Przedstawiono sposób obniżenia śladu węglowego procesów utleniania gazu ziemnego przez dodatek wodoru. Spalanie płomieniowe mieszanin gazu ziemnego wzbogaconych wodorem wymaga jednak modyfikacji katalitycznej palnika zabezpieczającej urządzenie przed cofaniem płomienia. Przedstawiono aktywność katalizatorów palladowych o różnej zawartości palladu w procesach katalitycznego utleniania metanu lub/i wodoru. Takie katalizatory mogą stanowić modyfikator palników spalania metanu, zabezpieczając przed cofaniem płomienia podczas spalania gazu ziemnego wzbogacanego wodorem.
EN
A gas mixt. contg. 78% inert gas (He or He + Ar), 20% O₂ and 2%MeHor1%MeHand1%H₂ or2%H₂ was fed to the fixed bed flow reactor. The catalysts, prepd. by wet impregnation of high-surface Al₂O₃ with Pd(NO₃)₂ contained 0.124-1.060% Pd. The complete oxidn. of MeH depended on the content of the active phase and took place at temp. of 450-700°C, and H₂ oxidn. at 120-200°C. In the case of a mixt. contg. MeH and H₂, the MeH oxidn. process started at temp. when the total amt. of H₂ was oxidized.
W artykule badano wpływ wysunięcia centralnej dyszy palnika doprowadzającej CO2, na emisję NOx i CO podczas spalania gazu ziemnego w powietrzu wzbogaconym w tlen do 25%. Dwutlenek węgla wstrzykiwano w odległościach 0; 0,05; 0,1 i 0,15 m od palnika, w ilości do 25% obj. Mieszanki utleniającej. Wzrost nadmiaru powietrza oraz oddalenie miejsca wstrzykiwania CO2 od palnika, skutkowało obniżeniem temperatury w miejscu poboru spalin. Stwierdzono, iż miejsce wstrzykiwania CO2 istotnie wpływa na emisję NOx i CO podczas spalania gazu ziemnego. W analizowanym palniku ze wstępnym wymieszaniem paliwa i utleniacza, wysunięcie dyszy doprowadzającej CO2 na odległość 0,05 m zwiększa stężenie NOx w spalaniach suchych, a dalsze wysuwanie dyszy od palnika prowadzi do obniżenia stężeń NOx dla badanych nadmiarów powietrza. Stężenia CO na skutek wysuwania dyszy doprowadzającej CO2, wykazują odmienne tendencje w porównaniu z NOx. Kierunek zmian stężeń CO i NOx istotnie uwarunkowany jest nie tylko od miejsca podawania czy udziału % CO2, lecz również od nadmiaru powietrza. Wstrzykiwanie do 10% CO2 w odległościach 0 oraz 0,05 m dla I=1.25 prowadzi do spadku stężenia CO, a przy dodatku powyżej 15% obj. CO2 mieszanki utleniającej następuje wzrost stężenia CO w spalinach suchych.
The paper aims to confirm the syngas application as a reburning fuel to reduce e.g. NO emission during natural gas combustion. The main aim of this modelling work was to predict pollutants generated in the exhaust gases and to indicate the influence of the syngas on the natural gas combustion process. The effect of residence time of fuel-air mixture was also been performed. Calculations were made with CHEMIKN-PRO for reburning process using syngas. The boundary conditions of the reburning process were based on experimental investigations. The addition of 5, 10, 15 and 19% of reburning fuel into natural gas combustion was studied. The effects of 0.001 to 10 s of residence time and the addition of 5, 10, and 15% of syngas on combustion products were determined. The performed numerical tests confirmed that co-combustion of the natural gas with syngas (obtained from sewage sludge gasification) in the reburning process is an efficient method of NOx reduction by c.a. 50%. Syngas produced from sewage sludge can be utilised as a reburning fuel.
Natural gas combustion was carried out in air enriched with oxygen in the amount of 25 and 29% with addition of CO2 in place of part of nitrogen. The research was carried out at different flow rates of gas and oxygen excess ratios. The concentration of CO and NOx was analyzed. It has not been proved that the increased oxygen concentration influences significantly the CO concentration. However, the addition of CO2 caused a substantial variability of CO concentration in the exhaust gas, in contrast to the concentration of NOx which decreased monotonically. Model calculations, performed with use of FactSage, indicate an increase in the concentration of CO not only for the air enriched with oxygen, but after adding CO2 too, as well.
PL
Przeprowadzono spalanie gazu ziemnego w powietrzu wzbogaconym w tlen w ilości 25 i 29% z dodatkiem CO2 w miejsce części azotu. Badania prowadzono przy różnych przepływach gazu i współczynnikach nadmiaru tlenu. Analizowano stężenie CO oraz NOx. Nie stwierdzono, by zwiększone stężenie tlenu wpłynęło w sposób znaczący na stężenie CO. Natomiast dodatek CO2 spowodował znaczną zmienność stężenia CO w spalinach, w przeciwieństwie do stężenia NOx, które spadało monotonicznie. Obliczenia modelowe, przeprowadzone przy pomocy FactSage, wskazują na wzrost stężenia CO nie tylko dla powietrza wzbogaconego w tlen, ale także po dodaniu CO2.
W artykule przedstawiono wyniki badań dla analizatora korelacyjnego zamontowanego na jednej ze stacji redukcyjno-pomiarowej należącej do Operatora Gazociągów Przesyłowych GAZ-SYSTEM S.A. Analizator został poddanych 90-dniowym badaniom polegającym na monitorowaniu jego pracy w warunkach rzeczywistych na trzech strumieniach gazu. Na podstawie zebranych wyników pomiarów ciepła spalania została wykonana analiza dokładności wskazań urządzenia korelacyjnego w odniesieniu do wskazań pracującego na stacji procesowego chromatografu gazowego.
EN
In the paper the test results of the correlation analyzer for gas calorific value determination are presented. An analyzer was tested in one of the Transmission System Operator GAZ-SYSTEM S.A. M&R stations for 90-days. The analyzer has been checked in field conditions on three different streams of gas. Calorific values determined by the analyzer were compared with these obtained from a chromatograph and accuracy analysis of the analyzer was performed.
The paper presents results of the preliminary numerical model of the natural gas combustion in the furnace. The production technology requirements strongly limit the possibility of any action interfering in the process, which could improve the gas pollutants emission. The optimization of the pollutants generation, which strongly depends on the parameters of the process, is important aim to understand concerning the environmental protection regulations. The simple model of methane com-bustion mechanism has been studied taking into account nitrogen oxides formation. The model, using Eddy Dissipation Model, calculates the concentration of gas pollutants. The input data (e.g. geometry, flows, furnace zoning, types of applied burners etc.) were taking from real device (the pusher fumace from the rolling mill). The calculations were not included the presence of the charge in the process. The emission of pollutants from modeling of methane combustion has been presented. Although the results do not correspond with real condition of the furnace, no charge in the furnace, this first step of modeling allows the extension of the model taking into account the heat exchange in the atmosphere of the furnace.
PL
W artykule przedstawiono wyniki obliczeń uzyskanych na podstawie zaprojektowanego numerycznego modelu spalania gazu ziemnego w piecu przemysłowym. Wymagania technologii produkcji stali mocno ograniczają możliwości ingerencji w proces spalania. Modyfikowanie przebiegu procesu spalania może prowadzić do ograniczenia emisji zanieczyszczeń gazowych. W ograniczeniu emisji zanieczyszczeń, która w dużym stopniu zależy od parametrów procesu, istotne jest uwzględnienie przepisów ochrony środowiska. Zastosowany model mechanizmu spalania metanu badano, uwzględniając formowanie się tlenków azotu, które są szkodliwe dla środowiska naturalnego. Do obliczeń stężeń zanieczyszczeń gazowych wykorzystano model EDM. Dane wejściowe (np. geometria, przepływy, strefy pieca, rodzaje zastosowanych palników itp.) oparte są na parametrach rzeczywistych (piec przepychowy z walcowni). W artykule przedstawiono wyniki obliczeń emisji zanieczyszczeń gazowych z procesu spalania gazu ziemnego.
W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych spalania gazu ziemnego w wzbogaconym powietrzu w tlen. Zawartość tlenu w mieszance powietrza z tlenem zwiększano od 21 29 %. Realizację procesu oxy-spalania prowadzono na stanowisku laboratoryjnym zawierającym reaktor spalania z palnikiem autorskiej konstrukcji. Przeprowadzono dwa warianty pomiarów: pierwszy - dla wybranych stosunków nadmiaru powietrza, drugi- przyjęto stały strumień gazu i powietrza dla każdej mieszanki wzbogacając powietrze w tlen. Badania obejmowały charakterystykę podstawowych parametrów spalania, a przede wszystkim uwzględniały wpływ stężenia tlenu w utleniaczu na skład gazów odlotowych oraz rozkład temperatury wzdłuż komory spalania. Stwierdzono, że dodatek tlenu do powietrza spalania powoduje wzrost stężenia CO i NO w spalinach.
EN
The paper presents the experimental results of natural gas combustion process with oxygen enriched air. The concentration of oxygen in air was increasing from 21 up to 29 %. The oxy-fuel combustion was per-formed on the laboratory set including the combustion chamber with designed burner by ourselves. Two kinds of investigations have been done: the first - constant choose air excess ratios, the second -constant gas and air flows for all studied air and oxygen mixtures. The concentration of CO, NO and temperature profile along combustion chamber have been studied. The results indicate that oxygen addition into air combustion causes increasing of CO and NO concentration in the exhaust.
W artykule przedstawiono wyniki badań czterech urządzeń przystosowanych do spalania gazu ziemnego wysokometanowego przy zasileniu ich gazami o podwyższonej zawartości etanu i azotu. W czasie badań sprawdzane były następujące parametry użytkowe urządzeń: obciążenie cieplne; zawartość tlenku węgla w spalinach; zapłon, przenoszenie się i stabilność płomienia; tworzenie się żółtych końców; powstawanie sadzy. Następnie gaz ziemny o podwyższonej zawartości etanu oraz jego mieszaniny z azotem poddano także ocenie wymienności metodami Weavera i Delbourga z gazem ziemnym wysokometanowym. Wyniki obliczeń teoretycznych porównano z wynikami badań uzyskanymi w trakcie doświadczeń.
EN
The article presents the tests results for four devices, designed to supply by natural gas and powered in these tests by gases with increased content of ethane and nitrogen. During the tests were checked the following operating parameters of devices: heat inputs; carbon monoxide content in combustion products; ignition, cross-lighting, flame stability; yellow tipping; sooting. The natural gas with increased content of ethane and its mixtures with nitrogen were also evacuated by Weaver and Delbourg interchangeability methods with natural gas. The results of theoretical calculations were compared with results obtained in the experiments.
Despite the fossil fuel are still dominant source of primary energy in the word, the natural gas is generally used in many branches in industry. The interest in natural gas is caused by new production technologies (shale gas). This situation leads to take an interest in natural gas combustion technologies, especially low-emission combustion. In spite of many advantages of natural gas, it is also a source of nitrogen oxides generated during combustion in high temperature processes. The knowledge of the mcchanisms of the formation of NOx allows to modify the combustion process. There are two ways of Iow emission combustion processes leading to reduce pollutants: "primary and secondary methods". This paper presents the primary low-emission combustion method using the recirculation of flue gas and air excess ratio.
PL
Pomimo tego, że paliwa kopalne pozostają nadal dominującym źródłem energii pierwotnej na świecie, gaz ziemny cieszy się dużą popularnością. Związane jest to z nowymi technologiami produkcji niekonwencjonalnego gazu w procesie przerobu łupków. W związku z tym, zwraca się uwagę na procesy spalania gazu ziemnego, a szczególnie na niskoemisyjne techniki spalania. W wysokiej temperaturze podstawowym niekorzystnym produktem spalania gazu ziemnego są tlenki azotu NOx. Znajomość mechanizmów ich powstawia pozwala na modyfikację procesu spalania tak, aby ograniczyć ich emisję. Wyróżnia się metody pierwotne i wtórne ograniczania NOx. W pracy przedstawiono wyniki eksperymentalne ograniczania emisji NOX metodą pierwotną z wykorzystaniem recyrkulacji spalin i stosunku nadmiaru powietrza.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wstępną analizę technicznoekonomiczną projektu budowy w przykładowym zakładzie przemysłowym elektrowni, pracującej wg obiegu Rankine’a z organicznym czynnikiem roboczym (ORC), zasilanej spalinami z urządzeń technologicznych. Wskazano źródła oraz oceniono dostępne zasoby ciepła odpadowego. Zaproponowano rozwiązanie technologiczne, wykonano obliczenia bilansowe oraz dobrano urządzenia wytwórcze. W końcowym etapie przeprowadzono ocenę opłacalności projektu. Wykazano, że przy odpowiednich uwarunkowaniach ekonomicznych, dużej efektywności energetycznej projektu może towarzyszyć również atrakcyjność finansowa.
EN
Technical and economic feasibility of an ORC power plant driven with exhaust gases from industrial processes has been discussed in the paper. The technological process has been described and the main sources of waste were identified. Afterwards a technical solution of waste energy to electricity conversion system has been proposed. After technical calculation the economic effectiveness of the project has been examined. The results shows that under favourable financial conditions the project is both technically and economically attractive.
Procesy spalania paliw są podstawowym źródłem ciepła i zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego. Gaz ziemny stosowany jest powszechnie jako paliwo w wielu gałęziach przemysłu, głównie w wysokotemperaturowych procesach spalania. Pomimo wielu zalet, jakie posiada, podczas jego spalania powstają szkodliwe substancje – głównie tlenki azotu (NOx). Istnieją jednak możliwości ich ograniczania przez modyfikację organizacji procesu spalania. W artykule przedstawiono powszechnie stosowane techniki niskoemisyjne oraz przykłady stosowanych niskoemisyjnych palników.
EN
The combustion processes of fuel are the main sources of energy and air pollution. The natural gas is generally used in many branches of industry, especially in high-temperature combustion processes. In spite of many advantages of natural gas, it is also a source of nitrogen oxides generated during combustion. This paper presents the low-emission combustion methods and examples of burners used in the industrial processes.
Przedstawiono mechanizmy powstawania tlenku węgla oraz formowania tlenków azotu. Podczas spalania gazu ziemnego, zawierającego głównie metan, a nie zawierającego związanego chemicznie azotu, główną ścieżką tworzenia NO jest mechanizm termiczny. Mechanizm termiczny oparty jest na reakcjach utleniania azotu z powietrza doprowadzanego do spalania, których szybkość staje się znacząca powyżej temperatury 1400 C.
EN
Forming mechanisms of carbon oxide and nitric oxides are presented. During combustion of the natural gas containing mainly methane, and not containing chemically bound nitrogen, the main NO forming process is the thermal mechanism. It is based on the oxidation reactions of nitrogen from the air brought to combustion. The reaction rate becomes significant above 1400 deg.C.