Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Properties of the waste products from the heavy metal contaminated energy crops gasification process

Werle S., Ziółkowski Ł., Pogrzeba M., Krzyżak J., Ratman-Kłosińska I., Burnete D.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 1

105--112

EN

The phytoremediation ability of the energy crops is widely known. Unfortunately, the possibility of the effective, safe and ecological way for treatment such contaminated plants is still unresolved. It is postulated that one of such methods can be gasification - conversion process of organic matter into a combustible gas mixture. This process is associated with the formation of solid and liquid waste products. The paper presents the results of basic physico-chemical properties of solid (ash) and liquid (tar) waste products formed during the heavy metal contaminated energy crops gasification. Plant cultivation was carried out with the modification: 1) N, P, K fertilizer application and 2) inoculum made from specially selected microbial cultures application. The gasification process was carried out in a laboratory fixed bed reactor. Three types of energy crops were used: Miscanthus x giganteus, Sida hermaphrodita, Spartina pectinata. The experimental plots were established on heavy metal contaminated arable land located in Bytom (southern part of Poland, Silesian Voivodship). The influence of the type of additives on the liquid and solid waste products quality was analyzed. The results show that the addition of fertilizer (N, P, K) to soil couses that zinc content in ash is higher in comparison to control samples (biomass cultivated on soil without fertilization). The opposite situation is observed for lead. The application of the inoculum promotes the migration of lead into solid. In both cases, the cadmium content in ash is lower than detection limits. In the case of tars, there is no significant impact of the additive application on the heavy tars content.

PL

Zdolność fitoremediacyjna roślin energetycznych jest powszechnie znana. Wciąż jednak niedostatecznie rozpoznanym problemem jest możliwość efektywnego, bezpiecznego i ekologicznego wykorzystania energetycznego takich zanieczyszczonych roślin. Postuluje się, że jednym z takich sposobów może być zgazowanie, polegające na przekształcaniu substancji organicznej w palną mieszaninę gazów. Niestety proces ten wiąże się z powstawaniem stałych i ciekłych produktów odpadowych. W pracy przedstawiono rezultaty badań podstawowych właściwości fizyczno-chemicznych stałych (popiół) i ciekłych (smoły) produktów odpadowych pochodzących z procesu zgazowania roślin energetycznych uprawianych na terenie zdegradowanym ekologicznie. Uprawa roślin prowadzona była z zastosowaniem modyfikacji polegających na dodawaniu do gleby nawozów (N, P, K) oraz aplikowania szczepionki, będącej preparatem złożonym ze specjalnie dobranych kultur mikroorganizmów. Proces zgazowania prowadzono w laboratoryjnym reaktorze ze złożem stałym. Wykorzystano trzy rodzaje roślin energetycznych: miskanta olbrzymiego, ślazowca pensylwańskiego i spartynę grzebieniastą. Rośliny pozyskano z gruntów ornych zanieczyszczonych metalami ciężkimi zlokalizowanych w okolicach Bytomia na Górnym Śląsku. Zbadano wpływ rodzaju dodatku do gleby na jakość powstałego odpadu. Wyniki pokazują, że dodatek nawozu (N, P, K) do gleby powoduje, że w fazie stałej po procesie zgazowania jest wyższa zawartość cynku w porównaniu z próbą kontrolną. Odwrotna sytuacja obserwowana jest w przypadku ołowiu. Aplikacja szczepionki sprzyja z kolei wiązaniu ołowiu, a utrudnia wiązanie cynku. W obu przypadkach zawartość kadmu w popiele jest poza granicą oznaczalności. W przypadku smół nie można stwierdzić istotnego wpływu rodzaju dodatku do gleby na zawartość metali ciężkich.

2

Application of membrane processes in utilization of wastewater generated in biomass gasification

Kwiecińska A., Iluk T., Stelmach S.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 2

439--446

EN

Gasification of biomass is always accompanied with the generation of highly loaded wastewater. Those streams are formed during cooling and cleaning of process gas and comprise of tars, condensed water vapor and a range of organic and inorganic compounds. Nowadays, there are no treatment systems of those wastewater, especially dedicated to small and medium size gasification plants, what is the main limitation in the technology popularization and industrial commercialization. On the other hand, conventional methods proposed for the treatment characterize with the narrow spectrum of action dedicated, mainly to the removal of tar substances. In the presented paper the possibility of utilization of biomass gasification wastewater by means of membrane processes is proposed. The technology was based on the two stage treatment system enabling the separation of tars by spontaneous sedimentation/floatation and low pressure drive aqueous phase filtration. Polymeric, ultrafiltration membranes of various cut off were investigated due to the contaminants removal effectiveness and capacity. It was shown, that the use of membrane processes assures the concentration of soluble organic contaminants to the rate enabling their recycle to the gasifier. The filtrate obtained during the process characterized with much decreased load of contaminants and after the proper polishing could be directly deposited to the environment.

PL

Proces zgazowania biomasy wiąże się z powstawanie wysoko obciążonych ciekłych strumieni odpadowych. Wody te formowane są podczas chłodzenia i oczyszczania gazu procesowego i stanowią mieszaninę smół, skroplonej pary wodnej oraz szeregu związków organicznych i nieorganicznych. Brak odpowiednich rozwiązań systemowych, przede wszystkim w przypadku małych i średnich instalacji, powoduje, że ich popularyzacja i komercjalizacja na skalę przemysłową są znacznie ograniczone. Obecnie proponowane metody utylizacji ciekłych strumieni odpadowych charakteryzują się zawężonym spektrum działania, skupiając się na jednym z aspektów problemu, jakim jest obecność substancji smolistych. W niniejszej pracy zaproponowano możliwość zagospodarowania ciekłych strumieni odpadowych z procesu zgazowania biomasy z wykorzystaniem technik membranowych. Rozwiązanie oparto o dwustopniowy system oczyszczania umożliwiający separację smół poprzez samoistnie zachodzące procesy sedymentacji i flotacji oraz niskociśnieniową filtrację membranową. W badaniach wykorzystano polimerowe membrany ultrafiltracyjne o różnych granicznych masach molowych. Wykazano, że zastosowanie procesów membranowych umożliwia zatężenie rozpuszczonych związków organicznych w stopniu pozwalającym na ich zawrócenie do reaktora oraz powstawanie filtratu o znacznie obniżonym ładunku zanieczyszczeń, który po odpowiednim podczyszczeniu może zostać odprowadzony bezpośrednio do środowiska.

3

Membrane processes in the utilization of wastewater generated during waste gasification

Kwiecińska A., Iluk T., Stelmach S.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2016

|

Vol. 23, nr 3

313--320

EN

Gasification, regardless of the fuel type, is always accompanied with the generation of highly loaded wastewater. Those streams are formed during cooling and cleaning of process gas and comprise of tars, condensed water vapor and a range of organic and inorganic compounds. Nowadays, there are no treatment systems of those wastewater, especially dedicated to small and medium size gasification plants, operated with alternative fuels, ie biomass and wastes, what is the main limitation in the technology popularization and industrial commercialization. On the other hand, conventional methods proposed for the treatment characterize with the narrow spectrum of action dedicated, mainly to the removal of tar substances. In the presented paper the possibility of utilization of waste gasification wastewater by means of membrane processes is proposed. The technology was based on the two stage treatment system enabling the separation of tars by spontaneous sedimentation/floatation and low pressure drive aqueous phase filtration. Polymeric, ultrafiltration membranes of various cut off were investigated due to the contaminants removal effectiveness and capacity. It was shown, that the use of membrane processes assures the concentration of soluble organic contaminants to the rate enabling their recycle to the gasifier. The filtrate obtained during the process characterized with much decreased load of contaminants and after the proper polishing could be directly deposited to the environment.

PL

Proces zgazowania, niezależnie od typu zastosowanego paliwa, wiąże się z powstawanie wysoko obciążonych ciekłych strumieni odpadowych. Wody te formowane są podczas chłodzenia i oczyszczania gazu procesowego i stanowią mieszaninę smół, skroplonej pary wodnej oraz szeregu związków organicznych i nieorganicznych. Brak odpowiednich rozwiązań systemowych, przede wszystkim w przypadku małych i średnich instalacji powoduje, że ich popularyzacja i komercjalizacja na skalę przemysłową są znacznie ograniczone. Obecnie proponowane metody utylizacji ciekłych strumieni odpadowych charakteryzują się zawężonym spektrum działania, skupiając się na jednym z aspektów problemów jakim jest obecność substancji smolistych. W niniejszej pracy zaproponowano możliwość zagospodarowania ciekłych strumieni odpadowych z procesu zgazowania SRF z wykorzystaniem technik membranowych. Rozwiązanie oparto o dwustopniowy system oczyszczania umożliwiający separację smół poprzez samoistnie zachodzące procesu sedymentacji i flotacji oraz niskociśnieniową filtrację membranową. W badaniach wykorzystano polimerowe membrany mikro i ultrafiltracyjnej o różnych granicznych masach molowych. Wykazano, że zastosowanie procesów membranowych umożliwia zatężenie rozpuszczonych związków organicznych w stopniu umożliwiającym ich zawrócenie do reaktora oraz powstawanie filtratu o obniżonym ładunku zanieczyszczeń, który, po odpowiednim podczyszczeniu, może zostać odprowadzony do kanalizacji lub do środowiska.

4

Termokatalityczna konwersja związków smołowych w gazie ze zgazowania węgla

Babiński P., Łabojko G., Krztoń A., Łamacz A.

Karbo

|

2014

|

Nr 4

228--236

PL

Scharakteryzowano rodzaje smół otrzymywanych w różnych typach zgazowania węgla. Omówiono główne metody usuwania składników smołowych z gazów procesowych. Przetestowano katalizator niklowy w formie wytłoczek i pastylek osadzony na tlenku ceru i cyrkonu w skali laboratoryjnej oraz wielkolaboratoryjnej. Testy katalityczne reakcji reformingu parowego toluenu i 1-metylonaftalenu katalizatorów kondycjonowanych w gazie rzeczywistym ze zgazowania węgla wykazały że ich aktywność jest zachowana, badania termograwimetryczne pokazały niewielką ilość depozytów węglowych ulegających spaleniu w temperaturze do 350°C. Badania wykazały, że optymalna temperatura dla rozkładu związków smołowych wynosi 800°C, a stosunek nadmiaru pary wodnej H2O/C powinien wynosić 2,4. Eksperymenty w skali wielkolaboratoryjnej potwierdziły skuteczność termokatalitycznego usuwania związków smołowych z modelowego gazu syntezowego w temperaturze 900°C przy czasie przebywania wynoszącym 3s. Obecność katalizatora podnosi również wydajność H2 i CO będących pożądanymi składnikami gazu syntezowego.

EN

Types of tars obtained in different types of coal gasification were characterized. Main removal methods of tar compounds in process gas were discussed. Nickel catalyst in the form of pellets and pills supported on zinc and cerium oxides was tested in lab and big lab scale. Tests of toluene and 1-methylnaphtalene steam reforming with catalysts conditioned in real gas from coal gasification showed that its activity is preserved, thermogravimetric studies indicated only small amount of carbon deposits undergoing combustion up to 350°C. Studies showed that optimal temperature for decomposition of tar compounds is 800°C, a ratio of steam excess should be 2.4. Big laboratory scale experiments confirmed effectiveness of thermo catalytic removal of tar compounds from model synthesis gas at 900 °C and residence time of 3 s. Presence of catalyst increases yield of H2 and CO which are desirable compounds of synthesis gas.

5

Wpływ rodzaju paliwa stałego na skład oraz ilość substancji smolistych powstających w procesie zgazowania

Kamińska-Pietrzak N., Smoliński A.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2012

|

nr 3

27-42

PL

Ilość oraz skład substancji smolistych powstających podczas zgazowania paliw stałych jest z punktu widzenia ochrony środowiska bardzo istotnym zagadnieniem. Ze względu na zawartość wielu węglowodorów aromatycznych, substancje smoliste zostały uznane za odpad szkodliwy dla zdrowia człowieka, a także niebezpieczny dla środowiska. Wyróżniono wiele czynników mających wpływ na ilość smół powstających w procesie zgazowania, jak i zawartość pojedynczych, obecnych w nich związków. W niniejszym artykule przedstawiono obecny stan wiedzy z zakresu wpływu rodzaju poszczególnych paliw (węgiel kamienny i brunatny, biomasa roślinna) na skład oraz ilość substancji smolistych powstających w procesach ich zgazowania i współzgazowania. Podsumowano także wyniki światowych badań dotyczących wpływu struktur węglowych oraz katalitycznego działania substancji mineralnych zawartych w paliwach na reakcje krakingu i reformingu związków obecnych w smole.

EN

An important issue related to the development of solid fuels gasification is the quantity and composition of tars - the by-product. There are several factors determining the amounts of tars produced in the gasification process and their chemical composition. The paper presents the state of the art on the influence the kind of feedstock has on tar formation in terms of amounts and composition in gasification and co-gasification processes. The published world research results on the impact of kind of carbon structure and the catalytic effects of mineral matter present in a fuel on cracking and reforming reactions are also summarized.

6

In-situ observations of devolatilisation of coal

Strezov V., Lucas J. A., Osborn S. R., Strezov L.

Polish Geological Institute Special Papers

|

2002

|

Vol. 7

253-258

EN

Coal devolatilisation phenomena were observed in-situ during heating. A single particle of coal of approximately 1 mm diameter was placed on a stainless steel strip heated by an alternative current source. The behaviour of the coal particle was recorded at 100 times magnification through an arrangement of a long focal distance microscope attached to a CCD camera. The two different coal types examined (thermal and coking coal) exhibited significant differences during heating. At about 460oC, during the plastic stage, the coking coal showed rapid swelling and formation of bubbles within the liquid. Unlike the coking coal, the thermal coal showed very little swelling, although devolatilisation (predominantly tars for both coals) was taking place. The volatiles were diffusing to the surface of the particle through the pores in the char, without any significant swelling. At temperatures above 600oC, significant shrinking was observed with the coking coal, while in both samples, evolution of hydrogen was monitored. These observations were compared to the measured specific heats for these coals. The specific heats showed significant differences between the samples associated with a very complex behaviour following the onset of softening. While the coking coal exhibited predominantly exothermic reactions coinciding with the observed swelling phenomena, the thermal coal showed a sequence of endothermic and exothermic reactions. The changes in the specific heats also correlated well with the observed evolution of hydrogen (and shrinking for the coking coal) at higher temperatures.