices brings with it a small ecological effect and makes burning much less effective. Using this type of biofuels, characterized by average combustion temperature less than 800°C, also important is the emission of NO to the atmosphere, which through the dependence on the nitrogen content in the fuel is less related to the construction of the furnace. Choosing to burn biofuels with the lowest nitrogen content should contribute to the reduction of NO emissions, which becomes another criterion for allowing heating devices to be marketed. Many researchers point to the possible emission of dust and polycyclic aromatic hydrocarbons during biomass burning. Therefore, it would be advisable to carry out such analyzes with regard to low-power upper combustion boilers and with automatic fuel delivery, taking into account the differences between the types of raw materials used for combustion. The solid combustion product in the form of straw ash, due to the greater presence of potassium than in wood, can cause additional problems with the distribution of air by the sinters forming on the grid. This results in reduced combustion and increased emissions to the atmosphere. Despite the varied chemical composition, the ashes analyzed in terms of the macro, micronutrient and heavy metals load do not tend to exceed the limits set by the relevant standards. The low content of heavy metals in the analyzed pellets shows its ecological properties in terms of its energy use, without causing contraindications when introducing solid combustion products to the environment as a fertilizer.

14

Wpływ popiołów ze spalania biomasy na odczyn, właściwości sorpcyjne i zawartość przyswajalnych form makroelementów w glebie

Bilenda E., Meller E.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 5

678--681

PL

Określono przydatność popiołów ze spalania biomasy w rolnictwie, jako substytutu nawozu mineralnego potasowego. W doświadczeniu stosowano corocznie popioły powstałe w wyniku spalania mieszaniny zrębków drzewnych, wierzby energetycznej, kukurydzy i słomy w dawkach 3,5-10,5 Mg/ha. Badania wykazały pozytywny wpływ dawek popiołów 7,0 i 10,5 Mg/ha na kształtowanie odczynu gleby, a wszystkich zastosowanych dawek popiołu na właściwości sorpcyjne gleby. Popiół z bio-masy przyczynił się do wzrostu zawartości przyswajalnych form P, K i Mg.

EN

Ash from combusting a mixt. of wood chips, energetic willow, maize, and straw was applied in the 3 y. long exp. in doses 3.5-10.5 Mg/ha as a substitute for K mineral fertilizers to study its effect on soil pH and sorption properties and on contents of plant-available K, P and Mg macroelements. The ash addn. resulted in an increase in the content of assimilable P, K, and Mg forms and in the sorption capacity of the soil.

15

Odpady z przetwórstwa rolno-spożywczego jako dodatki do paliw węglowych

Wandrasz A. J.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 10

1713--1717

PL

Przedstawiono wybrane problemy badania procesów współspalania odpadów pochodzenia roślinno-zwierzęcego z węglem, w eksperymentalnym palenisku symulującym spalanie na ruszcie posuwistym kotła energetycznego. Paliwem jest mieszanina węgla z biopaliwem dostarczanym przez wytwórcę, jako mieszanina substancji odpadowej zwierzęcej oraz masy roślinnej. Procesy spalania realizowane są w wybranych funkcjonujących paleniskach rusztowych, przy czym paliwo ostateczne jest substancją nieatestowaną. Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii w procesach współspalania z paliwami kopalnymi wymaga badań eksperymentalnych potwierdzających ich przydatność. Stwierdzono, że odpady pochodzenia organicznego w odpowiedniej mieszance z paliwem kopalnym mogą być źródłem energii odnawialnej.

EN

A review, with 16 ref., of authors own studies on co-burning waste of plant-animal origin with fossil fuels in the experimental furnace simulating burning on the swinging grate. That waste of org. origin blended with the fossil fuel can be a good renewable energy source.

16

Możliwości ograniczenia emisji pyłów ze spalania węgla kamiennego i biomasy w gospodarstwach domowych

Karwat B., Machnik R., Niedźwiedzki J., Nogaj M.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 9

1480--1482

PL

Istotnym źródłem emisji pyłów PM2,5 i PM10 jest spalanie węgla kamiennego lub biomasy w domowych kotłach. W ramach badań określono wybrane właściwości fizykochemiczne pyłów istotne dla przebiegu procesu ich elektrostatycznego odpylania. Uzyskane wyniki posłużyły do opracowania koncepcji prototypu elektrofiltru do zastosowań domowych. Przeprowadzone badania wykazały wysoką skuteczność odpylania, odpowiednio 95,0% i 92,9% przy prędkości przepływu medium w kanale spalinowym 1,5 m/s. Oznacza to, że w warunkach eksploatacyjnych powinno nastąpić zmniejszenie zapylenia spalin z przewidywanego poziomu 300 mg/m3 do wartości nieprzekraczającej 20 mg/m3.

EN

Fly ashes from (i) coal and (ii) biomass combustion were studied for physicochem. properties (d., unburned C content, particle size distribution). The SiO2 content in the fly ash was 54-55% by mass. The alkali contents (Na2O + K2O + CaO) were 6.7% (i) and 6.9% (ii), resp. The results of the study aimed at developing the construction of an electrostatic precipitator, as well as the performance and selection of operating parameters in household applications.

17

Wymagania wynikające z konkluzji BAT dla procesów spalania węgla i biomasy w instalacjach LCP Część I. Techniki ogólne mające zastosowanie do wszystkich instalacji typu LCP

Michniewicz M.

Przegląd Papierniczy

|

2018

|

R. 74, nr 4

245--250

18

Eco-investments - life cycle assessment of different scenarios of biomass combustion

Nitkiewicz T., Ociepa-Kubicka A.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2018

|

Vol. 25, nr 2

307--322

EN

The article presents the results of life cycle assessment of different scenarios of biomass use to produce energy in a selected company. The study is made on the case of Lesaffre Polska S.A. and its facility in Wolczyn which is one of the most modern biomass plants in Central Europe. The company is one of the leaders of using the environmental criteria in its strategic decision-making. Its goal is to avoid any waste and to form its own circular business system. One of its recent investments is a biomass fired steam boiler that uses agricultural and woody biomass to produce energy. Previously, biomass was sold to power plant and co-fired with coal. The scope of the paper is to assess the actual change in the environmental impact of biomass use in the Wolczyn facility. For that purpose, the life cycle assessment is used with the ReCiPe endpoint indicator. The assessment is based on the comparison of two scenarios: one assuming the biomass combustion in a new boiler, and the second one, assuming co-firing biomass with coal. The results of the study show that the investment is making a significant difference as far as the overall environmental impact is. Through avoiding the co-firing related emissions the company makes a big step ahead towards the decrease of their environmental impacts. The analysis shows that the significant impact in the co-firing scenario is posed in such categories as fossil depletion, climate change with impacts on human health and on ecosystems, particulate matter formation and agricultural land occupation. In the biomass combustion scenario, the above categories are complemented with metal depletion, natural land transformation, urban land occupation and human toxicity categories but with 4 times decrease of the overall impact. The study also shows that the change of the combustion system makes the most significant difference, while all the other factors, like biomass cultivation and processing, biomass transport have much lesser impact.

19

Badanie emisji wybranych zanieczyszczeń gazowych podczas spalania peletów z agro biomasy w kotle małej mocy

Szyszlak-Bargłowicz J., Zając G., Słowik T.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2017

|

Tom 19

715--730

PL

Dynamiczny rozwój rynku biomasy powoduje, że jej tradycyjne źródła nie dają możliwości pokrycia zapotrzebowania na nią. Alternatywą może być biomasa pozyskiwana z innych źródeł w tym biomasa typu agro, która mogłyby zastąpić pelety drzewne stosowane w indywidualnym ogrzewnictwie. Przed jej szerszym wprowadzeniem do użytkowania należy wziąć pod uwagę, że efektywność techniczna i eksploatacyjna generowania ciepła w źródłach małej mocy uzależniona jest zarówno od paliwa jak i od urządzenia grzewczego. Charakterystyka techniczna urządzenia grzewczego determinuje dobór paliwa, z kolei jakość paliwa wpływa na organizację procesu spalania. Rozważając spalanie w nich peletów z innych rodzajów biomasy, należy prowadzić proces w sposób kontrolowany, tak aby nie destabilizować procesu spalania a tym samym zwiększać strat i emisji. Celem przeprowadzonych badań było wykazanie i przeanalizowanie efektów ekologicznych i problemów eksploatacyjnych wynikających ze stosowania peletów z biomasy typu agro w kotle małej mocy przystosowanym do spalania peletów drzewnych. Określono emisję CO, NO, SO2, podczas spalania w kotle automatycznym, o mocy 10 kW peletów: drzewnych, ze ślazowca pensylwańskiego, miskanta olbrzymiego, słomy rzepakowej i z łusek słonecznika. Instalacja zastosowana w badaniach była typową instalacją wykorzystywaną do ogrzewania domów jednorodzinnych przeznaczoną do spalania peletów drzewnych. Najniższe stężenie CO i SO2 stwierdzono podczas testu spalania petów drzewnych. Wynosiło ono, po przeliczeniu na 10% zaw. O2 w spalinach, odpowiednio: CO 70,16 mg∙m-3; SO2 0,0655 mg∙m-3. Najwyższe stężenie CO stwierdzono podczas testu spalania peletów z łusek słonecznika: 470,21 mg∙m-3 (10% zaw. O2), a najwyższe stężenie SO2 odnotowano podczas testu spalania peletów ze słomy rzepakowej 0,1384 mg∙m-3 (10% zaw. O2). Otrzymane wyniki badań emisji SO2 korespondują z badaniami zwartości siarki w spalanych paletach. Najwyższe stężenie NO (10% zaw. O2) stwierdzono podczas spalania peletów drzewnych 271,73 mg∙m-3 i peletów ze ślazowca pensylwańskiego 248,31 mg∙m-3, nieco niższa podczas spalania słomy rzepakowej 136,76 mg∙m-3 a najniższe podczas spalania peletów z miskanta olbrzymiego i łusek słonecznika 75,79 mg∙m-3 i 58,62 mg∙m-3. Największe problemy z ustabilizowaniem pracy kotła wystąpił podczas spalania peletów z łusek słonecznika, co przełożyło się na najwyższą emisję tlenku węgla w spalinach, wynikającą z niezupełnego spalania paliwa.

EN

The dynamic development of the biomass market makes its traditional sources are not capable of covering demand for it. Alternatively, biomass can be obtained from other sources including biomass agro type that could replace wood pellets used in individual heating systems. Before to its introduction to the wider use should be taken into account that the effectiveness of technical and operational generating heat sources of low power depends on both the fuel and the heating device. Technical characteristics of the heating equipment determines the choice of fuel, in turn, affects the quality of fuel organization of the combustion process. Considering the combustion of these pellets in other types of biomass, the process should be carried out in a controlled manner so as not to destabilize the combustion process and thereby increase the losses and emissions. The aim of the study was to demonstrate and analyze the effects of environmental and operational problems arising from the use of pellets from biomass in agro-type boiler low power adapted to burn wood pellets. Specified emission of CO, NO, SO2, during combustion in the boiler automatic 10 kW pellets: wood, from Virginia mallow, giant miscanthus, rape straw and sunflower husk. The installation used in the study was a typical installation, used for heating houses designed to burn wood pellets. The lowest concentration of CO and SO2 were found during the combustion test wood pets. It was, after conversion to 10% excl. O2 in the exhaust gasses, respectively, CO 70.16 mg∙m-3; SO2 0.0655 mg∙m-3. The highest concentration of CO were found during the combustion test pellets from sunflower husk: 470.21 mg∙-3 (10% excl. O2), and the highest concentration of SO2 was recorded during the combustion test pellets from rape straw 0.1384 mg∙-3 (10% excl. O2). The results obtained SO2 emissions correspond to the sulfur concentration in burned pallets. The highest concentration of NO (10% excl. O2) found during the combustion test wood pellets 271.73 mg∙m-3 and pellets from Virginia mallow 248.31 mg∙m-3, slightly lower than the combustion of rape straw 136.76 mg∙m-3 and the lowest during the combustion of pellets from giant miscanthus and sunflower husk 75.79 mg∙m-3 and 58.62 mg∙-3. The biggest problems with the stabilization of the boiler occurred while burning pellets from sunflower husk, which resulted in the highest emissions of carbon monoxide in the exhaust gasses resulting from incomplete combustion of fuel.

20

Metody badania popiołów ze spalania biomasy w aspekcie ich rolniczego wykorzystania

Wacławowicz R., Pelczar G., Polak J.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 12

2501--2504

PL

Rolnicze zagospodarowanie popiołów ze spalania biomasy jest jedną z najkorzystniejszych metod ich utylizacji. Uboczne produkty spalania zawierają niemal wszystkie składniki odżywcze (oprócz azotu) niezbędne w żywieniu roślin, dodatkowo mają właściwości odkwaszające. Niestety, mogą one również zawierać znaczne ilości metali ciężkich. Skład chemiczny popiołu z biomasy w przeciwieństwie do popiołów z węgla kamiennego podlega znacznym wahaniom. Dlatego ważne jest określenie odpowiednich procedur prowadzenia monitoringu tego odpadu. Zaproponowano metodykę badań popiołów z biomasy w kontekście ich wykorzystania w rolnictwie.

EN

A review, with 27 refs., of ash sampling procedures and methods for detn. of its chem. and phys. properties.