Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ technologii suszenia węgla na emisję CO₂ w procesie produkcji wodoru podczas zgazowania węgla

Chmielniak Tomasz, Bigda Joanna, Ściążko Marek, Stępień Leszek

Przemysł Chemiczny

|

2019

|

T. 98, nr 1

138--144

PL

Przeanalizowano wpływ wybranych technologii podsuszania węgla brunatnego na emisję ditlenku węgla z instalacji do produkcji wodoru, zintegrowanej z procesem zgazowania węgla. Analizie poddano dwa warianty podsuszania: (i) z wykorzystaniem gorących spalin oraz (ii) z wykorzystaniem pary wodnej zgodnie z technologią WTA. Dla każdej z nich wykonano pełne symulacje procesowe układów wytwórczych, obejmujące m.in. charakterystykę strumieni procesowych, bilans masowy i energetyczny oraz wyznaczenie zapotrzebowania własnego na energię elektryczną układu. Wszystkie obliczenia wykonano dla węgla o składzie charakterystycznym dla polskich węgli brunatnych wykorzystywanych w energetyce. Przeprowadzona analiza wykazała, że w przypadku węgli o dużej zawartości wilgoci zastosowanie technologii WTA zamiast technologii klasycznej wpływa na wzrost produkcji wodoru oraz istotny spadek względnej emisji CO₂, co przekłada się na wzrost ekonomiki produkcji.

EN

Computer simulation of H₂ production by lignite gasification was performed along with initial drying of the raw material using (i) exhaust gases or (ii) steam, in order to compare amt. of H₂ produced and CO₂ emissions. The method (ii) was more effective.

2

Zastosowanie sieci neuronowych do oceny krytycznej wilgoci w procesie suszenia

Pelińska-Olko E., Ostrycharczyk M., Czerep M., Pawlak-Kruczek H.

Rynek Energii

|

2018

|

Nr 6

82--91

PL

W artykule przedstawiono możliwości zastosowania sieci neuronowych do wspomagania badań, wykonywanych w procesie suszenia węgli i optymalizacji organizacji suszenia. Sieci zostały wykorzystane w skali laboratoryjnej do weryfikacji badań wilgoci krytycznej węgla brunatnego, suszonego w wirowym złożu fluidalnym. Wilgoć krytyczna jest tutaj rozumiana jako parametr w stanie ustalonym, którego wartość pozostaje od pewnego momentu na niezmienionym poziomie, pomimo dalszego procesu suszenia. Parametr ten odgrywa kluczową rolę w podniesieniu sprawności konwersji energii na energię elektryczną, czego konsekwencją jest zmniejszenie ilości emisji CO2 i innych gazów cieplarnianych oraz zmniejszenie innych negatywnych oddziaływań na środowisko, wynikających z wykorzystywania tego typu węgli do produkcji energii, w postaci np. temperatury i strumienia spalin za kotłem, korozji przewodów spalin. W pracy wykorzystano wyniki badań otrzymanych w ramach projektu pt. „Wstępne suszenie węgla brunatnego dla celów energetycznych” realizowanego na Politechnice Wrocławskiej w konsorcjum z Politechniką Opolską, Instytutem „Poltegor” i Elektrownią Turów, polegającym na eksperymentalnym zbadaniu wybranej koncepcji nowej technologii suszenia węgla brunatnego, przy zastosowaniu niskotemperaturowych źródeł ciepła. Porównano tu przebieg procesu suszenia dwóch skrajnych pod względem ilości popiołu węgli brunatnych: ze złóż w Grecji (40% popiołu) i Australii (5% popiołu). Dzięki swoim możliwościom predykcji parametrów w dalekiej przyszłości, sieci pozwoliły na określeniu wilgoci końcowej badanych węgli, na podstawie jej krótszych przebiegów czasowych w stanach nieustalonych, uzyskanych na drodze doświadczalnej. Zastosowanie ich w tym przypadku staje się zatem ekonomicznie uzasadnione ze względu na możliwość skrócenia czasu trwania eksperymentu. Sieci okazały się także przydatne do szybkiej weryfikacji, czy wyznaczona eksperymentalnie wartość wilgoci krytycznej jest rzeczywiście wartością tego parametru w stanie ustalonym.

EN

In this paper, the authors present the possibilities of using neural networks to support research, performed on the topic of lignite drying and optimization of the lignite drying process. The networks were used on a laboratory scale to verify the final moisture content of lignite determined during drying tests in a vortex fluidized bed. The final moisture content is here understood as a steady-state parameter, the value which, once obtained, remains unchanged, despite the further drying process. This parameter plays a key role in increasing the efficiency of energy conversion from the chemical energy of the lignite to electricity, which results in a reduction of CO2 and other greenhouse gas emissions and reduction of other negative environmental impacts during the use of this type of coal for energy production, such as temperature and volumetric flow rate of the flue gas at the outlet of the boiler as well as corrosion of the exhaust ducts, etc. At work, results of research, obtained as part of the project entitled "Initial drying of lignite for energy purposes" were used as an input data for the neural network. The research was carried out at the Wrocław University of Technology in a consortium with the Opole University of Technology, Poltegor Institute and Turów Power Station, using a novel brown coal drying technology capable of utilizing low temperature heat sources. The course of the drying process of two extreme types of lignite, in terms of the ash content: from deposits in Greece (40% of ash) and Australia (5% of ash). Thanks to their predictive capabilities the networks allowed unambiguous determination of the critical moisture content. The networks have also proved useful in quickly verifying whether the experimentally determined value of a final moisture content is actually the value of this parameter in the steady state.

3

Ocena skuteczności i energochłonności procesu suszenia w suszarni fluidyzacyjnej i taśmowej

Czerep M., Pawlak-Kruczek H.

Zeszyty Energetyczne

|

2016

|

T. 3

53--65

PL

W pracy zawarto wyniki eksperymentalne badań nad efektywnością procesu suszenia węgla brunatnego w dwóch typach suszarek pilotowych, tj. suszarni fluidyzacyjnej i suszarni taśmowej. Opracowanie efektywnej metody suszenia węgla brunatnego, jak i biomasy, stanowi wyzwanie i konieczność ze względu na poprawę sprawności jednostek opalanych takim paliwem i redukcje emisji CO2. W instalacjach suszących jako czynnika suszącego używano dla suszarni fluidyzacyjnej powietrza, dla suszarni taśmowej spalin. Badania eksperymentalne przeprowadzono dla węgla brunatnego z kopalni Turów. Testy suszenia wykonano dla różnych temperatur czynnika suszącego i dla różnych strumieni czynnika suszącego. Wydajność suszarek węgla mokrego wynosiła ok. 100 kg/h. Oceniano skuteczność suszenia i wydatek energetyczny na usuniecie kg wody z węgla.

4

Wykorzystanie modelowania numerycznego do optymalizacji fluidalnej suszarki węgla brunatnego

Anweiler S., Nowosielski G., Plutecki Z.

Energetyka

|

2014

|

nr 10

593--600

PL

Przedstawiono metodologię prowadzenia badań przepływów dwufazowych ziaren węgla brunatnego i powietrza w suszarkach fluidalnych. Celem badań była optymalizacja geometrii komory suszarki oraz wybranych parametrów przepływowych, ze względu na zwiększenie intensywności procesu suszenia przy jednoczesnym obniżeniu zużycia energii napędowej procesu suszenia. W badaniach procesu suszenia węgla brunatnego wykorzystano metody wizualizacji przepływów oraz zastosowano symulację numeryczną zjawisk zachodzących wewnątrz suszarki. Badania eksperymentalne przeprowadzono na stanowisku wykonanym z tworzyw przeźroczystych, które odpowiednio oświetlone systemem reflektorów i ekranów pozwala zrealizować akwizycję obrazu metodą jasnego pola. W wyniku uzyskano sekwencje obrazów, przedstawiających ewolucję struktury przepływu mieszaniny węgla brunatnego i powietrza, a następnie zastosowano analizę obrazu metodą Digital Particle Image Velocimetry (DPIV). Uzyskane wyniki przyjęto jako kryterium oceny badań symulacyjnych z wykorzystaniem modelu, w którym do analizy przepływów wykorzystano między innymi model Euler – Euler, a obliczenia wykonano w programie ANSYS. Uzyskane wyniki badań symulacyjnych poddano weryfikacji, uzyskując zadowalającą zbieżność jakościowo-ilościową symulacji z eksperymentem. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że zaproponowany model numeryczny suszarki fluidalnej może być skutecznym narzędziem w procedurze optymalizacji energetycznej procesu suszenia węgla brunatnego.

EN

Fluidized bed drying process is a gas/solid multiphase flow where the dispersed phase concentration is the object of this scientific research. The article provides a methodology for estimation of the lignite granules and the air two-phase flow inside fluidized bed dryers. The aim of the research is the identification of: a) geometrical parameters of the fluidized bed chamber and: b) necessary properties of the flow, providing a large intensity of the drying process while the minimum energy consumption is achieved. Research was based on the use of process visualization methods and a digital image analysis of obtained experimental data. Gathered data were then applied for construction of a numerical model describing the two-phase flow phenomena. The experimental research was carried out on a measurement setup made of a transparent plastic, which was adequately illuminated by headlamps and screens. Bright field illumination technique was applied for the image acquisition. As a result of the process visualization, image sequences illustrating the evolution of the two-phase gas/solid flow structure have been obtained. Images of the flow regime were then analyzed with the use of Digital Particle Image Velocimetry (DPIV) technique. The obtained results were accepted as the assessment criterion for the simulation studies using numerical models. The mathematical simulation of the two-phase flow was conducted with the use of the Euler–Euler approach, and the calculations were performed with ANSYS software. The results of the simulations were then verified showing satisfactory qualitative and quantitative convergence between the experiment and the simulation. Finally, on a basis of the conducted reasearch, it was ascertained that the proposed numerical model of a fluidized bed dryer can be an effective tool in the procedure of lignite drying energy optimization process.

5

Efektywność suszenia węgla brunatnego w suszarkach o zróżnicowanej ekspansji złoża fluidalnego

Lichota J., Plutecki Z., Pawlak-Kruczek H., Czerep M.

Rynek Energii

|

2013

|

Nr 5

68--75

PL

W artykule opisano wyniki eksperymentów przeprowadzonych na dwóch suszarkach fluidalnych – ze złożem pęcherzykowym i wirowym – różniących się charakterem przepływu. Pokazano model teoretyczny oraz porównano wyniki teoretyczne z wynikami eksperymentów przeprowadzonych na obu suszarkach. Udowodniono, że model teoretyczny odtwarza zmierzone parametry suszenia.

EN

A paper describes the results of the experiments carried out on two types of dryers - with bubble bed fluidized bed and swirl dryer - differing in the nature of the flow. It shows the theoretical model and compares the theoretical compu-tations with the results of the experiments carried out on both dryers. It has been proven that the theoretical model reprodu-ces measured parameters of drying.

6

Niskotemperaturowe suszenie węgla brunatnego dla energetyki zawodowej. Badania własne

Plutecki Z., Michalski M.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2012

|

R. 53, nr 3-4

50-56

PL

Autorzy przeprowadzili serię eksperymentów używając innowacyjny system suszenia węgla brunatnego metodą fluidalną w niskich temperaturach czynnika suszącego (powietrza): 25-70°C. Badania prowadzono na węglu brunatnym ze złoża w Bełchatowie i Turoszowie, zakres badań dotyczył wielkości ziaren: 0-0,4; 0,4-2; 2 -4; 4-6,3 i ponad 6,3 mm. W artykule przedstawiono termo-kinetyczne właściwości badanych węgli, między innymi określono wpływ wielkości ziarna i struktury węgla oraz stopień wilgoci na intensywność procesu suszenia w funkcji temperatury czynnika grzewczego i czas trwania procesu. Ponadto, poprzez monitorowanie parametrów suszenia wyznaczono krzywe poboru energii do odparowania jednego kilograma wody z mokrego węgla brunatnego w ustalonych warunkach, a tym samym ustawiając optymalny obszar dla parametrów procesu suszenia ze względu na kinetykę procesu jak i nakład energetyczny.

EN

The authors conducted series of experiments using an experimental brown coal drying system with fluid bed method in the low medium (air) temperature: 25-70°C. The study was conducted on brown coal from a deposit of Bełchatów and Turoszów, range of tests concerned the grain size: 0-0,4; 0,4-2; 2 -4; 4-6,3 and more than 6.3 mm. In the paper are presented the thermo - kinetic properties of studied coals, inter alia: is determined the effect of grain size and structure of coal and its degree of moisture on the intensity of the drying process as a function of changing temperature of the heating medium and the duration of the process. In addition by monitoring the drying process parameters, curves of the energy input for evaporation of 1 kg water from wet brown coal were determined, thus setting the optimum area for the parameters of the drying process (due to kinetics of the process and energy consume).

7

Zapotrzebowanie na energię do układu suszenia węgla brunatnego

Pawlak-Kruczek H., Lichota J., Jędrusyna A., Tomczuk K., Ostrycharczyk M.

Rynek Energii

|

2011

|

nr 1

127-132

PL

W artykule przedstawiono trzy rozwiązania konstrukcyjne i procesowe suszarek. Podano zużycie energii potrzebnej do suszenia w zależności od zastosowanego procesu suszenia (1000, 3200 kJ/kg H2O). W pracy opisano zaprojektowaną i zbudowaną przez autorów instalację do suszenia węgla, wykorzystującą złoże fluidalne (zadanie realizowane w ramach projektu "Wstępne suszenie węgla brunatnego dla celów energetycznych" POIG.01.03.01-00-040/08-00). Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych dokumentujących zużycie energii elektrycznej w odniesieniu do masy wysuszonego węgla. Uzyskane wyniki porównano z danymi innych metod suszenia węgla brunatnego.

EN

This paper shows several ideas concerning different dryers constructions and processes. It is shown that depending on utilized process energy demand for a dryer is in range (1000, 3200) kJ/kg H2O. Authors showed elements of research performed on an own brown coal dryer, too. The dryer has circulating fluidized bed supplied by hot air obtained from waste heat sources in a power plant. Energy demand for the proposed dryer is in range 1700 kJ/kg H2O. This dryer's construction has potential for further energy consumption decrease.

8

Efficiency of brown coal dryer depending on drying method

Pawlak-Kruczek H.

Rynek Energii

|

2011

|

Nr 5

150-158

EN

This paper shows the results of research performed on own constructions of a brown coal dryer. Three different constructions of dryers were considered and investigated. Energy demand for commercial dryers depends on utilized process and is in a range (330, 4000) kJ/kg H2O. The authors showed energy demand for own constructions; coal analysis: water content before and after drying, c h n s - analysis, TGA analysis. Simulations of a drying process inside a dryer are shown, too.

PL

. Głównym rezultatem pracy jest porównanie zapotrzebowania na energię potrzebną do odparowania 1 kg wody z węgla przez trzy typy suszarek: dwie fluidalne o różnych kierunkach przepływu mieszaniny dwufazowej oraz obrotową. Suszarki są konstrukcjami oryginalnymi. Przyjęto, że cząstki węgla w suszarkach będą ogrzewane ciepłem odpadowym dostępnym na terenie elektrowni. Zużycie energii zależy od średnicy suszonej frakcji węgla (rys. 18). Przy frakcjach mniejszych lub równych 0.4 mm zużycie energii w suszarce fluidalnej 1 wynosiło 134 kJ/kg H2O. Innymi parametrami wpływającymi na zużycie energii są: masa suszonego węgla, spadek ciśnienia na złożu fluidalnym, prędkość powietrza, wilgotność początkowa i końcowa, temperatura, czas, suszenia. Minimalizacja zużycia energii wiąże się ze wzrostem masy węgla, skróceniem czasu suszenia, zmniejszeniem wilgotności końcowej, wzrostem temperatury źródła ciepła odpadowego, zmniejszeniem średnicy cząstki węgla, wzrostem prędkości powietrza i zmniejszeniem spadku ciśnienia na złożu. Wymienione zmienne są częściowo od siebie zależne np. wzrost masy węgla powoduje większy spadek ciśnienia na złożu fluidalnym i spada prędkość powietrza suszącego. Stąd będą prowadzone dalsze eksperymenty mające na celu ustalenie tych zależności. W artykule zaprezentowano również oryginalną metodę pomiarową ciągłego ubytku wilgoci z suszarki. Metoda opiera się na pomiarze wilgotności względnej powietrza wlotowego i wylotowego. Wilgotność względna jest przeliczana na masową zawartość wilgoci w powietrzu wyrażoną w kg H2O/kg suchego powietrza. Różnica pomiędzy wilgotnością bezwzględną na wlocie i wylocie jest ubytkiem wilgoci z węgla. Pomiar ten umożliwia wskazanie optymalnej wilgotności końcowej węgla ze względu na zużycie energii.

9

Analiza wykorzystania azotu jako medium suszącego węgiel spalany w kotle oxy

Bartela Ł., Kotowicz J.

Rynek Energii

|

2011

|

nr 2

49-55

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy termodynamicznej wykorzystania azotu, będącego produktem ubocznym procesu separacji tlenu, celem suszenia węgla brunatnego doprowadzanego do kotła działającego w technologii oxy. W obliczeniach posłużono się modelem kotła pyłowego oraz model bilansowym suszarki węgla. W pierwszej kolejności przeprowadzono obliczenia dla założeń wyjściowych, tj. dla modelu kotła, do którego komory paleniskowej doprowadza się surowy węgiel. Następnie obliczenia prowadzono dla różnych strumieni azotu, jak również różnych parametrów pracy suszarki. Dla oceny wykorzystania azotu celem suszenia węgla wyznaczano zdefiniowaną w pracy sprawność kotła. Sprawność wyznaczano zarówno metodą bezpośrednią, jak również metodą pośrednią co wymagało określania strat energetycznych związanych z pracą kotła. Prócz tego w pracy analizowano zapotrzebowanie na moc elektryczną potrzeb własnych, tj. moc elektryczną potrzebą do napędu wentylatorów oraz moc potrzebną do napędu młyna węglowego.

EN

The paper shows the results of a thermodynamic analysis of using of nitrogen, which is a by-product of oxygen separation process, for drying lignite supplied to the boiler, operating in the oxy technology. In calculations the pulverized coal-fired boiler model and coal dryer balance model were used. In the first step the calculations for base assumptions, i.e. for wet-coal-fired oxy-boiler, were made. Then, the calculations for different nitrogen flow and for different dryer operation parameters were made. For the evaluation of using nitrogen for coal drying, boiler efficiency defined in the paper was calculated. The efficiency was determined both by direct, as well as the indirect method, which required the determination of boiler energy losses. Besides, the paper shows the results of analysis of boiler auxiliary power, which is associated with the power for driving the fans and power for the coal mill.

10

An analysis of the use of waste heat from exhaust gases of a brown coal-fired power plant for drying coal

Łukowicz H., Chmielniak T., Kochaniewicz A., Mroncz M.

Rynek Energii

|

2011

|

nr 1

157-163

EN

Drying of the coal fed into a boiler is a very effective method to increase electricity generation efficiency in power units. This mainly concerns brown coal, which contains approx. 50% of moisture that has to evaporate during the combustion process in the boiler. The heat absorbed by the water evaporating from fuel decreases the amount of heat transferred to the feeding water in the boiler. The paper presents an analysis of the use of waste heat for partial drying of coal, and of the possibility of feeding the electromagnetic mill developed and built at Czestochowa University of Technology with exhaust gases. The effect of brown coal drying on the basic indices of a supercritical unit was analyzed.

PL

Suszenie węgla podawanego do kotła jest bardzo efektywną metodą podnoszenia sprawności wytwarzania energii elektrycznej bloków energetycznych. Dotyczy to zwłaszcza węgla brunatnego, który zawiera około 50% wilgoci, którą podczas spalania trzeba odparować w kotle. Ciepło pobrane przez parującą wodę z paliwa zmniejsza ilość ciepła przekazywanego do czynnika obiegowego w kotle. W artykule przedstawiono analizę wykorzystania ciepła odpadowego spalin w celu częściowego podsuszania węgla, a także możliwości zasilania spalinami młyna elektromagnetycznego opracowanego i zbudowanego w Politechnice Częstochowskiej [5]. Analizowano wpływ podsuszania węgla brunatnego na podstawowe wskaźniki bloku nadkrytycznego.

11

Suszenie węgla w elektrowniach

Lichota J., Plutecki Z.

Rynek Energii

|

2007

|

nr 6

36-41

PL

Znaczenie węgla jako nośnika energii pierwotnej dla bezpieczeństwa energetycznego Polski wymaga zwrócenia uwagi na rozwój czystych technologii spalania węgla w nowobudowanych kotłach energetycznych oraz poprawę sprawności spalania w dotychczas pracujących elektrowniach węglowych. Obecnie elektrownie nie stosują suszenia węgla przed jego spaleniem lub stosują go w małym stopniu. Wilgotność węgla brunatnego spalanego w kotle wynosi około 37 57%, a kamiennego 5 25% w zależności od kopalni. Według różnych badaczy suszenie węgla brunatnego umożliwia wzrost sprawności kotła o 3% do 5% oraz spadek emisji NOx, CO2, zmniejszenie strumienia wody w chłodni kominowej, zmniejszenie potrzeb własnych elektrowni, a nowobudowane bloki mogą być mniejsze. Przykładowo, zmniejszenie wilgotności węgla z 38% na 20% powoduje wzrost sprawności kotła z 79,5% do 82,5 85%. W artykule przedstawiono cztery technologie suszenia węgla brunatnego - technologię wykorzystującą ciepło odpadowe w elektrowni Coal Creek Station, technologię z odzyskaniem ciepła kondensacji WTA, technologię wymagającą zewnętrznego źródła ciepła DWT oraz wykorzystanie dimetyloeteru do absorpcji wody z węgla wydobywanego w Loy Yang. Przestawiono schematy procesów, ich efektywność oraz koszty inwestycyjne.

EN

Increase of a lignite fired boiler efficiency can be achieved by using a coal dryer. In the article four different processes of coal drying are presented and discussed. It is shown a process implemented by Sarunac and Levy in Coal Creek Station (USA). In a process as heat source was used mainly a waste heat of a cooling tower. An additional heat exchanger to gain necessery moisture reduction in assumed time was used too. In a Niederaussem Power Plant (Germany) was constructed another type of coal dryer (WTA) - dryer which recovers condensate heat of lignite vapour by compressing it and bringing it into circulation in the coal dryer. A process DWT is using internal heat exchanger with external heat source. Vapour of a lignite produces electrical energy. Last process of dewatering is using liquid dimethyloether. It operates at room temperature 43 C and low pressure 0.78 MPa. All shown processes have high efficiency of moisture reduction. It equals at least 12%-15%. Investement costs are different. Cost of a Coal Creek Station installation with performance 112 t/h of a dryed coal was 25.6 millions $, predicted cost of coal dryer in Niederaussem (110 t/h) was 50 mln euro. Real cost was higher in last installation.