Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nowoczesne palniki cyklonowe dla zwiększenia elastyczności kotłów pyłowych

Zarzycki R., Kobyłecki R., Bis Z.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 2

137--139

PL

W pracy przedstawiono koncepcję oraz pilotowy model palnika cyklonowego, pozwalający na realizację procesu spalania oraz zgazowania paliw stałych (np. pyłu węglowego). Palnik może zarówno stanowić odrębną konstrukcję, jak i być elementem zintegrowanym z pracującym kotłem pyłowym. W tym drugim przypadku zabudowa palnika cyklonowego umożliwia: zwiększenie elastyczności i dynamiki pracy bloku, wzrost wydajności cieplnej kotła, obniżenie minimum technologicznego pracy bloku bez konieczności uruchamiania palników rozpałkowych w kotle, a także realizację procesu obróbki termicznej bądź witryfikacji ubocznych produktów spalania paliw. Proponowane rozwiązanie może stanowić interesującą opcję technologiczną, ukierunkowaną na retrofitting i modernizację bloków pyłowych klasy 200 MW w ramach Programu Ramowego „Energetyka 200+. Rewitalizacja i odbudowa mocy na bazie bloków 200 MW”.

EN

In this paper, the concept, as well as a model pilot cyclone burner are presented and discussed in order to provide a solution for both combustion and gasification of solid fuels (e.g. pulverized coal). The burner design allows to operate it as a separate structure or a part of an existing pulverized-fuel boiler. In the latter case, the cyclone burner increases the flexibility and dynamics of the power generation system, as well as boiler thermal output. The burner also provides the conditions for the reduction of boiler technological minimum without the necessity to ignite boiler startup burners, and also enables the realization of treatment and processing (e.g. the vitrification) of coal combustion by-products. The proposed solution can also become an interesting technological option aimed at the retrofitting and modernization of old 200 MW PC-based power generation facilities within the Framework Program “Power 200+. Revitalization and restoration of power on the basis of 200 MW power units”.

2

The effect of coal thermal pretreatment on the electrochemical performance of molten hydroxide direct carbon fuel cell (MH-DCFC)

Kacprzak A., Kobyłecki R., Bis Z.

Journal of Power Technologies

|

2017

|

Vol. 97, nr 5

382--387

EN

The direct carbon fuel cell (DCFC) is a power generation device that converts the chemical energy of carbonaceous fuels (e.g. fossil coals, charred biomass, activated carbons, graphite, coke, carbon black, etc.) directly into electricity. However, the use of coal in the DCFC is sometimes problematic particularly if volatile matter evolves from the fuel during fuel cell operation. The recommended course of action to minimize that problem is to pre-treat thermally or even pyrolyze the coal and remove the volatiles before the fuel is used in the fuel cell. In this paper, three raw and thermally-treated coals of various origins have been compared for electrochemical activity in a direct carbon fuel cell with molten hydroxide electrolyte (MH-DCFC). The thermal pre-treatment of selected coals was carried out in an inert gas atmosphere at 1023 K. It was found that-compared to raw coals the pyrolyzed coals presented lower maximum current and power densities at 723 K but simultaneously provided faster stabilization of the open circuit voltage.

3

Badania zawartości rtęci w mułach węglowych

Wichliński M., Kobyłecki R., Bis Z.

Polityka Energetyczna

|

2016

|

T. 19, z. 4

115--124

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań zawartości rtęci w próbkach mułów węglowych. Muły węglowe, będące odpadem procesów wzbogacania węgla, są kłopotliwe do zagospodarowania dla kopalni i zakładów przeróbczych. Jedną z metod ich zagospodarowania jest współspalanie ich w kotłach energetycznych z pełnowartościowym węglem. Najlepszym wyborem dla współspalania mułów węglowych są kotły fluidalne, z powodu temperatury pracy i warunków panujących w kotle w czasie procesu spalania. Zawartość rtęci w polskich węglach kamiennych wynosi około 80 ng/g, natomiast brak w literaturze danych dotyczących zawartości rtęci w polskich mułach wę- glowych współspalanych z węglem kamiennym w kotłach fluidalnych. W ramach badań sprawdzono zawartość rtęci w 24 próbkach mułów. Zawartość rtęci w badanych mułach węglowych wahała się od 15 do 130 ng/g. Średnia zawartość rtęci wynosiła 87 ng/g. Wynika z tego, że muły węglowe zawierają zbliżone zawartości rtęci jak pełnowartościowe węgle kamienne wyższych sortymentów. Jednocześnie przeprowadzona analiza techniczna i elementarna wybranych próbek mułów wę- glowych pokazała brak znaczącej korelacji pomiędzy zawartością rtęci a zawartością pozostałych składników paliwa. Najwyższa uzyskana korelacja dla rtęci wynosiła R2 = 0,54 i była związana z zawartością części lotnych w badanym paliwie.

EN

This paper presents the results of the mercury content in the samples of coal sluries. Coal slurries are waste of coal preparation processes, are troublesome to management for mines and coal preparation plants. One of the methods of co-management is co-firing in power plants boilers with a fully valuable coal. The best choice for co-firing of coal slurries is combustion in FBC boilers, due to temperature and conditions during the combustion process. The content of mercury in the Polish hard coals are about 80 ng/g, and there is lack of literature data on mercury content in Polish coal slurries co-firing with coal in fluidized bed boilers. Mercury content in the analyzed Polish coal slurries ranged from 15 to 130 ng/g. The average mercury content was 87 ng/g. It follows that the coals slurries contain similar levels of mercury as higher assortments coals. At the same time carried out proximate and elemental analysis of selected samples of coal slurries showed no significant correlation between mercury content, and the content of the other ingredients of fuel. The highest correlation obtained for the mercury was R2 = 0.54 and was associated with the content of volatile matter in the fuel.

4

Emission of mercury from polish large-scale utility boilers

Kobyłecki R., Wichliński M., Wielgosz G., Bis Z.

Journal of Ecological Engineering

|

2016

|

Vol. 17, nr 5

120--127

EN

The article presents the results of investigations focused on the determination of mercury content in gas and solid samples. The emission of Hg was the result of coal combustion. The investigations were carried out in the selected power generation facilities operated with pulverized coal and circulating fluidized bed boilers. Analysis was carried out for the flue gases, as well as fuel and sorbent samples and the by-products of the combustion process (fly ash, slag, bottom ash, and the products of wet desulfurization technology). The determination of mercury content in solid samples was carried out using Lumex RA-915+ spectrometer with RP-91C attachment. The measurements of the mercury concentration in the flue gases were performed according to the cold vapor technique. The analysis of the results indicated that the main source of mercury is coal, but significant concentration was also determined for the biomass co-combusted in one of the facilities. Considerable amounts were also determined in fly ash and wet FGD (flue gas desulfurization) samples.

5

Badania zawartości rtęci w płytach gipsowo-kartonowych i gipsach

Wichliński M., Kobyłecki R., Bis Z.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 4

565--572

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań zawartości rtęci w płytach gipsowokartonowych wykorzystywanych w budownictwie. Celem pracy jest zwrócenie uwagi na problem jakim jest bardzo duża koncentracja rtęci w w/w płytach, które są powszechnie stosowane w budownictwie. Płyty gipsowo-kartonowe są obecnie najpopularniejszym materiałem od wykańczania pomieszczeń w tzw. suchej zabudowie. Gips zawarty w tychże płytach pochodzi głównie z instalacji mokrego odsiarczania spalin (IOS) i jako taki jest obarczony ładunkiem rtęci, który został usunięty ze strumienia spalin w IOSie. Do badań wykorzystano 4 płyty gipsowokartonowe, różnych producentów, zakupione w marketach budowlanych w Częstochowie, oraz dwie próbki gipsu budowlanego. Wyniki badań zawartości rtęci przeprowadzono przy, użyciu spektrometru Lumex RA-915+ z przystawką pirolityczną RA-91C. Uzyskane wyniki pokazują, że średnia zawartość rtęci w płytach jest na bardzo wysokim poziomie i wynosiła od 227 do 458 ng/g. Zawartość rtęci w gipsie budowlanym wynosiła od 57 do 305 ng/g. Przeprowadzono także badania polegające na poddaniu wycinka płyty działaniu temperatury. Wycinek płyty ogrzewano ze stałą szybkością, jednocześnie mierząc ilość uwolnionej rtęci. Wyniki pokazały, że emisja rtęci następowała w temperaturach od 150 do 300oC, przy czym maksima emisji były w temperaturach 190 i 270oC. Taka temperatura uwalniania rtęci świadczy, że rtęć zawarta w płytach gipsowo-kartonowych jest głównie w związku HgS.

EN

The article presents the results of the mercury content of wallboards used in construction. The aim of the study is to draw attention to the problem which is a very high concentration of mercury in the boards, which are commonly used in construction. Wallboard are currently the most popular material for finishing rooms in the so-called. drywall. Gypsum contained in these boards comes mainly from the installation of wet flue-desulphurisation (FGD) and as such is burdened with a load of mercury, which has been removed from the gas stream in FGD. The study used 4 wallboard, different manufacturers, purchased in construction stores in Częstochowia, and two samples of gypsum. The results of the research carried out with mercury content, using a spectrometer Lumex RA-915 + with an attachment pyrolitic-RA-91C. The results obtained show that the average mercury content in the plates is very high, roughly from 227 to 458 ng/g. The mercury content in the building gypsum was roughly from 57 to 305 ng/g. Also have been investigated by subjecting the wallboard to a temperature slice. Clipping plates heated at a constant rate while measuring the amount of mercury released. The results showed that the mercury emissions followed at temperatures of from 150 to 300°C, the emission double maximum were at temperatures 190 and 270oC. That release of mercury temperature indicates that mercury is contained in wallboards mainly as HgS.

6

Tworzenie i redukcja tlenku azotu w warunkach oxyspalania

Zarzycki R., Kobyłecki R., Kratofil M., Pawłowski D., Bis Z.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 87 [291], nr 1

89--97

PL

W artykule przedstawiono proces tworzenia i redukcji tlenku azotu w warunkach zbliżonych do charakterystycznych dla procesu oxyspalania. Dokonano analizy przebiegów czasowych zmian zawartości NO oraz CO2 i O2 w spalinach w trakcie utleniania paliwa oraz określono warunki sprzyjające redukcji zawartości NO w gazach dolotowych. Ustalono, że w zakresie temperatur 750-950°C przy spalaniu w powietrzu (stan odniesienia) nie następuje tworzenie się termicznych tlenków azotu. Wyniki uzyskane dla różnych składów gazów w otoczeniu płonących ziaren paliwa wykazały ponadto, że w pewnych warunkach jest możliwa wyraźna, dochodząca do 10%, redukcja zawartości NO w odniesieniu do jego zawartości w gazie dolotowym. Wyniki badań oznaczania zawartości azotu w próbkach popiołu po spaleniu wykazały śladowe zawartości N (w przypadku wszystkich badanych próbek zawartość azotu <0,01%), potwierdzając, że podczas spalania azot zawarty w węglu przechodzi w całości do fazy gazowej.

EN

The article presents the results of the investigation of the possibility to reduce NO in conditions similar to those characteristic for the oxycombustion process. Analysis of the waveforms of variation of the concentrations of NO, CO2, and O2 in fuel gas during fuel oxidation was carried out. Furthermore, the conditions that favour the reduction of No concentration in inlet gases were determined. It was found that in the temperature range of 750-950°C no thermal NO is formed during the combustion in air. However, the results obtained for the different gas composition indicated that under certain conditions it is possible to reduce up to 10% of the initial NO concentration in the inlet gas. The analysis of nitrogen content in the fuel and ash samples after combustion process showed that just trace content of N was found (in case of all tested samples the nitrogen content was under 0.04%), it is confirmed that during combustion the majority of nitrogen is transformed to the gas phase.

7

Analiza procesu toryfikacji biomasy

Kratofil M., Zarzycki R., Kobyłecki R., Bis Z.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 87 [291], nr 2

119--126

PL

W artykule dokonano zestawienia oraz analizy zmian parametrów fizykochemicznych biomasy w efekcie poddania jej obróbce termicznej w temperaturze 350°C. Wyniki badań wskazują, że umożliwia to właściwie całkowite usunięcie wilgoci z toryfikowanej biomasy, a dodatkowo jest widoczny wyraźny spadek zawartości części lotnych w produkcie, przy jednoczesnym wzroście zawartości tzw. fixed carbonu. Wykazano także, że toryfikacja biomasy powoduje wzrost zawartości węgla w produkcie, a także wzrost parametrów energetycznych (ciepło spalania i wartość opałowa).

EN

In this paper the changes of some chosen physico-chemical parameters of biomass as a result of its thermal treatment at the temperature of 350°C are investigated. The results indicate that torrefaction provides suitable conditions for complete elimination of moisture from the biomass, as well as for significant decrease of the volatile content, and the increase of the, so-called, fixed carbon. It was also demonstrated that the torrefaction of biomass brings about the increase of the carbon content in the solid product, as well as the increase of its high and low heating values and heat of combustion.

8

Niskotemperaturowa obróbka termiczna węgli wzbogaconych i niewzbogaconych w celu obniżenia zawartości rtęci

Wichliński M., Kobyłecki R., Bis Z.

Polityka Energetyczna

|

2015

|

T. 18, z. 4

113--124

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań niskotemperaturowej obróbki termicznej polskich węgli. Do badań wykorzystano miał niewzbogacony z kopalni Piast oraz miał wzbogacony również pochodzący z kopalni Piast. Próbki poddano niskotemperaturowej obróbce termicznej w stanowisku kolumny fluidalnej, w temperaturach od 200 do 400°C. Jako czynnika fluidyzującego wykorzystano powietrze oraz mieszaninę 16% dwutlenku węgla i 80% azotu. Badania przeprowadzono dla wydzielonych frakcji węgli o uziarnieniu od 1000 do 500 μm, oraz od 2000 do 1000 μm. Oprócz badań zawartości rtęci w węglach oraz ilości rtęci uwolnionej podczas obróbki niskotemperaturowej, jak również jej pozostałości w węglu poddanych obróbce, przeanalizowano również zmianę zawartości części lotnych w próbkach przed i po obróbce termicznej. Maksymalna ilość uwolnionej rtęci wynosiła ponad 68% (frakcja 2000–1000 μm, atmosfera CO2/N2) dla próbki miału wzbogaconego, dla próbki miału niewzbogaconego wartość ta wynosiła ponad 42% (frakcja 2000–1000 μm, atmosfera CO2/N2). Maksymalna względna ilość utraconych części lotnych wynosiła około 24% zarówno dla próbki miału wzbogaconego, jak i miału niewzbogaconego (frakcja 1000–500 m, atmosfera CO2/N2).

EN

This paper presents the results of low-temperature thermal treatment of Polish coals. Used in this research was unenriched coal from the Piast mine, and enriched coal also from the Piast mine. The samples were subjected to low-temperature thermal treatment in the fluidized bed column at temperatures from 200 to 400°C. Air and a mixture of 16% carbon dioxide and 80% nitrogen was used as the fluidizing medium. The research was conducted for the separated fractions of coal with a particle size from 1000 to 500 μm, and from 2000 to 1000 μm. In addition to researching mercury content in the coals and the amount of mercury released during low temperature thermal treatment processing, as well as its remains in the carbon-treated, there was also an analysis of the change in volatile matter in the samples before and after thermal treatment. The maximum amount of mercury released was more than 68% (from the fraction 2000 to 1000 μm, the atmosphere of CO2/N2) for a sample of enriched coals, unenriched coals sample at this figure was over 42% (fraction 2000–1000 μm, the atmosphere of CO2/N2). Maximum relative amount of loss of volatile matter was about 24% for both samples, enriched and unenriched coal (fraction 1000–500 μm, atmosphere of CO2/N2).

9

Biochar to Improve the Quality and Productivity of Soils

Ścisłowska M., Włodarczyk R., Kobyłecki R., Bis Z.

Journal of Ecological Engineering

|

2015

|

Vol. 16, nr 3

31--35

EN

The paper presents the results of research focused on the investigations of the possibilities to use biochar to improve the quality and productivity of soils. Biochar is a material similar to the commonly known charcoal obtained from the thermolysis process (a process similar to dry distillation of wood). The structure and technical properties of biochar depend on the type of biomass which is produced and the thermal decomposition process conditions: process time, temperature and atmosphere. It was found that a positive effect of biochar on the soil properties is manifested through the improvement of soil fertility, better water retention, improvement of the cation exchange, and the regulation of the pH. The biochar used in the present study was obtained by autothermal thermolysis of biomass at 300 °C. Three types of biochars of different origin were used. The biochar samples were subjected to ultimate and proximate analysis, as well as structural and porosimetric investigations. The experimental research were also conducted on the experimental test field and gave a positive effect of the presence of biochar on soil quality and plant yield. Biochar introduced into soil allows for long-term storage of carbon. The introduction of biochar to soil has a positive effect on plant growth, higher dose resulted in an increase in biochar and plant mass.

10

Możliwości usuwania rtęci ze spalin w urządzeniach do oczyszczania gazów

Wichliński M., Kobyłecki R., Bis Z.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 4

317--328

PL

W pracy przedstawiono analizę możliwości usuwania rtęci przez standardowo stosowane urządzenia do oczyszczania spalin. Przedstawiono możliwości usuwania rtęci w elektrofiltrach, oraz filtrach workowych podczas odpylania gazów spalinowych, a także podczas usuwania tlenków azotu w procesach selektywnej katalitycznej (SCR) i niekatalitycznej (SNCR) redukcji tlenków azotu. Zaprezentowano możliwość usuwania rtęci w procesach odsiarczania spalin, takich jak sucha i mokra metoda odsiarczania spalin. Procesy odpylania spalin umożliwiają ograniczenie emisji rtęci od 5 do 60%, głównie jest to rtęć związana na cząstkach popiołu lotnego Hg(p). Większą skutecznością wykazują się tu filtry workowe, których skuteczność może dochodzić do 90%. Odsiarczanie spalin połączone z elektrofiltrem umożliwia ograniczenie emisji rtęci o 50–75%. Pozytywny wpływ na obniżenie emisji ma również zastosowanie instalacji do redukcji NOx-ów, pozwala one na zwiększenie udziału utlenionej rtęci Hg2+ w spalinach nawet o 20%. Ważną rolę odgrywa również rodzaj węgla, jaki jest spalany w kotle, większy stopień usuwania rtęci notuje się podczas spalania węgli bitumicznych, aniżeli węgli subbitumicznych lub brunatnych.

EN

This paper presents an analysis of the possibility of removing mercury from exhaust gases by standard air pollution control devices. This includes the removal of mercury in electrostatic and fabric filters during particle extraction from exhaust gases, and also during the removal of nitrogen oxides in the process of selective catalytic reduction (SCR) and non-catalytic selective reduction (SNCR) of nitrogen oxides. Also presented is the possibility of removing mercury in flue gas desulfurization processes such as the wet and dry flue gas desulfurization methods. Particle removal processes make it possible to reduce mercury emissions from 5% to as much as 60% – mainly mercury which is bound to the particles of fly ash Hg(p). More effectively demonstrated here is the efficiency of fabric filters which can collect up to 90% of the mercury. Fuel gas desulfurization combined with an electrostatic precipitator can reduce mercury emissions by 50–75%. The positive effect on the reduction of Hg also applies to the installation of NOx reduction SCR, which allows an increase in the proportion of oxidized mercury in the flue gas Hg2+ of up to 20%. Further, an important role is played by the type of coal which is combusted in a boiler; a greater degree of mercury removal is recorded during the combustion of bituminous coals than subbituminous coal or lignite.

11

Kierunki rozwoju palenisk cyklonowych

Zarzycki R., Kobyłecki R., Kratofil M., Bis Z.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 4

249--261

PL

W artykule omówiono konstrukcje podstawowych typów palenisk cyklonowych z cyklonami poziomymi, przednimi i pionowymi, obecnie branych pod uwagę jako jedna z dróg dla ograniczenia tempa zużywania paliw kopalnych i przeciwdziałania zmianom klimatycznym,m.in. poprzez implementację technologii oxy-spalania. Analiza zestawionych w pracy informacji pozwala stwierdzić, że paleniska cyklonowe posiadają duży potencjal zastosowania w nowoczesnej energetyce, m.in. dzięki możliwemu do realizacji spalaniu paliw cieklych, stałych i gazowych, w tym paliw wysokozapopielonych i o niskiej temperaturze topienia popiołu. Dzięki silnemu zawirowaniu w komorze spalania możliwe jest znaczące wydłużenie czasu pobytu ziaren paliwa oraz istotne (nawet dochodzące do 90%) ograniczenie strumienia popiołu lotnego.

EN

This paper describes the construction of basic types of cyclone furnaces, including horizontal, front, and vertical cyclones, and proposes a possible route for implementation of oxycombustion technology in order to reduce the consumption of fossil fuels and provide a countermeasure against climate change. Cyclone furnaces have great potential for use in the modern power industry, providing suitable conditions for the combustion of gaseous, liquid, and/or solid fuels including those of high ash content and low ash melting temperature. Due to the strong vortex in the combustion chamber, the residence time of fuel particles can be significantly longer, achieving a substantial (up to 90%) reduction in fly ash. The paper also presents the concept and prototype of an innovative vertical cyclone furnace. The furnace was designed by the authors of this text, and intended for the efficient oxycombustion of coal dust. In the presented design it was assumed that the oxidation of fuel volatiles and char residue would be run separately in order to extend the range of fuels for possible oxycombustion and achieve the conditions for substantial reduction of NOx in the flue gas.

12

Badania spalania pyłu węglowego w przedpalenisku cyklonowym

Zarzycki R., Kratofil M., Pawłowski D., Ścisłowska M., Kobyłecki R., Bis Z.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 3

381--392

PL

W pracy przedstawiono koncepcję oraz propozycję budowy przedpaleniska cyklonowego. Projekt przedpaleniska cyklonowego zakłada rozdzielenie procesu spalania części lotnych i produktów zgazowania węgla od spalania pozostałości koksowej. W tym celu konstrukcja przedpaleniska podzielona została na strefy, w których następuje oddzielnie proces odgazowania węgla i spalania pozostałości koksowej. Badania procesu spalania/zgazowania węgla przeprowadzono dla różnych warunków procesowych. W pracy dokonano analizy wpływu zarówno strumienia powietrza podawanego do przedpaleniska jak i różnych miejsc jego podawania. Analizie poddano także wpływ strumienia paliwa na procesy zachodzące w przedpalenisku cyklonowym. W trakcie przeprowadzonych badań ustalono, że możliwe jest prowadzenie zarówno procesu spalania jak i zgazowania w przedpalenisku cyklonowym, a wynika to głównie z miejsca wprowadzania i strumienia powietrza. Stwierdzono, że poprzez stopniowanie powietrza możliwa jest kontrola temperatury oraz obniżenie emisji NO. Na podstawie przeprowadzonych badań ustalono, że jednym z kluczowych czynników mających wpływ na procesy spalania i zgazowania paliwa w przedpalenisku cyklonowym jest minimalna ilość powietrza niezbędna ze względu na proces wirowania paliwa.

EN

This paper presents the results of a study of the combustion of pulverized coal in a cyclone furnace where the combustion of coal volatiles and char are run separately, due to the division of the furnace into separate sections. The study of fuel combustion was carried out under various process conditions and various gas flow and gas distribution levels in the furnace. The examination found that it was possible to achieve both the combustion and gasification in the cyclone furnace. The mode of fuel oxidation (either combustion or gasification) dependedmainly on the location of the air nozzles at the outer surface of the cyclone furnace. As result of the experiments it was also determined that by the gradation of the air flow it was possible to control the temperature in the furnace and reduce the emission of NOx. Additionally, one of the key factors affecting fuel combustion and/or gasification in the cyclone furnace was the minimum amount of air that was necessary to maintain the eddy and swirl of fuel.

13

Badania procesu toryfikacji biomasy

Kratofil M., Zarzycki R., Kobyłecki R., Bis Z.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 4

137--146

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań toryfikacji wybranych próbek biomasy, istotnych z punktu widzenia potencjalnego wykorzystania w warunkach polskich. Badania obróbki termicznej próbek przeprowadzono w różnych temperaturach, analizując wpływ warunków termicznych na proces suszenia i toryfikacji oraz na skład biomasy, w tym zawartość części lotnych, fixed carbonu, pierwiastków C i H oraz na jej parametry energetyczne (ciepło spalania). W efekcie przeprowadzonych badań wykazano, że w określonych warunkach temperaturowych następuje wzrost temperatury powyżej panującej w piecu, co potwierdza występowanie reakcji egzotermicznych. W efekcie badań stwierdzono także, że największe zmiany masy próbek oraz zmiany zawartości części lotnych, pierwiastków C i H oraz wartości ciepła spalania stałej pozostałości po obróbce termicznej następują wskutek wzrostu temperatury procesu w zakresie 250–300°C.Wyniki badań wykazały także, że odpowiedni wybór temperatury obróbki termicznej pozwala na uzyskanie stałego produktu podprocesowego (karbonizatu) o zawartości pierwiastka C dochodzącej do 80% i charakteryzującego się ciepłem spalania nawet 30 MJ/kg. Przedstawione w pracy wyniki potwierdziły, że uzyskanie pożądanych parametrów biomasy możliwe jest poprzez odpowiednią kontrolę temperatury obróbki termicznej.

EN

This paper presents the results of torrefaction of selected biomass samples which are important from the point of view of their potential use in Poland. The sample thermal treatments were carried out at various temperatures, analyzing the process parameters’ effects on biomass drying and torrefaction. Furthermore, the effect of the process parameters on biomass composition, including the content of volatile matter, fixed carbon, the elements C and H, and high heating value, was also investigated. The study results demonstrated that under specified temperature conditions, a temperature rise is observed, thus confirming the occurrence of exothermic reactions. It was also determined that the most significant variations in sample weight, changes in the volatile content and the contents of the elements C and H, as well as changes in the calorific value of solid residues, occurred for cases when the process temperature was increased from 250°C to 300°C. The test results also indicated that proper selection of the temperature of sample thermal treatment makes it possible to produce solid carbonatious char containing as much as 80% C, and characterized by a high heating value of up to 30 MJ/kg. The results presented in this paper confirm that the parameters of thermally-treated biomass may be controlled by the temperature of the process of its thermal treatment.

14

Analiza procesu odsiarczania spalin powstałych podczas oxy-spalania w warunkach przedpaleniska cyklonowego

Zarzycki R., Kobyłecki R., Kratofil M., Ścisłowska M., Pawłowski D., Bis Z.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 3

333--340

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań siarczanowania sorbentów wapniowych w atmosferze syntetycznych spalin (suchych oraz zawierających parę wodną). Badania przeprowadzone zostały w warunkach laboratoryjnych dla spalin syntetycznych o stężeniu SO2 wynoszącym 2000, 3000 i 4000 ppm, zawartości O2 w spalinach 5% oraz zawartości CO2: 30 i 50%. Wybrane testy przeprowadzono także dodając do spalin parę wodną w ilości do 30%. Badania wykonano w temperaturze 750 i 850°C dla sorbentu o granulacji <50 mm. Podczas badań wykazano, że obecnoość pary wodnej w spalinach korzystnie zmienia warunki prowadzenia procesu, wpływając pozytywnie na ilość dwutlenku siarki zaabsorbowanego przez próbki sorbentu.

EN

This article presents the results of a study of calcium sorbent sulfation in synthetic flue gas atmospheres, both dry as well as steam-containing. The tests were carried out under laboratory conditions for synthetic flue gases containing 2,000 ppm, 3,000 ppm, and 4,000 ppm of SO2, 5% oxygen, and 30% or 50% of CO2. Some selected tests were also performed with the addition of up to 30% vol. of steam to the flue gas. The studies were carried out at 750oC and 850oC for a sorbent particle size of <50 microns and purity (CaO content) of over 98%. The processes of sorbent sulfation at higher concentrations of CO2 and SO2 were different from ‘classical’ sulfur capture in air since sorbent calcinations were limited and direct reaction between limestone and gaseous sulfur dioxide occurred. The study results also indicated that the presence of water steam in the flue gas positively affects the process conditions, thus contributing to the amount of sulfur dioxide absorbed by sorbent samples. However, too high a content of H2O in the gas (over 15% vol.) was not desirable since it decreased the overall coal sulfation process.

15

Analiza możliwości redukcji emisji tlenku azotu podczas spalania węgla w gazie o składzie oczekiwanym dla spalin recyrkulowanych w procesie oxy-spalania

Kobyłecki R., Zarzycki R., Kratofil M., Pawłowski D., Ścisłowska M., Bis Z.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 4

365--374

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących emisji tlenku azotu z procesu spalania węgla kamiennego w gazie o składzie zbliżonym do recyrkulowanych spalin (suchych oraz zawierających parę wodną) przewidywanych dla procesu oxy-spalania. Badania laboratoryjne przeprowadzono dla stałych stężeń składników spalin wynoszących: 10% O2, 10% CO2, 100 ppm NO oraz 0% lub 15% pary wodnej. Analiza wyników wykazała istotne różnice pomiędzy prowadzeniem procesu w gazie suchym oraz zawierającym parę wodną. W przypadku spalin suchych zaobserwowano wyraźne dwie fazy procesu emisji NO, związane z jego intensywną produkcją podczas spalania części lotnych oraz redukcją na powierzchni odgazowanej pozostałości koksowej. Wykazano, że w trakcie procesu dla spalin suchych nastąpiło zmniejszenie ogólnej emisji NO na wylocie z układu. Z kolei, w przypadku obecności pary wodnej w spalinach, całkowita emisja NO podczas spalania poszczególnych próbek węgli kamiennych wzrosła w stosunku do poziomu bazowego. W wyniku przeprowadzonych oznaczeń zawartści azotu w popiołach stwierdzono zawartość pierwiastka N na poziomie <0,01%, co potwierdziło, że azot zawarty w węglu przechodził praktycznie w całości do fazy gazowej. Przeprowadzona dodatkowo analiza przebiegów czasowych zmian stężeń O2 i CO2 wykazała jednak pozytywny wpływ obecności pary wodnej na szybkość oraz intensywność procesu utleniania węgla.

EN

This paper presents the results of research on NO emission from coal combustion in flue gas of a composition similar to recirculated exhaust flue gas from the oxycombustion process. Laboratory tests were carried out for gas concentrations of 10%O2, 10%CO2, 100 ppmNO, and 0%/15%water steam. The remaining flue gas component was nitrogen. Analysis of the results indicated a significant effect of water steam on the NO reduction process. In the case of dry flue gases, two phases of the NO emission process were determined. Those were associated with NO production during the fuel’s devolatilization and the reduction of NO emissions on the surface of a burning char. In the case of dry flue gas, the overall NO emission at the systemoutlet decreased by 1–4%, while in the case of steam-containing flue gas an increase in the emissions of 15–20% was identified. The analysis of the changes of O2 and CO2 concentrations indicated, however, a positive effect of the presence of water vapor on the intensity of the oxidation of carbon. The analysis of nitrogen content in the ash samples confirmed that almost all fuel-N was transformed into a gas phase during combustion.

16

Wybrane metody oznaczania zawartości rtęci w węglach i popiołach lotnych

Wichliński M., Kobyłecki R., Bis Z.

Polityka Energetyczna

|

2013

|

T. 16, z. 3

287--299

PL

W niniejszej pracy opisano metodykę pomiarów zawartości rtęci w ciałach stałych, jakimi są polskie węgle, oraz pomiar zawartości rtęci w produktach spalania węgla w elektrowniach, jakimi są popioły lotne z kotłów fluidalnych. W przeglądzie literatury skupiono się na opisie najpopularniejszych metod spektroskopowych oznaczania zawartości rtęci w węglu, tj. atomowej spektrometrii absorpcyjnej w układzie zimnych par (CVAAS) oraz atomowej spektrometrii fluoroscencyjnej (CVAFS). W części badawczej przeprowadzono testy statystyczne wybranych próbek węgli kamiennych stosowanych w polskiej energetyce, celem ustalenia ilości próbek, które należy wykonać, aby błąd popełniany przy oznaczaniu zawartości rtęci był jak najmniejszy, jednocześnie by ilość potrzebnych powtórzeń również była jak najmniejsza. Dla próbek popiołów lotnych trzeba było wykonać od 7 do 11 powtórzeń (dla wartości odchylenia standardowego poniżej 2%), natomiast dla próbek węgla kamiennego było to od 10 do 16 powtórzeń (dla wartości odchylenia standardowego poniżej 5%). Przeprowadzono także pomiar zawartości rtęci przy użyciu dwóch analizatorów, których działanie opiera się na spektroskopii absorpcyjnej w układzie zimnych par (CVAAS). Zawartość rtęci w węglach kamiennych oznaczono przy użyciu spektroskopu Lumex RA-915+ z przystawką RP-91 oraz przy użyciu spektrometru Nippon MA-2. Wyniki badań wskazują, że zastosowanie dwóch różnych przyrządów i metodyki badań daje wyniki zawartości rtęci w węglach kamiennych różniące się od 30 do 40%. W przypadku pomiaru zawartości rtęci w substancji o równomiernym rozmieszczeniu rtęci, którym był popiół lotny różnice były jeszcze mniejsze i wynosiły od 9 do 16%.

EN

This paper describes the methodology of the measurement of mercury in Polish coals and fly ashes from fluidized bed boilers. A review of prior studies is focused on the descriptions of the most popular methods of spectroscopic determination of mercury in coal, i.e. atomic absorption spectrometry in the system cold vapor (CVAAS) and atomic fluorescence spectrometry (CVAFS). It was found that a minimum of 7-11 individual measurements must be conducted for the fly ash samples in order to achieve a standard deviation of <2%. In the case of coal samples, however, at least 10 individual measurements of samples must be performed for a standard deviation <5%. Measurements were also performed using the mercury content of the two analyzers operating on the basis of absorption spectroscopy in a cold vapor system (CVAAS). Mercury content in the coals was determined using a spectroscope Lumex RA-915+ with adapter RP-91, and using a spectrometer Nippon MA-2. Comparison of the mercury content in the samples determined by Lumex RA-915+ and MA-2 indicated that, despite the use of two different instruments and different methodologies, the concentration of mercury in coals varies from 30 to 40%. In the case of measuring the mercury content of fly ash, the concentration of mercury varies from 9 to 16%.

17

Układ podawania paliwa do przedpaleniska cyklonowego

Zarzycki R., Kratofil M., Pawłowski D., Ścisłowska M., Kobyłecki R., Bis Z.

Polityka Energetyczna

|

2013

|

T. 16, z. 3

313--324

PL

W artykule przedstawiono ideę konstrukcji podajnika pyłu węglowego oraz układu pozwalającego na jego wprowadzenie z dużą prędkością do komory paleniskowej. Praca zawiera także analizę pracy prototypowego podajnika z układem wprowadzania paliwa do komory paleniskowej przedpaleniska cyklonowego. Przeprowadzone badania prototypowego podajnika paliwa wykazały, że możliwe jest transportowanie pyłu węglowego o średnicy ziaren <200 um. W wyniku przeprowadzonych badań doświadczalnych sformułowano procedury dotyczące uruchamiania, pracy oraz wyłączania układu podajnika. Potwierdzono założenia konstrukcyjne dotyczące możliwości uzyskania stabilnej strugi o stałej koncentracji paliwa na wlocie do komory paleniskowej. Dodatkowo w artykule przedstawiono także wyniki obliczeń numerycznych układu podajnika. Geometrię strumienicy opracowano w programie Gambit, a obliczenia numeryczne przeprowadzono przy wykorzystaniu programu ANSYS Fluent 14. Wyniki obliczeń przepływu mieszanki pyłowo-gazowej przez strumienicę i jej zachowania się w komorze paleniskowej przedpaleniska cyklonowego pozwalają stwierdzić, że zaproponowana konstrukcja umożliwia kontrolę i regulację strumienia transportowanego pyłu węglowego.

EN

This paper presents the novel idea of a pulverized coal feeder system intended to be coupled to a cyclone furnace. The paper includes analysis of the characteristics of a model feeder prototype. The results of experimentation indicated that it was possible to control and consistently feed coal dust of a particle diameter <200 )xm. The results of the numerical calculations carried out using Gambit and ANSYS Fluent software confirmed the successful operation of the prototype model and its functionality with the ejector setup that fed the fuel into the cyclone furnace. The numerical results also indicated that by changing the gas velocity in the jet nozzle, the fuel flow rate to the cyclone furnace could be successfully adjusted.

18

Analiza wyników obliczeń numerycznych przepływu pyłu węglowego oraz gazu w palenisku cyklonowym

Zarzycki R., Kratofil M., Pawłowski D., Ścisłowska M., Kobyłecki R., Bis Z.

Polityka Energetyczna

|

2013

|

T. 16, z. 3

325--337

PL

W artykule przedstawiono koncepcję budowy pionowego przedpaleniska cyklonowego, w którym możliwe będzie prowadzenie procesu oxyspalania pyłu węglowego z ciekłym odprowadzaniem żużla. Proponowane przedpalenisko może stanowić integralną część pyłowego kotła energetycznego. Innowacyjność budowy omawianego przedpaleniska polega na rozdzieleniu procesu spalania na oddzielne spalanie części lotnych oraz pozostałości koksowej. W tym celu konstrukcja przedpaleniska składa się z dwóch komór: PC1 (dolna) i PC2 (górna), które połączone są stożkowym kanałem z zabudowanym w nim wewnętrznym nurnikiem oraz z wanny żużlowej do chłodzenia ciekłego żużla. Przeprowadzone obliczenia numeryczne pozwoliły na wyznaczenie pola prędkości gazu oraz paliwa w przedpalenisku. Wybrane wyniki obliczeń przedstawiają wpływ zmian średnich prędkości w przekrojach wylotowych dysz komory PC1, przy stałej średniej prędkości w przekrojach wylotowych dysz PC2, na hydrodynamikę przepływu gazu i paliwa. Wyniki obliczeń wykazały, że dla rozpatrywanej geometrii przedpaleniska cyklonowego istnieje możliwość sterowania przepływem gazu oraz pyłu węglowego. Potwierdza to analiza koncentracji paliwa na ściankach oraz w osi przedpaleniska. Koncepcja zastosowania wewnętrznego nurnika przyczyniła się do poprawy przepływu paliwa z komory PC2 do PC1, tworząc strefę przepływu pomiędzy nurnikiem a ścianką komory. Nurnik wewnętrzny w znacznym stopniu wyeliminował również unos drobnych frakcji paliwa w osi przedpaleniska z komory PC1 do PC2.

EN

This paperpresents the conceptofa vertical cyclone furnace forthe oxycombustionofpulverized coal with liquid slag discharge. The furnace may either become an integral part of the PC boiler or be operated independently. The proposed furnace provides the conditions for separate combustion ofthe fuel volatiles and the fixed carbon residue. For this purpose, the furnace consists of two sections: the lower one, called PC1 and devoted to the combustion of the fixed carbon; and the upper one, PC2, where the combustion of the volatiles may occur. The results of the numerical calculations focused on the determination of the gas and fuel velocities in the furnace indicated that the variation in gas velocities at the outlet cross-section of the nozzles of section PC1 offers the possibility to control and adjust over a wide range the hydrodynamics of the gas and fuel flows in the upper section, PC2. This finding is also confirmed by the distribution of the concentration of fuel particles at the furnace walls and in the interior. The results of the calculations also indicated that the application of an internal ram helped to improve the structure of the fuel flow between sections PC2 and PC1, particularly in the vicinity of the furnace walls. Through the application of a ram, it was also possible to minimize the carryover of fine fuel particles from section PC1 to PC2.

19

Analiza spalania pyłu węglowego w przedpalenisku cyklonowym

Zarzycki R., Kratofil M., Pawłowski D., Ścisłowska M., Kobyłecki R., Bis Z.

Polityka Energetyczna

|

2013

|

T. 16, z. 3

313--324

PL

W artykule przedstawiono nowatorską koncepcję realizacji procesu spalania pyłu węglowego w przedpalenisku cyklonowym. Projekt przedpaleniska cyklonowego oraz przedstawione w pracy obliczenia numeryczne spalania pyłu węglowego zrealizowano w ramach Programu Strategicznego „Zaawansowane Technologie Pozyskiwania Energii". Koncepcja przedpaleniska umożliwia odrębne spalanie części lotnych i produktów zgazowania węgla oraz pozostałości koksowej. Taka realizacja procesu spalania pozwala na zmniejszenie obciążenia cieplnego komory przedpaleniska cyklonowego i umożliwia stosunkowo proste zabudowanie go w istniejącym lub nowo projektowanym kotle pyłowym, pozwalając jednocześnie na uzyskanie w przedpalenisku wysokich temperatur wymaganych ze względu na konieczność topnienia popiołu oraz umożliwiając redukcję emisji NOx w porównaniu do „klasycznego" spalania w atmosferze powietrza. W przypadku oxyspalania pyłu węglowego spaliny opuszczające komorę spalania przedpaleniska cyklonowego charakteryzują się wysoką koncentracją CO2, co jest korzystne ze względu na realizację procesów jego wychwytu i separacji. Przedstawione w pracy wyniki obliczeń numerycznych zawirowanego, wielofazowego przepływu ze spalaniem potwierdziły możliwości realizacji zakładanego rozdzielenia procesu spalania części lotnych i pozostałości koksowej, wskazując także dodatkowo na możliwość prowadzenia w przedpalenisku procesu zgazowania węgla.

EN

This paper presents a novel concept for the process of combustion of pulverized coal in a cyclone furnace. It offers the possibility of separate combustion of fuel volatiles and fixed carbon. This implementation allows for a reduction in the specific heat load in the furnace chamber and also for a coupling of the cyclone furnace both to the existing as well as to newly erected pulverized combustors. Compared to 'standard' air combustion, the oxycombustion process realized in the designed furnace provides sufficient conditions for melting of the fuel ash and for a reduction in emissions of NOx. Since the flue gases at the outlet of the cyclone furnace contain a significant amount of CO2, the carbon dioxide may quite easily be separated and transported to CO2 storage facilities. The numerical calculations of the multiphase swirl flow combustion confirmed the advantages of the proposed furnace design and indicated favourable conditions for the coal gasification process.

20

Carbonization of biomass – an efficient tool to decrease the emission of CO2

Kobyłecki R., Ścisłowska M., Bis Z.

Archives of Thermodynamics

|

2013

|

Vol. 34, no. 3

185--195

EN

The paper presents the results and analysis of biomass processing in order to provide the conditions for the most profitable use of the biomass in modern and efficient power generation systems with particular attention put on the decrease of the emission of carbon dioxide (CO2) and no need to develop carbon capture and storage plants. The promising concept of CO2 storage via the production of biochar and the advantages of its application as a promising carbon sink is also presented and the results are supported by authors’ own experimental data. The idea enables the production of electricity, as well as (optionally) heat and cold from the thermal treatment of biomass with simultaneous storage of the CO2 in a stable and environmentally-friendly way. The key part of the process is run in a specially-designed reactor where the biomass is heated up in the absence of oxygen. The evolved volatile matter is used to produce heat/cold and electricity while the remaining solid product (almost completely dry residue) is sequestrated in soil. The results indicate that in order to reduce the emission of CO2 the biomass should rather be 'cut and char' than just 'cut and burn', particularly that the charred biomass may also become a significant source of nutrients for the plants after sequestration in soil.