Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Proximate Analysis and Calorific Value of Fuel Briquettes from Wood and Coffee Skins Biomass as a Renewable Energy Source

Sukarta I. Nyoman, Sastrawidana I. Dewa Ketut, Suyasa I. Wayan Budiarsa

Ecological Engineering & Environmental Technology

|

2023

|

Vol. 24, iss. 8

293--300

EN

One of the fuels made from biomass are Charcoal briquettes. The biomass used in this study was coffee husk and coffee wood. This study aims to find out the ratio of coffee husk and coffee wood that accordance the briquette standards of the Minister of Energy and Mineral Resources (ESDM) and (Indonesian Nasional Standard) SNI 01-6235-2000. In this research, a comparison was made between coffee fruit skin charcoal and coffee wood charcoal with a ratio of 100:0 (KK1), 75:25 (KK2), 50:50 (KK3), 25:75 (KK4), 0:100 (KK5). The resulting briquettes were tested for their proximate value using a furnace, for the calorific value they were tested using a boom calorimeter. Apart from that, a combustion rate test was also carried out by burning briquettes in a combustion furnace. The results of the analysis of proximate obtained were water content of the briquettes ranging from 3.39–5.91%, all of which in accordance with SNI and also which in accordance with the regulation of ESDM, the ash content that which in accordance with SNI was KK4 and KK5, namely 6.71% respectively. and 6.47% and those that comply with the ESDM Ministerial Regulation are KK3, KK4 and KK5 with ash content values of 9.62%, 6.71% and 6.47% respectively. Meanwhile, the volatile matter value ranges from 32.31–35.59%, not yet accordance with SNI. for fixed carbon values ranging from 50.1–54.55%, this also does not accordance with SNI. However, for the calorific value of 4536–6723 Cal/g, all of them meet the ESDM Ministerial Regulation, and those that accordance with SNI is KK2, KK3, KK4 and KK5 with calorific values of 5650, 5821, 5866 and 6723 Cal/g respectively. Meanwhile, the combustion rate ranges from 0.341 to 0.711 g/min. Coffee husk waste combined with coffee wood has the potential to be used as fuel briquettes where the KK4 composition has water content, ash content and calorific value that meets SNI and ESDM regulations, even though the volatile matter and fixed carbon values do not yet meet.

2

The possibility of reducing emissions from households by using coal briquettes

Dziok Tadeusz, Penkała Krystian

Polityka Energetyczna

|

2020

|

T. 23, z. 3

55--69

EN

The expected demand for hard coal intended for the households will progressively be decreasing. This is directly related to the introduced anti-smog resolutions, as well as the growing level of environmental awareness. However, it should be noted, that the use of the modern home heating boilers will result in an increase in the demand for medium coal sizes. The shortfall of this type of coal is already observed on the market. Therefore, its import is necessary. One of the solutions to increase the supply of the medium coal sizes is the production of coal briquettes. Moreover, their use will consequently lead to reduced emissions. The paper presents a comparison of emissions from the combustion of coal briquettes and hard coal in home heating boilers. The briquettes were characterized by significantly lower emissions than hard coal (by 52% on average). The particulate matter emissions were lower by 70%. This may significantly contribute to improving air quality in Poland and in addition, limit the occurrence of smog. The possibility of further emission reduction by using low-emission fuels as briquette components was presented. The average relative emission reduction compared to hard coal for the analyzed fuels was estimated as follows: 62% for coal char, 57% for coke, 51% for charcoal/biocarbon, 49% for anthracite, 45% for torrefied biomass, and 33% for peat. Furthermore, the issue of the mercury content in the analyzed fuels was discussed. The lowest mercury content was found in biomass fuels, in particular biomass after thermal treatment (torrefied biomass, biocarbon, and charcoal). Fuels produced from hard coal in the pyrolysis process (coal char and coke) were characterized by very low mercury content as well.

PL

Prognozuje się, że zapotrzebowanie na węgiel kamienny w polskim sektorze użytkowników domowych będzie sukcesywnie malało. Jest to bezpośrednio związane z wprowadzanymi uchwałami antysmogowymi i rosnącą świadomością ekologiczną społeczeństwa. Niemniej jednak wymiana kotłów grzewczych na nowoczesne spowoduje wzrost zapotrzebowania na średnie sortymenty węgla kamiennego. Już dziś obserwuje się niedobór tego sortymentu na rynku, co stwarza konieczność importu. Jednym z rozwiązań pozwalających na zwiększenie podaży tego typu paliwa jest wytwarzanie brykietów węglowych. Ponadto ich zastosowanie pozwala na ograniczenie emisji przez gospodarstwa domowe. W artykule przedstawiono porównanie emisji zanieczyszczeń generowanej przez spalanie brykietów węglowych i węgla kamiennego w domowych kotłach grzewczych. Brykiety te w porównaniu do węgla kamiennego charakteryzują się znacznie niższą emisją zanieczyszczeń (średnio o 52%), w tym niższą emisją pyłów o 70%. Może to w sposób znaczący przyczynić się poprawy jakości powietrza w Polsce i ograniczania występowania smogu. Zaprezentowano dodatkową możliwość ograniczenia emisji zanieczyszczeń w wyniku stosowania w brykietach dodatku niskoemisyjnych paliw. Oszacowany średni relatywny stopień obniżenia emisji względem węgla kamiennego dla analizowanych paliw wynosił odpowiednio: karbonizat węglowy 62%; koks opałowy 57%; węgiel drzewny/biowęgiel 51%; antracyt 49%; toryfikat 45%; torf 33%. Dodatkowo omówiono kwestię zawartości rtęci w analizowanych paliwach. Najniższą zawartość rtęci odnotowano w paliwach z biomasy, w szczególności w przypadku biomasy po obróbce termicznej (toryfikat, biowęgiel i węgiel drzewny). Niską zawartością rtęci charakteryzowały się również paliwa wytwarzane z węgla kamiennego w procesie pirolizy (węgiel i koks).

3

Naprężenia rezydualne w brykiecie węglowym i ich wpływ na wielkość sorpcji ditlenku węgla

Wierzbicki M., Murzyn T.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2015

|

Vol. 17, no. 1-2

75--80

PL

Brykiety węglowe powstałe metodą prasowania bezlepiszczowego bywają wykorzystywane w eksperymentach naukowych jako substytut litego węgla. W przypadku eksperymentów wyrzutowych lub pomiarów filtracyjnych cenna staje się wiedza dotycząca stanu naprężenia w brykiecie pozostałego po brykietowaniu. Do oceny średniego naprężenia rezydualnego wykorzystano pomiar tensometryczny odkształcenia matrycy. Wykonanie pomiarów izoterm sorpcji ma brykietach z tego samego materiału przy różnych wielkościach naprężeń rezydualnych pozwoliło na wyznaczenie relacji pomiędzy stanem naprężenia a sorpcją ditlenku węgla. Naprężenie rezydualne rzędu 1 MPa ogranicza maksymalną sorpcję Langmuira o około 1%.

EN

Coal briquettes formed in the pressing processes without the use of binders are widely used in experimental research as substitutes of coal rock. In the case of experiments involving outbursts or filtration measurements, of particular importance is the state of stress in briquettes after the briquette-forming process. The assessment of residual stress is based on strain measurements of the matrix. Measurements of sorption isotherms on briquettes made from the same material and under variable levels of residual stress are used to establish the relationship between the state of stress and carbon dioxide sorption. It is found out that residual stresses of the order of 1 MPa limit the maximal Langmuir sorption by about 1%.

4

Wpływ obecności płynu porowego na niektóre właściwości fizyczne brykietu węglowego

Nowakowski A., Nurkowski J., Lizak Z.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2014

|

Vol. 16, no. 3-4

71--80

PL

Wykonano i przebadano dwie serie próbek-brykietów węglowych o porowatościach odpowiednio 21,8±0,2% i 12,8±0,2% wykonanych z miału węglowego o średnicy ziaren między 0,1 a 0,5 mm pochodzącego z KWK „Zofiówka”. Próbki odpomowywano pod próżnią, następnie nasycano gazem inertnym (azot) lub sorbującym (dwutlenek węgla) pod ciśnieniem 0,2, 0,4 lub 0,6 MPa i ściskano jednoosiowo w atmosferze tego gazu. Badano wpływ obecności płynu porowego na granicę wytrzymałości próbki na ściskanie oraz jej moduł odkształceń. Wykazano, że wpływ ten jest silnie uzależniony od porowatości próbki, a w konsekwencji od sposobu wykonania brykietu węglowego.

EN

Manufactured and tested two sets of samples-briquettes were made from coal dust coming from hard coal mine “Zofiówka”. Samples were made of fine grain diameter between 0.1 and 0.5 mm and had a porosity of 21.8 ±0.2% and 12.8 ±0.2%. The samples were pumped out in vacuo, then saturated with an inert gas (nitrogen) or non-inert one (carbon dioxide) at 0,2, 0,4 or 0,6 MPa and finally pressed uniaxially in an atmosphere of the gas. The effect of the presence of the pore fluid on the sample uniaxial compressive strength was tested as well as on its modulus of deformation. It has been shown that this effect is strongly dependent on the porosity of the sample and, consequently, on the method of coal briquettes manufacturing.

5

Model numeryczny procesu sorpcji wymiennej CO2/CH4

Dutka B., Kudasik M., Topolnicki J.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2013

|

Vol. 15, no. 3-4

3--14

PL

Konieczność redukcji CO2 w atmosferze wiąże się z poszukiwaniem skutecznych metod bezpiecznego magazynowania tego gazu. Metoda ECBM (enhanced coal bed methane recovery) polegająca na zatłaczaniu CO2 do nie eksploatowanych pokładów węgla pozwala dodatkowo pozyskiwać CH4. Metoda ECBM bazuje na zjawisku sorpcji wymiennej. W niniejszej pracy przedstawiono model numeryczny opisujący proces sorpcji wymiennej CO2/CH4 zachodzącej w brykiecie węglowym. Model ten został oparty na szeregu hipotez. Założono, że sorpcja wymienna zachodzi na powierzchni pomiędzy ściankami ziaren a makroporami sorbentu. Postawiono hipotezy dotyczące kinetyki procesu sorpcji wymiennej oraz wpływu zaawansowania tego procesu na filtracyjny transport mieszaniny gazów poprzez sieć makroporów. Prezentowany model sorpcji wymiennej stanowi układ równań rozwiązywanych numerycznie. Symulacje przeprowadzone za pomocą zbudowanego modelu porównano z wynikami uzyskanymi z przeprowadzonych eksperymentów laboratoryjnych sorpcji wymiennej CO2/CH4 zachodzącej w brykiecie węglowym.

EN

The necessity to reduce the CO2 emissions to atmosphere has prompted searching for some effective and secure CO2 storage methods. The ECBM (Enhanced Coal Bed Methane Recovery), consisting in CO2 injection to unmined colbeds, allows also for the recovery of CH4. Underlying the ECBM method is the exchange sorption process. A numerical model is developed governing the process of CO2/CH4 exchange sorption in a coal briquette. The model is based on several hypotheses: it is assumed that the exchange sorption takes place on the interface between the grain walls and macropores in the sorbent substance. Other hypotheses are put forward, relating to the kinetics of the exchange sorption, as well as the influence of its consecutive stages on the seepage of a gas mixture through the network of macropores. The exchange sorption model involves a system of equations to be solved numerically. Simulation data are compared with the results of laboratory experiments involving the investigations of CO2/CH4 exchange sorption in a coal briquette.

6

Porównanie wybranych właściwości fizycznych brykietu węglowego w stanie powietrznie-suchym w atmosferze CO2

Nowakowski A., Topolnicki J., Nurkowski J., Lizak Z.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2010

|

Vol. 12, no. 1-4

3--10

PL

Przeprowadzono wytrzymałościowe testy trójosiowe próbek wykonanych z brykietu węglowego i pozostających w stanie powietrznie-suchym oraz nasączonych gazem sorbującym (CO2). Wyniki badań wykazały, że obecność w przestrzeni porowej próbki brykietu gazu sorbowanego nie wpływa na wartość różnicowej granicy wytrzymałości tej próbki. Natomiast z analizy wartości modułu odkształceń podłużnych wynika, że jego wartość spada w obecności CO2 co oznacza, że gaz sorbowany może zwiększyć odkształcalność próbki.

EN

Samples of coal briquettes in the dry air conditions and saturated with CO2 were subjected to the triaxial stress tests. Results show that the presence of a sorbing gas in the briquette’s porous structure does not affect the differential stress limit of the sample. On the other hand, the analysis of the longitudinal modulus of elasticity reveals that its value tends to decrease in the presence of CO2, which indicates that the sorbing gas improves the sample’s elasticity.

7

Dynamic seepage of nitrogen through coal briquettes

Wierzbicki M.

Archives of Mining Sciences

|

2002

|

Vol. 47, nr 2

175-188

EN

This paper concerns the phenomenon of nitrogen seepage through coal briquettes, made from coal dust of grain size smaller than 0.2 mm. The porosity of the briquettes was from 20% to 30%. Seepage took place under average pressures of 0.2-1 MPa. The experiments revealed an existing relationship between the average seepage pressure and the seepage coefficient according to Darcy's Law. To preserve the relationship between the seepage parameters and the seepage conditions, two elements were applied in the form of a non-linear, phenomenological equation. A new equation, with two coefficients, which describe the coal briquette/nitrogen seepage process is presented. The coefficients, in the conditions being studied, are inter-connected and for this reason the equation presented becomes a singled parameter equation. The paper describes the dynamic seepage of nitrogen through coal briquettes, earlier saturated with gas. Seepage was caused by reducing the gas pressure in the space in front of the briquette face. The pressure fell down from pore pressure to atmospheric pressure. The rate of decrease of nitrogen pressure at the front of the briquettes was not constant over the whole series of experiments. The equation described the course of dynamic seepage related to its form in stationary conditions. Good conformity between the experimental results and the phenomenological solution in both stationary and non stationary conditions was observed. The values of the parameters of the equation used fitted the process under stationary and dynamic conditions. In both cases very similar values were obtained.

PL

Praca dotyczy opisu zjawiska filtracji azotu w brykietach o porowatościach od 20 do 30%, wykonanych z pyłu węglowego o uziarnieniu przedstawionym na wykresie z rysunku 1. Ciśnienia średnic filtracji wynosiły 0,2-1 MPa. Stwierdzono istnienie zależności między ciśnieniem średnim filtracji a współczynnikiem filtracji, liczonym zgodnie z prawem Darcy'ego (2). Wartości współczynnika filtracji brykietu o porowatości 21,15%, wyznaczone przy ciśnieniach średnich azotu wynoszących od 1,2 do 5 atm, dopasowane do liniowego prawa filtracji (2), przedstawia zależność na rysunku 2. Aby uniknąć zależności pomiędzy parametrami filtracji a warunkami, w jakich ona zachodzi, zastosowano dwuskładnikowe, nieliniowe równanie (5) podane przez Topolnickiego, Wierzbickicgo (2000). Równanie to można zapisać w postaci (6). We wzorze tym występują dwa współczynniki, opisujące własności filtracyjne układu: brykiet węglowy-azot. Współczynniki te w rozpatrywanych warunkach są zależne od porowatości, dziąki czemu podany wzór jest wzorem jednoparametrowym. Zależności KG = /(E) i KL = /(E) W zakresie porowatości 20-30% mają charakter wykładniczy i mogą być opisane równaniem (7). Przyjmujemy hipotezę roboczą, że wzór (6) opisujący wydatek gazu w warunkach filtracji stacjonarnej stanowi przypadek szczególny wzoru (10) oraz założenia wstępne, że: a) przepływ gazu przez brykiet ma charakter jednowymiarowy, b) brykiet węglowy jest jednorodnym, izotropowym materiałem porowatym, c) odkształcenia szkieletu węglowego pod wpływem zmian ciśnienia porowego są pomijalnie małe, d) proces filtracji gazu jest procesem izotermicznym. Uwzględniając założenia wstępne i wstawiając (10) do (9) otrzymujemy równanie opisujące zmiany ciśnienia wywołane filtracją (11). W celu sprawdzenia poprawności opisu zjawiska filtracji niestacjonarnej równaniem (11) i wyznaczenia współczynników KG i KL wykonywano eksperymenty na stanowisku pokazanym schematycznie na rysunku 7. Brykiety węglowe umieszczone we wnętrzu rury były pierwotnie równomiernie nasycane gazem. Ciśnienia nasycania wynosiły 0,2-1 MPa. Filtrację wywoływano poprzez obniżanie ciśnienia w przestrzeni graniczącej z brykietem. Stosowano zmienne tempo spadku ciśnienia azotu preed ezołem nasycanych azstem brykietów. Równanie (11) razwiązywano numerycznie metodą różnic skończonych. Aby na podstawie (11) obliczyć rozkład ciśnienia porowego w czasie i przestrzeni P = P(x,t), konieczne jest określenie warunków początkowych i brzegowych. Warunek początkowy ma postać: P(x,t) = PQ dla t < 0. Warunki brzegowe zadawane są poprzez podanie wartości ciśnień, rejestrowanych przez manometry P(xi,t), P(xj,l) umieszczone na końcach (XJ, Xj; Xi < xj) rozpatrywanego odcinka brykietu. Zakładamy, że wyznaczone w warunkach filtracji stacjonarnej zależności (7) obowiązują również w warunkach filtracji niestacjonarnej. Poszukiwana jest wartość porowatości (i związana z nią para współczynników KG i KL), dla której suma kwadratów różnic pomiędzy wartościami ciśnień zmierzonych i obliczonych z rozwiązania równania (11) osiąga minimum. Stosujemy metodę gradialną. Uznajemy, że tak wyliczone wartości współczynników KG i KL charakteryzują własności filtracyjne badanego materiału.