Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Kocioł niskotemperaturowy opalany biomasą rolniczą

Golec Tomasz, Nehring Grzegorz

Instal

|

2021

|

nr 3

11--20

PL

Artykuł jest próbą podsumowania prac badawczych jakie zostały przeprowadzone przez Instytut Energetyki (IEn) w ramach projektu BioCHP, którego celem było opracowanie oraz przygotowanie do wdrożenia instalacji kogeneracyjnej produkującej energię elektryczną oraz ciepło z odpadowej biomasy poddanej mikronizacji i utylizowanej w ciśnieniowej komorze spalania zasilającej bezpośrednio turbinę gazową. IEn jako partner tego projektu miał za zadnie opracowanie technologii kotła, który może być zasilany zarówno dużym strumieniem gazów spalinowych o niskiej temperaturze z turbiny, jak i małym strumieniem spalin o wysokiej temperaturze powstałych w wyniku spalania biomasy w komorze paleniskowej tegoż kotła. W konsekwencji zaprojektowano i wybudowano kocioł hybrydowy z przedpaleniskiem wyposażonym w niskotemperaturową komorę spalania eliminującą ryzyko szlakowania kotła przy spalaniu biomas o niskiej temperaturze topienia popiołu. W artykule opisano metody jakie towarzyszyły procesowi projektowania kotła począwszy od budowy modelu palnika na biomasę, a skończywszy na projekcie technicznym palnika biomasowego, niskoemisyjnej komory paleniskowej i całego kotła o mocy cieplnej 10 MW. Dużo uwagi poświęcono sposobom organizacji procesu spalania w komorze przedpaleniska oraz metodom uzyskania stabilnego zapłonu mieszanki pyłowo-powietrznej. W pracy przetestowano zarówno startowy palnik olejowy jak i zapalarki plazmowe. Ostatecznymn efektem prac jest działająca instalacja demonstracyjna zlokalizowana na terenie ciepłowni w Karczewie, gdzie przeprowadzono badania kotła, które potwierdziły, że zapewnia on stabilną produkcję ciepła z rozdrobnionej biomasy i spełnia obowiązujące obecnie standardy emisyjne.

EN

The article is a summary attempt of the research work carried out by the Institute or Power Engineering (IEn) as part of the BioCHP project. The purpose of the project was to develop and prepare for the implementation or a CHP installation producing electricity and heat from waste micronized biomass burned in a pressure combustion chamber and supplying the gas turbine directly. IEn, as a partner of this project, was tasked with developing a boiler technology hat can be powered both by large stream of low-temperature exhaust gases from the turbine and by a small stream of high-temperature exhaust gases resulting from the combustion of biomass in the furnace chamber of that boiler. As a result, a hybrid boiler was designed and built with a pre-combustor equipped with a low temperature combustion chamber eliminating the risk of boiler slagging when burning biomass with a low ash melting point. The article describes the methods that accompanied the boiler design process from the construction of the biomass burner model to the technical design of the biomass burner, low-temperature furnace chamber and me entire boiler with a heat output of 10 MW. Much attention has been paid to how the combustion process is organized in the pre-combustor chamber and the methods of obtaining a stable ignition of the dust-air mixture. Both the starting oil burner and plasma igniters were tested at work. The final result of the work is a working demonstration plant located on the premises of he heating plant in Karczew, where the boiler tests were carried out, which confirmed that it ensures stable heat production from micronized biomass and meets the current emission standards.

2

Influence of Liquid Hydroxide Based Additives on Suppression of Slag Formation in Granulation Furnaces

Nadkanska Hana, Zavada Jaroslav, Blazek Vladislav, Mudrunka Jaroslav

Inżynieria Mineralna

|

2019

|

R. 21, nr 1/2

341--346

EN

The article deals with the possibility of limiting slag formation in specific heating plant boilers by adding an additive to the batch. The possibilities of reducing slag formation in energy boilers have already been investigated in laboratory conditions where the addition of the NALCO 8270 additive has not led to demonstrable results [13]. X-ray diffraction and X-ray fluorescence of slag samples collected from granulation boilers were performed within the experiment. Furthermore, calculations of the efficiency of the boilers operated in the heat plant were performed using the indirect method. The efficiency was calculated for boilers without dosing and with additive dosing. The results show that using the additive increases the efficiency of the boiler by about 1%.

PL

W artykule przedstawiono możliwość ograniczenia tworzenia się żużla podczas spalania w kotłach grzewczych poprzez dodatki do wsadu. Możliwości ograniczenia powstawania żużla w kotłach energetycznych zostały już zbadane w warunkach laboratoryjnych, w których dodanie dodatku NALCO 8270 nie doprowadziło do pozytywnych wyników [13]. W ramach eksperymentu przeprowadzono dyfrakcję rentgenowską i fluorescencję rentgenowską próbek żużla pobranych z kotłów. Ponadto obliczenia wydajności kotłów pracujących w ciepłowni przeprowadzono metodą pośrednią. Wydajność obliczono dla kotłów bez dozowania i z dozowaniem dodatków. Wyniki pokazują, że dodatek zwiększa wydajność kotła o około 1%.

3

Carbon monoxide and nitric oxide concentrations in the flue gas during the combustion of agricultural biomass briquettes in a 25 kW log gasification boiler

Pałaszyńska Katarzyna, Juszczak Marek, Grobelny Tomasz, Andrzejczak Filip

Drewno : prace naukowe, doniesienia, komunikaty

|

2019

|

vol. 62, nr 204

99--114

EN

A study was made of the two-stage combustion of agricultural biomass briquettes (rye straw, miscanthus, hay, corn stover) in a 25 kW wood log gasification boiler. The following correlations for selected fuel loads and biomass types were shown: fluctuation of temperature over time both in the gasification chamber and in the combustion zone, variation over time of carbon monoxide and nitric oxide concentrations, correlation between nitric oxide and carbon monoxide concentrations in the flue gas, and variation of carbon monoxide and nitric oxide concentrations versus oxygen concentration and temperature in the combustion zone. Two-stage combustion of agricultural biomass proved to be efficient, as slag was not generated. Relatively high carbon monoxide concentrations in the flue gas resulted from the lack of automated regulation of air supply to the gasification chamber and the combustion zone.

4

The impact of repeated water soaking of cereal straw on the slagging index and the formation of deposits on heating surfaces of power boilers

Rozwadowska A., Dziok T.

Polityka Energetyczna

|

2018

|

T. 21, z. 2

125--137

EN

The article presents the results of the analysis of straw obtained from ripening wheat, which was subjected to four water soaking cycles in demineralized water. The soaking was carried out under laboratory conditions at 20°C. As a result, part of mineral matter, including a significant amount of alkaline sodium and potassium salts and substances containing sulfur and phosphorus, was washed out. The process of soaking has a great impact on the chemical composition of ash obtained from water-treated straw, which increased its acidity. The Na2O content in the analyzed ash has decreased by 78%, while the K2O content has decreased by 60%. In turn, the content of water-insoluble, acid-forming SiO2 has increased by 80%. As a consequence, a positive change in the values of indices, on the basis of which the tendency of straw to slagging and deposit formation during the combustion and gasification processes is assessed, has been observed. Already after the second water soaking cycle it became apparent, based on the AI alkali index, that the examined fuel should not cause difficulties resulting from the increased intensity of use of the boiler during the combustion process. Meanwhile, the value of the BAI bed agglomeration index was considered to be safe, indicating a low possibility of bed agglomeration during the combustion or fluidized bed gasification, after the third water soaking cycle. The third of the analyzed indices, the Fu fouling index, did not indicate any tendency to deposit formation during the combustion; however, four water soaking cycles reduced its initial value by 80%. The last of the analyzed indexes, the SR, slag viscosity index did not change its value during the experiment, which, both for the raw straw and after subsequent soaking cycles, indicated that the fuel should have a low tendency to accumulate slag during the combustion process.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań słomy pozyskanej z dojrzewającej pszenicy, którą poddano procesowi czterokrotnego moczenia w wodzie demineralizowanej. Operację moczenia prowadzono w warunkach laboratoryjnych w temperaturze 20°C. W wyniku moczenia ze słomy została usunięta część substancji mineralnej, w tym znaczna ilość alkalicznych soli sodu i potasu oraz substancji zawierających siarkę i fosfor. Proces moczenia w wyraźny sposób wpłynął na zmianę składu chemicznego popiołu otrzymanego z preparowanej wodą słomy, który zwiększył swoją kwasowość. W popiele o 78% zmalała zawartość Na2O, o 60% zawartość K2O, do 80% wzrósł natomiast udział nierozpuszczalnego w wodzie, kwasotwórczego SiO2. W konsekwencji korzystnie zmieniły się wartości wskaźników, za pomocą których oceniana jest skłonność słomy do deponowania zanieczyszczeń podczas spalania i zgazowania. Już w wyniku dwukrotnego moczenia indeks alkaliczności AI przyjmował wartość sugerującą, że paliwo to nie powinno sprawiać trudności podczas spalania z powodu zwiększonej intensywności żużlowania kotła. Natomiast wskaźnik aglomeracji złoża BAI bezpieczną wartość wskazującą na niewielkie prawdopodobieństwo wystąpienia zjawiska aglomeracji złoża podczas spalania lub zgazowania fluidalnego osiągnął po trzecim cyklu moczenia słomy. Trzeci z ocenianych wskaźników, Fouling-Index Fu nie osiągnął wprawdzie wartości wskazującej na brak skłonności paliwa do deponowania zanieczyszczeń podczas spalania, ale w wyniku czterokrotnego moczenia nastąpiła 80% redukcja jego początkowej wartości. Ostatni z analizowanych wskaźników, wskaźnik lepkości żużla SR, w trakcie prowadzonego eksperymentu nie zmieniał swojej wartości, która dla zarówno dla słomy surowej, jak i po kolejnych cyklach moczenia, wskazywała, że paliwo to powinno charakteryzować się małą skłonnością do odkładania żużlu podczas spalania.

5

Sintering characteristics of selected Silesian coal ashes

Nowak-Woźny D., Ferens W., Gonzalez-Valdes L., Rybak W.

Archivum Combustionis

|

2018

|

Vol. 38 nr 1

11--28

EN

Standard techniąues and microscopic studies (CCSEM/ SEM-EDS) together with AC electrical test and FactSage modelling were used for testing the sintering characteristics of three different Silesian's coal ashes. The thermodynamic calculations by FactSage were performed using different initial conditions in order to assess the influence of input data. Whereas the predicted solid phases differ, the results regarding slag phase formation are practically independent. For the tested samples it was found a correlation between the standard ST temperaturę (AFTs) and the results of FactSage modelling. The slagging and fouling tendencies were found inverted. The results indicate that the microstructure of the individual ash grains have an impact on the sintering process. The value of measured dissipation factor (tan S) depends on the kind of ash and the sintering temperaturę. The presented results point a promising direction for coal ash fusion behaviour and coal minerał matter transformation research.

6

The Influence of the Ash from the Biomass on the Power Boiler Pollution

Kowalczyk-Juśko A.

Journal of Ecological Engineering

|

2017

|

Vol. 18, nr 6

200--204

EN

Manufacturing units, which use biomass for combustion and co-firing, are obliged to gradually increase the amount of biomass from agricultural sources in place of timber biomass from forests. Many different species of trees that grow on arable land, bushes, grasses or perennials can be used for energy purposes. A huge variety of plants that give biomass useful in the power industry, is connected with a large diversity of physical characteristics (hardness, specific gravity, moisture content, porosity) and chemical composition. It significantly affects not only the calorific value of biomass but also the condition of the boilers in which it is burnt. This paper presents the results of the research concerning the influence of the process of combustion biomass from seven plant species on the boilers fouling on the basis of ash chemical composition. The indicators used for the analysis were as follows: boilers slagging, the tendency of fuel to form impurities, sintering and agglomeration. A significant variation in the content of alkalies was shown that cause the formation of sediment on the boilers heating surfaces. The smallest risk of heating boilers fouling is associated with perennial grasses incineration, especially the ones from the Miscanthus species that contain significant quantities of silicon monoxide, which is responsible for the heating surfaces erosion. The usage of polycarpic plants, such as Virginia mallow or Jerusalem artichoke, may cause pollution deposition and reduce the efficiency of boilers to the greatest degree. Because the biomass of different plant species exhibits the diversity of energy parameters and tendencies to foul boilers, there is a need to select the material to the combustion carefully. Moreover, blends of biomass raw materials (or biomass with coal) should be composed so that they are adapted to the boiler parameters and to the conditions of the combustion process.

7

Mineral phase transformation of wood and cereal pellets – electrical test and factsagetm calculations

Gonzalez Valdes L., Nowak-Woźny D.

Technical Issues

|

2016

|

nr 3

126--134

EN

The fusion behaviour of biomass ash-forming materials is an important factor in assessing the propensity to form undesirable slag and fouling deposits in the boiler. The characteristics of the fuel used affect the extent and severity of the problem, thus growing efforts are put on finding reliable methods for its characterization. Combustion and co-combustion of biomass have gained popularity in combating climate change and reducing carbon dioxide emissions into the atmosphere. Nevertheless, biomass encompasses a wide range of different types and its use increases operational risks due to the diversity of the chemical composition. This study is based on characterising the mineral phase transformations of two kinds of biomass (wood pellets and cereal pellets) using various laboratory-based methods on fuel ashes. Measurements of changes in the electrical properties of the ash during the sintering process (dielectric loss factor) were performed using a QuadTech Plus 7600 bridge in the frequency range 500Hz - 1MHz. Thermodynamic analyses were performed by means of FactSage™ modelling. The results were compared with those of standard tests, AFT and oxide index calculations, which were employed to predict slagging and fouling propensities. The observed changes in dielectric loss depend on the frequency and temperature of sintering. FactSageTM thermodynamic equilibrium calculations proved very useful in predicting the ash melting behaviour and the chemical changes occurring in the ash. The existence of a melt phase, occurring at even lower temperatures of those given by the AFT, is in accordance with the high slagging and fouling hazards predicted by empirical indices.

8

The study of waste wood biomass as a biofuel in the context of boiler operational problems – slagging and high-temperature corrosion

Król D., Borsukiewicz-Gozdur A., Poskrobko S.

Drewno : prace naukowe, doniesienia, komunikaty

|

2016

|

vol. 59, nr 197

256--264

EN

This paper presents the melting characteristics of ash from different residual forest biomass - wood pellets, oak chips, coniferous bark, deciduous tree bark, wet sawdust and non-sorted blueberries. The melting temperatures of ash in reducing and oxidizing atmospheres were similar and did not differ by more than 10°C to 30°C. These values were within a range of 1230°C to 1330°C, and for the blueberry it was more than 1500°C. Only ash pellets melted in a reducing atmosphere at a temperature of 1280°C, and in an oxidizing temperature at 1430°C. To compare, determination tests were also performed for ash from “agro” biomass waste. Ash melting temperatures for biomass composites of agricultural origin (made in an oxidizing atmosphere), turned out to be lower than the temperatures of ash from wood biomass. In the results of the presented elemental analysis, the share of chlorine and sulphur and the impact S/Cl on high temperature corrosion processes were indicated. On the basis of the results for all the tested types of biomass, the calculated ratio S/Cl was below the value of 2.0. This means that the tested biofuels do not meet the safe use of biofuels detailed in the energy sector criterium (from the point of view of boiler operation).

9

Experimental assessment of coal combustion hazards and modeling of coal ash sintering

Nowak-Woźny D., Valdes L., Urbanek B., Rybak W.

Archivum Combustionis

|

2016

|

Vol. 36 nr 2

69--82

EN

Assessing properly the characteristics and properties of coal combustion hazards requires a holistic understanding of the ash sintering process. The formation of melts and sinters of coal ash is responsible for the operational problems which are usually found in the combustion technologies. A series of experiments on the sintering behavior of coal ash was performed using a variety of experimental and numerical methods. Fusion behavior of coal ash under rising temperatures was characterized by standard Ash Fusion Test (AFT), which fail to indicate exactly at what temperature the first melt/sinter occurs in comparison with the thermochemical model calculated by FactSage. In addition, slagging indices based on ash chemical composition and ash fusibility were calculated indicating a medium slagging potential. Scanning electron microscope/energy dispersive X-ray spectrometer (SEM-EDS) analyses of ash samples were used for clarifying the ash melting mechanism at 700°C and 1000°C. Calcium, aluminum, sulfur and magnesium play a significant role in the formation of a thin molten layer of slag phase at higher temperatures. Meanwhile, the mineral transformations of sintered ash samples were analyzed by pressure drop test, obtaining the sintering temperature at 847°C. The resistivity of annealed coal ash samples at different temperatures was registered by Keithley 6517B high resistance meter; showing its sensitivity to the structural and microstructural changes, especially in the intergranular boundaries area. Resistivity values increased with increasing temperature from 700°C. Surface electrical transport is facilitated by a coherent and sintered ash residue. Three mechanisms of ash microstructural changes are suggested: ion diffusion from the grain bulk to the surface, melting of the surface layer as a result of chemical and physical processes, and ash grains smoothing and sliding. These mechanisms are important precursors of the sintering processes and seem to be responsible for sintering tendency.

10

Method of determination of thermo-flow parameters for steam boiler

Taler J., Węglowski B., Taler D., Trojan M., Sobota T., Dzierwa P., Pilarczyk M., Madejski P., Nabagło D.

Journal of Power Technologies

|

2015

|

Vol. 95, nr 4

309--316

EN

The paper presents a method for determining thermo-flow parameters for steam boilers. This method allows one to perform the calculations of the boiler furnace chamber and heat flow rates absorbed by superheater stages. These parameters are important for monitoring the performance of the power unit. Knowledge of these parameters makes it possible to determine the degree of furnace chamber slagging. The calculation can be performed in online mode and used in the monitoring of the steam boiler. The presented method allows the steam boiler to be run at high efficiency.

11

Lab-scale investigations during combustion of agricultural residues and selected Polish coals

Kordylewski W.K., Mościcki K.J., Witkowski K.J.

Chemical and Process Engineering

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

249--262

EN

Preliminary lab-scale investigations were conducted on slagging abatement in biomass-firing by fuel mixing. Three agriculture biomass fuels and olive cake were used in the experiments. Polish lignites and bituminous coals were examined as anti-sintering additives. The effects of chlorine release, potassium retention and ash sintering were examined by heating samples of biomass fuels and additives in the muffle oven and, next, firing them in the laboratory down-fired furnace at the temperature in the range of 800–1150ºC. The obtained slag samples were analysed on: chlorine and potassium content, sintering tendency and crystalline components. Among the examined coals lignite from Turów mine and bituminous coal from Bolesław Śmiały mine appeared to be the most effective in potassium retention in aluminosilicate and chlorine release from slag. Possibly the major factor of these coals which reduced ash sintering was relatively high content of kaolinite.

12

Ocena przydatności drewna, pochodzącego z lasów i terenów leśnych na cele energetyczne

Janicki M.

Ekologia i Technika

|

2013

|

R. 21, nr 4

160--168

PL

Korzystanie z zasobów naturalnych w XXI w. powinno być oparte na działalności prowadzonej w sposób zrównoważony, z zachowaniem koncepcji zaspokajania potrzeb społecznych w takim stopniu, by nie umniejszać szans na korzystanie z tych zasobów przez przyszłe pokolenia. W myśl tej koncepcji należy przyjrzeć się największemu producentowi materiału drzewnego wykorzystywanego na cele energetyczne, czyli lasom. W celu wykonania oceny przydatności drewna pochodzącego z lasów i terenów leśnych na cele energetyczne, opisano zasoby drzewne, oszacowano jej potencjał oraz określono możliwości jej energetycznego wykorzystania z omówieniem ewentualnych zagrożeń.

EN

In the twenty-first century natural resources should be used in a sustainable manner, meeting the social needs to the extent that would not diminish the opportunities to use those resources by future generations. According to this concept, one should analyze pay special attention to the largest producer of Umber material used for energy purposes, e.g. forests. In order to perform an assessment of the suitability of timber from forests and woodlands in energy production different timber resources were described, their potential was estimated and possibility of their use for energy production purposes were determined followed by a discussion of possible risks.

13

Mineral matter transformation in oxy-fuel coal combustion

Nowak-Woźny D., Moroń W., Urbanek B., Rybak W.

Chemical and Process Engineering

|

2013

|

Vol. 34, nr 3

393--401

EN

The paper presents the results of the mechanical, electrical, CCSEM and XRD measurements of hard coal, conducted in simulated conditions of sintering in atmospheres of O2/CO2,. The changes of the coal ash resistivity are correlated with the content of the oxides and with the sintering temperature determined by the mechanical test and Leitz method. The SEM-EDS analysis was conducted for deposits on the probe. The changes of the measured ash samples, observed during sintering process in O2/CO2 atmosphere, were discussed in the ash microstructure point of view.

14

Numerical modeling of convective steam superheaters

Trojan M., Taler D.

Rynek Energii

|

2012

|

Nr 5

125--131

EN

A mathematical model of the steam superheater with ash deposits was developed. The finite volume method was used to solve partial differential equations describing flue gas, tube wall and steam temperature. The calculation results were compared with experimental data. Comparing the computed and measured steam temperature increase over the entire superheater makes it possible to determine the thermal resistance of the deposits layer on the outer surface of the superheater. The developed modeling technique can especially be used for modeling tube heat exchangers when detail information on the tube wall temperature distribution is needed which allows selection of the appropriate steel grade for each superheater stage. The numerical model of the superheater developed in the paper can be used for determining the fouling degree of the superheater in on-line mode and for determining the frequency of soot-blower activations. The problem analyzed is of great economic importance, since most failures of steam boilers are caused by damage of superheaters. Superheater ash fouling is causing the reduction of the boiler efficiency. Taking into account the development of supercritical steam boilers and widely used coal and biomass co-firing, accurate analysis of the heat-flow processes in superheaters will grow in importance.

PL

Opracowano model matematyczny przegrzewacza pary z uwzględnieniem osadów popiołowych na rurach. Do rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych opisujących rozkład temperatury spalin, ścianek rur i pary zastosowana została metoda objętości skończonych. Wyniki obliczeń porównano z danymi eksperymentalnymi. Porównując obliczone i zmierzone przyrosty temperatury pary w całym przegrzewaczu można określić opór cieplny warstwy osadów na zewnętrznej powierzchni przegrzewacza. Opracowana metoda modelowania może być szczególnie przydatna, gdy potrzebna jest znajomość rozkładu temperatury ścianek rur wzdłuż drogi przepływu pary, co umożliwia dobór właściwego gatunku stali na poszczególne biegi przegrzewacza. Model numeryczny przegrzewacza pary może być zastosowany w trybie on-line do oceny jego stopnia zanieczyszczenia popiołem i ewentualnego sterowania częstotliwością uruchamiania zdmuchiwaczy pary. Analizowany problem ma duże znaczenie ekonomiczne, ponieważ większość awarii kotłów parowych jest spowodowanych uszkodzeniami przegrzewaczy. Zanieczyszczenia popiołowe powodują również obniżenie sprawności kotła. W związku z rozwojem kotłów na ciśnienie nadkrytyczne pary oraz szeroko stosowanym współspalaniem węgla i biomasy, dokładna analiza cieplno-przepływowa przegrzewaczy będzie miała coraz większe znaczenie.

15

Analysis of slagging and fouling propensities of biofuels in terms of their combustion and co-combustion in the boilers

Dyjakon A.

Inżynieria Rolnicza

|

2012

|

R. 16, nr 4, t. 2

5-18

EN

The paper presents analysis and significance of the implementation possibility of the existing selected slagging and fouling indexes for solid biofuels. Various biomass and alternative fuels which may be a good energy source for heat and power generation are considered. Basing on the chemical properties of their ashes the fouling and slagging propensity of the biofuels was determined. Moreover, the potential profits in case of their validation and suitability are discussed. The results of the analytical calculations indicated substantial differences in the fouling and slagging tendency of the fuels not only in within the biomass type, but also within the given biomass itself. Additionally it was shown, that smart blending of biofuels (not only with coal) may lead to the increase of biomass share in energy production without deterioration of combustion conditions in the boiler.

PL

Praca przedstawia analizę i znaczenie możliwości wprowadzenia istniejących wskaźników szlakowania i żużlowania dla biopaliw stałych. Rozważane są różne bio i alternatywne paliwa, które mogą stanowić dobre źródło energii do produkcji ciepła i energii. Opierając się na cechach chemicznych popiołu, określono skłonność biopaliw do szlakowania i żużlowania. Ponadto, omówiono możliwe zyski w przypadku potwierdzenia ich ważności i stosowalności. Wyniki obliczeń analitycznych wskazały na istotne różnice w tendencji do szlakowania i żużlowania paliw, nie tylko w poszczególnym rodzaju biomasy, ale także w poszczególnej biomasie. Co więcej, wskazano, iż inteligentne łączenie biopaliw (nie tylko z węglem) może prowadzić do wzrostu udziału biomasy w produkcji energii bez pogorszenia warunków spalania w piecu.

16

Measurements of absorbed heat flux and water-side heat transfer coefficient in water wall tubes

Taler D., Taler J., Kowal A.

Archives of Thermodynamics

|

2011

|

Vol. 32, no. 1

77-88

EN

The tubular type instrument (flux tube) was developed to identify boundary conditions in water wall tubes of steam boilers. The meter is constructed from a short length of eccentric tube containing four thermocouples on the fire side below the inner and outer surface of the tube. The fifth thermocouple is located at the rear of the tube on the casing side of the water-wall tube. The boundary conditions on the outer and inner surfaces of the water flux-tube are determined based on temperature measurements at the interior locations. Four K-type sheathed thermocouples of 1 mm in diameter, are inserted into holes, which are parallel to the tube axis. The non-linear least squares problem is solved numerically using the Levenberg-Marquardt method. The heat transfer conditions in adjacent boiler tubes have no impact on the temperature distribution in the flux tubes.

17

Predicting Slagging/Fouling Propensities of Solid Fuels with the Aid of Experimental and Modelling Techniques

Płaza P., Ferens W., Griffiths A. J., Syred N., Rybak W.

Archivum Combustionis

|

2010

|

Vol. 30 nr 3

203-213

EN

A thermo-dynamic model (based on FACTSage) has been used to predict the ash behaviour of coals under the high temperature conditions existing in the pf boilers. The predicted melting characteristics have been compared with the experimental data derived from the standard ash fusion test and non-standard sintering test. Good agreement has been achieved between predicted liquid phase formation as a function of temperature and the ash fusion temperatures measured according to standard test. Based on the amount and composition of the predicted molten phase, the viscosity of the slags has been calculated and compared with the measured sintering tendency of the investigated ashes. It has been shown that the sintering tendency correlates quite well with the calculated viscosities for the types of investigated ashes. This confirmed that viscous flow and a presence of the liquid phase are dominant factors affecting the sintering of the ashes. The obtained results revealed that the thermo-dynamic model can be used to predict the ash fusion temperatures and the sintering tendency of ashes, thus the strength of deposits can be assessed which is of relevance for predicting slagging/fouling propensities of solid fuels.

18

Monitoring of slagging and fouling in steam boilers

Taler J., Taler D., Trojan M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Konferencje

|

2007

|

T. 2, z. 25

607-618

EN

The computer based boiler performance system, presented in this paper, has been developed to provide a direct and quantitative assessment of furnace and convective surface cleanliness. Temperature, pressure and flow measurements and gas analysis data are used to perform heat transfer analysis in the boiler furnace and eraporator. Power boiler efficiency is calculated using an indirect method. The on-line calculation of a combustion chamber allows for an on-line heat flow rate determination, which is transferred to the bolier evaporator. Based on the energy balance for the boiler evaporator, the superheated steam mass flow rate is calculated taking into the account water flow rate in attemperators. Comparing the calculated and the measured superheated steam mass flow rate, the thermal efficiency of combustion chamber waterwalls is determined in an on-line mode. Sootblower sequencing can be optimized based on actual cleaning requirements rather than on fixed time cycles contributing to lowering of the medium usage in soot blowers and increasing of the water-wall lifetime.

PL

W pracy przedstawiono układ do oceny w trybie on - line stopnia zażużlowaniaj komory paleniskowej kotła oraz stopnia zanieczyszczenia przegrzewaczy kotła od strony spalin. Na podstawie pomierzonych wartości temperatury spalin za pierwszym stopniem przegrzewacza i na wylocie z kotła oraz strumieni masy wody wtryskowej do schładzaczy pary a także wyznaczonych na bieżąco takich parametrów jak: sprawność kotła, współczynnik sprawności cieplnej i stopień zanieczyszczenia parownika i przegrzewaczy, temperatura spalin na wylocie z komory paleniskowej oceniany jest oddzielnie stopień zażużlowania ścian komory paleniskowej i zanieczyszczenia przegrzewaczy kotła. Zdmuchiwacze żużla lub popiołu włączane są w razie potrzeby po stwierdzeniu, że ściany komory paleniskowej lub przegrzewacze są zanieczyszczone żużlem lub popiołem, a nie jak do tej pory ze stałą częstotliwością.

19

Wpływ składu chemicznego i właściwości fizykochemicznych węgli oraz ich popiołów na wskaźniki żużlowania i zanieczyszczania powierzchni grzewczych kotłów energetycznych

Hamala K., Róg L.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2004

|

nr 3

81-109

PL

Na proces spalania w przemysłowych kotłach energetycznych istotny wpływ oprócz konstrukcji i sposobu eksploatacji pieca, ma substancja mineralna zawarta w węglu. Podczas spalania zachodzą skomplikowane zjawiska fizykochemiczne, w wyniku których z substancji mineralnej powstają popioły o zróżnicowanych właściwościach. W wyniku przeprowadzonych badań wyznaczono wskaźniki charakteryzujące skłonność węgli GZW do żużlowania i zanieczyszczania powierzchni grzewczych kotłów energetycznych. Analiza danych wykazała zależność tych wskaźników od zawartości popiołu oraz od jego temperatury topnienia i składu chemicznego. Stwierdzono, że 91% wszystkich badanych węgli ze względu na wskaźnik żużlowania Rs oraz 59% węgli, ze względu na wskaźnik stosunku SiO2 charakteryzuje się małą skłonnością do żużlowania (rys. 1 i 2). W przypadku wskaźnika zanieczyszczania Fu tylko 3% badanych węgli odznaczało się brakiem skłonności do zanieczyszczania powierzchni grzewczych, a pozostałe zaliczono do węgli o dużej skłonności do zanieczyszczania (rys. 3). Ze względu na liczbę alkaliczności AK badane węgle charakteryzowały się zróżnicowanymi właściwościami (rys. 4). Wzrost zawartości popiołu w węglach powodował zmniejszanie się skłonności do żużlowania (spadek wartości wskaźnika Rs oraz wzrost wskaźnika stosunku SiO2) oraz wzrost skłonności do zanieczyszczania powierzchni grzewczych (zwiększanie się liczby alkaliczności AK) (rys. 5, 6, 8). W przypadku wskaźnika zanieczyszczania powierzchni Fu zaobserwowano zmniejszanie się jego wartości w miarę wzrostu zawartości popiołu, co odpowiada zmniejszającej się skłonności do zanieczysz-czania powierzchni grzewczych (rys. 7). Zawartość siarki całkowitej w węglu nie wpływała jednoznacznie na wskaźniki żużlowania i zanie-czyszczania powierzchni grzewczych (rys. 9-12). Obniżenie temperatury topnienia popiołu powodowało wzrost wartości wskaźnika żużlowania RS (rys. 13). Wzrost temperatury topnienia popiołu (rys. 14) powodował wzrost wskaźnika stosunku SiO2 (SR). W miarę obniżania się temperatury topnienia popiołu następował wzrost wartości indeksu Fu popiołu. Tylko kilka spośród badanych węgli miało temperaturę topnienia powyżej 1500oC i nie wykazywało skłonności do zanieczyszczania (Fu < 0,6) (rys. 15). Węgle sklasyfikowane na podstawie liczby alkaliczności AK jako mało skłonne do zanieczyszczania powierzchni grzewczych charakteryzowały się zmienną temperaturą topnienia popiołu od 1170 do 1500oC (rys. 16). Wraz ze wzrostem zawartości SiO2, Al2O3, K2O i TiO2 oraz spadkiem udziału Fe2O3, CaO i MgO w popiele następowało obniżanie się wartości wskaźnika żużlowania Rs (rys. 18-25). Wskaźnik stosunku SiO2 (SR) zwiększał się w miarę wzrostu zawartości SiO2, Al2O3, K2O i TiO2 w popiele oraz w miarę spadku udziału Fe2O3, CaO, MgO i Na2O (rys. 27-34). W miarę wzrostu zawartości Fe2O3, MgO, CaO i Na2O w popiele wzrastał również wskaźnik skłon-ności do zanieczyszczania powierzchni grzewczych Fu. Równocześnie stwierdzono, że przy wzroście udziału SiO2, K2O, Al2O3 oraz TiO2 w popiele wskaźnik Fu obniża się i maleje skłonność węgla do zanieczyszczania powierzchni (rys. 36-43). Liczba alkaliczności AK wzrastała wraz ze wzrostem zawartości SiO2, Al2O3, K2O, TiO2 oraz spad-kiem udziału Fe2O3, MgO, CaO i Na2O (rys. 45-52). Analiza uzyskanych wyników wykazała, że zależności wskaźników żużlowania (wskaźnik żużlowa-nia Rs oraz stosunku SiO2) od zawartości popiołu, składu chemicznego popiołów oraz zależności temperatury topnienia od tych wskaźników w badanych węglach są podobne. Jednakże biorąc pod uwagę uzyskane wielkości korelacji oraz ich istotności bardziej wiarygodnym parametrem jest wskaźnik stosunku SiO2 (SR). Uzyskane wyniki zależności wskaźnika zanieczyszczania Fu oraz liczby alkaliczności AK od zawar-tości popiołu, składu chemicznego popiołów oraz zależności temperatury topnienia od tych wskaźników w badanych węglach wykazują odmienne wyniki. Na podstawie wartości korelacji oraz ich istotności można uznać, że bardziej wiarygodne są wyniki uzyskane dla wskaźnika zanieczyszczanie Fu.

EN

On process of incinerating in industrial energy boilers an important influence, except construction and manner of exploitation of stove, has mineral substance included in coal. During incinerating complicated physic and chemical phenomena, which get results from mineral substance, appear ashes with differentiated specificity. In result of carried researches has created the indicators characterizing propensity coal GZW for slagging and pollutioning of surface of heating energy boiler. Analysis of data has exerted dependence of this index from contents of ash and from its temperature of melting and chemical composition. It ascertain, that 91% of all researched coals from the point of view of slagging index Rs and 59% of coals from the point of view of index of SiO2 relation, it is characterized by small propensity for slagging (Fig. 1 and 2). In case of polluting index Fu only 3 % coals investigated marked with lack of inclination to get polluting of heating surface and remaining one numbered to coals with large inclinations to polluting (Fig. 3). From regard on number of alkaline AK coals investigated were characterized with diverse proprieties (Fig. 4). Height contents of ash in coals caused diminishing its inclinations to slagging (fall of value of coefficient Rs and height of relation coefficient SiO2) and height of inclination to polluting of heating surface (enlarging its numbers of alkaline AK) (Fig. 5, 6, 8). In case of polluting coefficient of surface Fu one observed diminishing oneself his values in due measure of height of content of ash, what answers growing less inclinations to polluting of heating surface (Fig. 7). Content of entire sulphur in coal did not influence univocally on slagging and polluting of heating surface coefficients (Fig. 9-12). Reduction of temperature of ash fusing made value of slagging coefficient RS higher (Fig. 13). Growth of temperature of ash fusing (Fig. 14) made relation coefficient SiO2 (SR) higher. In measure of reduction of temperature of ash fusing appeared higher value of ash index Fu. Only several from among investigated coals had temperature of fusing above 1500 oC and did not show inclination to polluting (Fu < 0, 6) (Fig. 15). Classified coals on the ground numbers of alkaline AK as little inclined to polluting of heating surface were characterized variable temperature of fusing of ash from 1170 to 1500oC (Fig. 16). Together with height of content SiO2, Al2O3, K2O and TiO2 and with fall of participation Fe2O3, CaO and MgO in ash followed lowering values of slagging coefficient Rs (Fig. 18-25). Coefficient of relation SiO2 (SR) grew larger in due measure of height of content SiO2, Al2O3, K2O and TiO2 in ash and in due measure of fall of participation Fe2O3, CaO and MgO and Na2O (Fig. 27-34). In measure of height of content Fe2O3, MgO, CaO and Na2O in ash increased also coefficient of inclination to polluting of heating surface Fu. Simultaneously one ascertained, that at height of participation SiO2, K2O, Al2O3 and TiO2 in ash coefficient Fu drops and grows smaller inclination of coal to polluting of surface (Fig. 36-43). Number alkaline AK increased together with height of content SiO2, Al2O3, K2O, TiO2 and with fall of participation Fe2O3, MgO, CaO and Na2O (Fig. 45-52). Analysis of results obtained showed, that dependences of slagging coefficients (slagging coefficient Rs and relation coefficient SiO2) from contents of ash, of composition chemical ashes and dependences of temperature of fusing from these of coefficients in investigated coals are similar. However taking under attention obtained sizes of correlation more reliable parameter is relation coefficient SiO2 (SR). Obtained results of dependence of polluting coefficient Fu and numbers alkaline AK from contents of ash, of composition chemical ashes and dependences of temperature of fusing from these of coefficients in investigated coals show different results. On base of value of correlation their essentiality one can acknowledge, that more reliable are results obtained for polluting coefficient Fu.