Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Prospects for the application of the plasma technique in the Polish energy sector

Mączka Tadeusz, Pawlak-Kruczek Halina, Szubert Wojciech, Ziaja Edward

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

|

2019

|

Nr 63

103--108

EN

This paper presents a short review of the plasma technologies used in the commercial power industry. The most common thermal plasma sources for the pulverized coal burners and reactors used in solid fuel conversion processes are described. The authors’ own experience in the use of the plasma technique in energy applications is briefly presented. Proposals for the use of thermal plasma in the process of fuel conversion in pulverized-fuel power boilers, especially when operating at a lower technical minimum, are formulated.

PL

W niniejszym artykule przedstawiono, w oparciu o studia literaturowe, krótki przegląd technologii plazmowych stosowanych w energetyce zawodowej. Scharakteryzowano najczęściej stosowane źródła plazmy termicznej wykorzystywane w palnikach pyłowych i reaktorach stosowanych w procesach przetwarzania paliwa stałego. Krótko zaprezentowano doświadczenia własne z wykorzystania techniki plazmowej w zastosowaniach energetycznych. Przedstawiono propozycje wykorzystania plazmy termicznej w cyklu technologicznym przetwarzania paliwa w pyłowych kotłach energetycznych ze szczególnym uwzględnieniem ich pracy przy obniżonym minimum technicznym. Z przeprowadzonej analizy wynika, że w kraju brak jest szerszych doświadczeń z wykorzystania plazmy termicznej w warunkach ruchu obiektu. Na podstawie analizy wstępnie wykonanych badań, można uznać takie zastosowanie plazmy za korzystne przede wszystkim ze względu na stabilność płomienia oraz regulacyjność palnika. Realizacja podjętych przez autorów działań na rzecz wdrożenia techniki plazmowej do krajowego sektora energetycznego powinny zaowocować jej komercyjnym wdrożeniem. Przy odpowiednim wsparciu prac badawczych i rozwojowych, w szerokim zakresie w tym legislacyjnym, wdrożenie technologii plazmowych może stać się inwestycjami rentownymi dla sektora energetycznego.

2

Perspektywy zastosowania techniki plazmowej w krajowym sektorze energetycznym

Mączka T., Lipiński M., Borkowski B.

Energetyka

|

2018

|

nr 12

686--690

PL

W artykule przedstawiono przegląd technologii plazmowych stosowanych w energetyce do produkcji energii z węgli. Scharakteryzowano najczęściej stosowane źródła plazmy termicznej wykorzystywane w palnikach pyłowych i reaktorach stosowanych w procesach spalania/zgazowania/pirolizy. Zaprezentowano doświadczenia z wykorzystania techniki plazmowej w urządzeniach kotłowych i reaktorach zgazowujących. Przedstawiono propozycje wykorzystania plazmy termicznej w cyklu technologicznym przetwarzania paliwa w pyłowych kotłach energetycznych, ze szczególnym uwzględnieniem ich pracy przy obniżonym minimum technicznym.

EN

Presented is an overview of plasma technologies used in power industry for production of energy from coals. Characterised are the most often applied thermal plasma sources used in dust burners and reactors used in combustion/gasification/pyrolysis processes. Described is the experience gained from application of plasma technology in boiler plants and gasifying reactors. Discussed are proposals concerning the use of thermal plasma in a technology cycle of fuel processing in pulverised fuel power boilers with the special attention paid to their work in conditions of the reduced technical minimum.

3

High Purity Tungsten Spherical Particle Preparation From WC-Co Spent Hard Scrap

Han C., Na H., Choi H., Kim Y.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2B

1507--1509

EN

Tungsten carbide-cobalt hard metal scrap was recycled to obtain high purity spherical tungsten powder by a combined hydrometallurgy and physical metallurgy pathway. Selective leaching of tungsten element from hard metal scrap occurs at solid / liquid interface and therefore enlargement of effective surface area is advantageous. Linear oxidation behavior of Tungsten carbide-cobalt and the oxidized scrap is friable to be pulverized by milling process. In this regard, isothermally oxidized Tungsten carbide-cobalt hard metal scrap was mechanically broken into particles and then tungsten trioxide particle was recovered by hydrometallurgical method. Recovered tungsten trioxide was reduced to tungsten particle in a hydrogen environment. After that, tungsten particle was melted and solidified to make a spherical one by RF (Ratio Frequency) thermal plasma process. Well spherical tungsten micro-particle was successfully obtained from spent scrap. In addition to the morphological change, thermal plasma process showed an advantage for the purification of feedstock particle.

4

Thermal plasma for materials engineering

Kołaciński Z., Szymański Ł., Raniszewski G., Koza D.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 7

274--276

EN

The paper presents thermal plasma applications directed towards receiving near zero emission of any hazardous residuals of wastes. The final material obtained after the plasma treatment is environmentally safe. It can return to the environment as a useful material or product. The paper also describes a CNT’s synthesis microwave plasma method. It allows producing CNT’s in the powder form or making deposits on substrates such as silica, metals and on refractory insulators.

PL

W artykule przedstawiono zastosowania plazmy termicznej ukierunkowane na zapewnienie zerowej emisji jakichkolwiek szkodliwych pozostałości. Końcowy materiał może powrócić do środowiska jako użyteczny produkt. Przedstawiono również plazmową metodę syntezy CNTs przy użyciu generatora mikrofal. Umożliwia ona wytwarzanie CNTs w postaci proszku lub nanoszenie warstw CNTs na podłożach.

5

Plazma termiczna dla inżynierii materiałowej

Kołaciński Z., Szymański Ł., Raniszewski G.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 259

45--48

PL

Plazma termiczna w stanie LTE (Lokalna Równowaga Termodynamiczna) lub w stanie bliskim LTE (pod zmniejszonym ciśnieniem) jest niezwykle skutecznym medium zdolnym do łamania wiązań niepożądanych łańcuchów molekularnych. Może być ona stosowana do niszczenia odpadów gazowych i płynnych oraz do przetwarzania odpadów stałych w cenne materiały lub produkty. W artykule przedstawiono kilka procesowych reaktorów plazmowych z cylindrycznymi i rozbieżnymi kanałami wyładowczymi, które zostały zaprojektowane do testów laboratoryjnych. Łuk elektryczny jest w nich wprowadzany magnetycznie w wirowanie pomiędzy elektrodami, co skutkuje wytwarzaniem strumienia plazmy w stanie LTE. Te reaktory plazmowe zostały z powodzeniem zastosowane do termicznej destrukcji odpadów zawierających chlor. Piec, w którym plazma łukowa została wytworzona we wnętrzu tygla zasypanego odpadami w stanie skupienia stałym został opracowany do przetwarzania tych odpadów. Teoria termicznej utylizacji i przetwarzania materiałów w łuku elektrycznym została zweryfikowana eksperymentalnie poprzez zaprezentowanie kilku cennych produktów końcowych, takich jak płytki ceramiczne i porowate elementy izolacyjne. Ten sposób utylizacji odpadów ukierunkowany jest na zapewnienie zerowej emisji jakichkolwiek szkodliwych pozostałości w procesie przetwarzania. Końcowy materiał uzyskany po plazmowej utylizacji jest całkowicie bezpieczny w użytkowaniu i może powrócić do środowiska jako użyteczny produkt. Takie podejście zostało szeroko zaprezentowane w ramach projektu unijnego o akronimie WASTILE. Celem projektu było zademonstrowanie technologii utylizacji mieszaniny składającej się z odpadów niebezpiecznych – azbestu lub skażonych popiołów oraz toksycznych środków chemicznych, aby wytworzyć materiały budowlane określonego kształtu. Zostały wykonane udane testy laboratoryjne. Urządzenie demonstrujące proces technologiczny zostało zaprojektowane i zbudowane. Produkty końcowe, takie jak płytki ceramiczne lub porowate materiały izolacyjne o różnych kształtach przekazano do Dyrektoriatu Komisji Europejskiej ds. Badań Naukowych. Drugim, prezentowanym tutaj, zastosowaniem plazmy w stanie bliskim LTE jest synteza nanorurek węglowych (CNTs). CNTs wytworzone na różnych podłożach są pilnie potrzebne dla wielu zastosowań technologicznych, takich jak emitery elektronów, superkondensatory, akumulatory, ogniwa fotowoltaiczne, itp. Jednym z głównych wyzwań technicznych w celu uzyskania optymalnych właściwości produktu jest ciągłe i równomierne ułożenie CNTs na ruchomym podłożu. Zaprezentowany w niniejszym artykule układ badawczy składał się z pieca rurowego w hybrydowym układzie z generatorem plazmy wyposażonym w systemy zasilania prekursora katalitycznego oraz gazu węglonośnego. Rodniki węgla tworzące z katalizatorem mieszaninę nagrzewano do temperatury około 1000°C. Uzyskano zadawalające wyniki wstępnej segregacji węgla amorficznego przy użyciu pułapki magnetycznej w kolektorze suchym a kolejny mokry kolektor zastosowano do oczyszczenia gazów wylotowych z cząstek węgla. Wzrost CNTs jest wrażliwy na rozkład temperatury w linii CVD. Piec rurowy o długości 1 m i 50 mm średnicy wewnętrznej został podzielony na trzy części o oddzielnie kontrolowanej temperaturze. Umożliwiło to utrzymywanie w rurze kwarcowej optymalnej temperatury z zakresu od 800°C do 1200°C minimalizując efekt chłodzenia występujący na obu końcach pieca. W artykule przedstawiono również plazmową metodę syntezy CNTs przy użyciu wyłącznie generatora mikrofal bez hybrydyzacji z piecem CVD. Umożliwia ona wytwarzanie CNTs w postaci proszku lub nanoszenie warstw CNTs na podłożach takich jak kwarc, metale i izolacyjne materiały ogniotrwałe. Warstwy CNTs mogą stanowić elektrody superkondensatorów, baterii lub mieć zastosowanie jako skuteczne radiatory dla chłodzenia elementów elektronicznych. Przedstawiono uzyskane parametry procesu, w tym pomiary temperatury strumienia plazmy. Charakteryzację produktu przeprowadzono przy użyciu mikroskopu elektronowego (STM i SEM) i spektroskopii Ramana.

EN

Thermal plasma in the state of LTE (Local Thermodynamic Equilibrium) or near LTE (in a reduced pressure) can be an efficient medium for breaking bonds of unwanted molecular chains. It can be used for gas and fluid waste destruction and solid waste conversion into valuable materials or products. In this paper there are presented some plasma reactors with cylindrical and divergent channels that have been designed for the laboratory processing. The arc was magnetically driven between electrodes, which resulted in fast LTE plasma expansion and a thermal tail formation being in the near LTE state. These plasma reactors have been successfully used for thermal destruction of chlorinated wastes. A furnace with the arcplasma immersed in the feed charge has been elaborated for solid waste treatment purposes. The theory of utilization of materials by electric arc has been verified in experimental tests presenting some valuable end-products such as ceramic and insulation tails. Proposed solutions are directed towards zero emission of any hazardous residuals. The final material obtained after the plasma treatment is environmentally safe. It can return to the environment as a useful product. This approach has been widely studied in the EU Project with the acronym WASTILE. The aim of the project was to treat with plasma a composite waste consisting of hazardous waste ash and of toxic chemicals, to produce near-to-net shape building materials. Successful laboratory tests were done; technology demonstrating system has been designed and built. Final products such as ceramic tiles or industrial porous refractory shaped materials were demonstrated to the European Commission Research DG. Another application of near LTE plasma is presented for carbon nanotubes (CNTs) synthesis. CNTs deposited on various substrates are urgently required for many technological applications such as electron emitters, supercapacitors, rechargeable batteries, photovoltaic cells, etc. One of the main challenges to obtain the optimal product properties is a continuous and uniform dispersion of product on a moving substrate. In this paper the experimental set-up consisted of CVD furnace hybridized with plasma generator equipped with catalyst precursor and carbon containing gas feed systems is presented. Carbon radicals and metal catalyst uniform mixture were treated in the temperature around 1000°C. It have been found good results of segregation amorphous carbon as permanent magnet were used in the CNTs dry collector which followed by wet collector for zero contamination of the exhaust gas with carbon particles. The growth of CNTs is sensitive to the temperature distribution in the CVD line. Our furnace of the length of 1 meter and 50 mm of internal diameter was divided into three sections of separately controlled temperature. This allowed to keep the quartz tube in the bests temperature ranged from 800°C to 1200°C minimizing the cooling effect of both ends of the furnace. The paper also describes a CNT’s synthesis microwave plasma method that is not being hybridized with a CVD furnace. It allows producing CNT’s in the powder form or making deposits on substrates such as silica, metals and on refractory insulators. This can be applied to energy storage supercapacitors or electronic devices as heat sinks. Conditions required for CNT’s synthesis in microwave plasma are specified. Also the process parameters and plasma jet temperature measurements are presented. To determine the operation parameters effective for the synthesis of CNTs a characterization of the product by means of electron microscopy (STM and SEM) and Raman spectroscopy has been performed.

6

Plazmowy rozruch kotłów pyłowych

Dyjakon A.

Energetyka

|

2005

|

nr 7

456-464

PL

Zastosowanie termicznej plazmy w energetyce zawodowej do rozruchu kotłów pyłowych i stabilizacji procesu spalania paliw stałych jest możliwe i wydaje się zachęcające. Korzyści wynikają z eliminacji dodatkowego paliwa z układu kotłowego i ze zmniejszenia uciążliwości dla środowiska naturalnego układu rozpałkowego. Wdrożenie tego nowego systemu rozruchu w warunkach krajowych wymagać jednak będzie szerokich badań w skali przynajmniej półtechnicznej.

EN

The use of the thermal plasma in the power industry for the start-up of the power boilers fuelled with the coal dust and for the stabilisation of the combustion process is possible and it seems to be encouraging. Advantages arise from the elimination of the additional fuel for the boiler and from decreasing the arduousness of the kindling system for the environment. However, implementation of this new start-up system in the domestic conditions requires wide tests at least in half-technical scale.

7

Warunki wytwarzania laminarnej strugi plazmowej za pomocą łuku ściśniętego

Kruczinin A.M., Sawicki A.

Elektrotechnika i Elektronika

|

2005

|

T. 24, z. 1

60-68

PL

W artykule podano warunki powstawania i stabilizacji laminarnej strugi plazmowej na wyjściu kanału wyładowczego plazmotronu łukowego. Rozpatrzono przypadki różnego wykonania konstryktora sekcjonowanego i pracę plazmotronów z różnymi gazami plazmotwórczymi. Określono racjonalne wartości prądu roboczego i strumienia masy gazu, zapewniające długą żywotność aparatu i stabilność strugi plazmowej. Utworzono model matematyczny łuku ściśniętego i określono rozkład strumieni cieplnych w kanale plazmotronu. Obliczono parametry generatora strugi laminarnej w stanie krytycznym rozpadu strugi.

EN

The paper describes conditions for generation and stabilization of laminar plasma jet on the channel discharge outlet in an arc plasmatron. Different cases of making sectioned constrictor and work regimes for plasmatrons with different plasmagenic gases were considered. The rational values of operating current and gas mass flow that assures long life of the apparatus and the stability plasma jet were defined. The model of the constriction arc was built and distribution of heat fluxes in the plasmatron channel was determined. Parameters of the laminar jet generator in the critical state of the break-up jet were calculated.

8

Plazmowa witryfikacja odpadów o charakterze pylistym

Huczko A., Lange H., Chojecki G., Dziadko D.

Przemysł Chemiczny

|

2000

|

T. 79, nr 10

333-335

PL

Przedstawiono możliwości zastosowania plazmy termicznej w procesach unieszkodliwiania stałych pozostałości pochodzących ze spalania różnorakich odpadów, zwłaszcza chemicznych, biologicznych, szpitalnych oraz radioaktywnych. Zaprezentowano wstępne wyniki badań własnych wysokotemperaturowego przetwarzania popiołów pospaleniowych.