Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Doświadczenia z tlenowego współspalania osadów ściekowych z węglem w cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej

Bień J. D., Bień B., Czakiert T.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 2

433--442

PL

Termiczne metody unieszkodliwiania komunalnych osadów ściekowych ze względu na uwarunkowania prawne i techniczne stały się jedną z popularnych form zagospodarowania osadów w Polsce. Proces ten realizowany jest albo poprzez termiczne suszenie osadów do postaci granulek o wysokiej zawartości suchej masy albo poprzez poddanie spalaniu w reaktorach, w tym głównie pracujących w technologii fluidalnej. Obecnie w Polsce funkcjonuje 11 monospalarni o całkowitej przepustowości 160 tys. Mg s.m./rok. Proces spalania w tych obiektach prowadzony jest w atmosferze powietrza, przyczyniając się do znaczących emisji między innymi gazów cieplarnianych. Stąd celem autorów było przeprowadzenie badań współspalania osadów ściekowych z węglem w technologii spalania tlenowego. Badania wykonano na stanowisku wielkolaboratoryjnym pracującym w układzie cyrkulacyjnej warstwy fluidalnej o mocy 0,1 MW mocy cieplnej. Badania procesu spalania mieszanek węglowych o 50, 30 i 10 % udziale masowym osadów przeprowadzono w mieszaninie modyfikowanej o zmiennym udziale tlenu o udziale objętościowym z zakresu od 21 do 30 %. Prowadzono badania emisji zanieczyszczeń, w tym CO2, CO, SO2, SO3, H2S, NO2, NO, N2O, NH3, HCN.

EN

On the basis of formal and legal conditions sewage sludge utilization by thermal methods has become one of basic methods of sewage sludge management in Poland in recent years. It should be noted that currently in Poland there are 11 mono-incinerators with the total processing capability of 160,000 Mg d.m./year. The process of sludge incineration in these facilities occurs through conventional combustion under conditions of air atmosphere. However, the change in combustion atmosphere involving the replacement of air with the mixture of oxygen and carbon dioxide, where the concentration of oxygen is higher than in air is an interesting technology for reducing CO2 emissions. Other benefit is a reduction in NOx emissions resulting from a substitute of N2 by CO2. It is predicted that the implementation of oxy-fuel technique in connection with circulating fluidized bed technology is a good solution for treatment of wide range of fuels including sewage sludge due to both techniques’ advantages. Oxy-fuel co-combustion of municipal dried sewage sludge and coal was conducted to observe the combustion characteristics as well as pollutant emissions generated under different oxygen injection rate in oxyfuel atmosphere in 0.1 MWth CFB reactor. As a feed gas a mixture of oxygen and carbon dioxide was used. Oxygen concentration in a feed gas varied from 21 to 30 % per volume. The combustion temperature was not fixed since it was a resulting parameter mostly from calorific value of different fuel components and oxygen supplied to the riser. The following blending ratios of sewage sludge to coal were chosen: 50, 30 and 10 %. Flue gas components were on-line measured by a gas analyzer, determining CO2, CO, SO2, SO3, NO2, NO, N2O, NH3, HCN concentrations by non-dispersive infrared absorption. The experimental results showed a strong influence of oxygen concentration on temperature in the combustion chamber during sewage sludge utilization. To realize which component in a flue gas played a main role the conversion ratios of sulfur and nitrogen contained in blending fuel to NO, NO2, N2O, NH3, HCN, SO2, SO3 and H2S were obtained. The values of sulfur conversion ratio to sulfur dioxide were relatively high and exceeded the level of 80 % under oxy-fuel conditions. What’s interesting conversion to SO3 was negligible. In the case of nitrogen conversion ratio remained low in the whole range of investigated conditions.

2

Symulacje numeryczne spalania biomasy w pętli chemicznej

Żyłka A., Krzywański J., Czakiert T., Idziak K., Sosnowski M., Grabowska K., Nowak W.

Rynek Energii

|

2017

|

Nr 6

65--72

PL

W pracy zaprezentowano model procesu fluidalnego spalania biomasy w pętli chemicznej. Symulacje wykonano za pomocą symulatora CeSFaMB umożliwiającego modelowanie procesu konwersji paliw w pęcherzowej i cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej. Cechą charakterystyczną technologii spalania w pętli chemicznej (CLC) jest zastosowanie stałych nośników tlenu, które poddawane są naprzemiennym procesom utleniania w reaktorze powietrznym i redukcji w reaktorze paliwowym. W omawianej pracy nośnikiem tlenu jest ilmenit. W artykule zaprezentowano badania modelowe wpływu prędkości gazu w reaktorze paliwowym na podstawowe parametry pracy analizowanego układu CLC podczas spalania biomasy (zrębki drzewne). Opracowany 1.5D model zwalidowano w oparciu o wyniki z eksperymentu przeprowadzonego na stanowisku badawczym do fluidalnego spalania paliw stałych w pętli chemicznej (FB-CLC-SF), znajdującego się w Instytucie Zaawansowanych Technologii Energetycznych Politechniki Częstochowskiej.

EN

This paper presents a model of fluidized bed combustion process of biomass in chemical looping system. The simulations were made using the CeSFaMB simulator which allows modeling of the conversion process in the bubbling and circulating fluidized bed. The use of oxygen carriers is a characteristic feature of CLC technology. The oxygen carriers are subjected to oxidation and reduction processes in the air reactor and fuel reactor, respectively. In this work the ilmenite is used as oxygen carrier. The 1.5D CLC model was validated on results from an experiment carried out at the Fluidized Bed - Chemical Looping Combustion of Solid Fuel (FB-CLC-SF) unit. The FB-CLC-SF unit is located in Institute of Advanced Energy Technologies at the Czestochowa University of Technology, Poland.

3

Stan rozwoju technologii spalania tlenowego

Czakiert T.

Rynek Energii

|

2017

|

Nr 6

60--64

PL

W artykule zaprezentowano aktualny status technologii tlenowego spalania (ang. oxy-fuel combustion), realizowanego w atmosferycznych paleniskach pyłowych i fluidalnych z wykorzystaniem paliw stałych. Wskazane zostały słabe i mocne strony dyskutowanego rozwiązania. Jednocześnie określono stan rozwoju technologii towarzyszących spalaniu tlenowemu, odnoszący się przede wszystkim do procesów separacji powietrza i wychwytu CO2. Wspomniano także rolę recyrkulacji spalin. Zwrócono również uwagę na możliwości zmniejszenia potrzeb własnych, stanowiących główne ograniczenie dla komercjalizacji omawianej technologii. Ostatecznie wskazane zostały pespektywy dalszego rozwoju omawianej technologii.

EN

The paper deals with a current development of oxy-fuel combustion technology, which can be performed in both pulverized- and fluidized bed boilers fired with solid fuels. The strong and weak points of this technology are discussed. Moreover, the issues associated with air separation, CO2 capture and other related processes are also analyzed in this paper. The important role of flue gas recirculation is mentioned as well. Furthermore, the possibilities to reduce the energy penalty are proposed, which is a key factor that limits the competitiveness of this technology on the energy market. Finally, the prospects of further development of the oxy-fuel combustion technology are considered.

4

Emissions of CO2, CO, NOx and N2O from dried lignite combustion in oxygen-enriched O2/CO2 atmospheres in a circulating ﬂuidized bed boiler

Krzywański J., Czakiert T., Muskała W., Nowak W., Pacyna J.

Transactions of the Institute of Fluid-Flow Machinery

|

2016

|

nr 132

71--85

EN

The paper presents the idea of oxygen-enhanced dried lignite combustion in a circulating ﬂuidized bed (CFB) boiler as it gives a possibility of reduction of gaseous pollutants emissions. Calculations were conducted using one-dimensional model, which describes crucial processes associated with combustion of solid fuels under circulating ﬂuidized bed conditions, e.g., hydrodynamics of bed material, fuel devolatilization, volatiles and char combustion and heat transfer. The paper is focused on CO2, CO, NOx and N2O emissions from a 670 t/h CFB boiler during dried lignite combustion in O2/CO2 atmosphere. The dependence of the gaseous pollutants’ emissions on oxygen fraction in an inlet gas as well as moisture content in lignite were studied. The oxygen fraction was increased from 21 to 30% vol., whereas moisture content was decreased from 43.5 to 10% – simulating fuel pre-drying. A case study considers solution when process is run with recirculation of CO2. The obtained results was compared to the case where CO2 is not recycled.

5

Modelowanie procesu fluidalnego spalania paliw stałych w pętli chemicznej

Żyłka A., Krzywański J., Czakiert T., Kulicki K., Jankowska S., Nowak W.

Rynek Energii

|

2016

|

Nr 1

75--79

PL

Praca dotyczy modelowania procesu fluidalnego spalania paliw stałych w pętli chemicznej z zastosowaniem specjalistycznego kodu komputerowego CeSFaMB. Zaprezentowane w artykule symulacje numeryczne ograniczono wy-łącznie do oceny pracy układu fluidalnego. Ponadto wyniki symulacji numerycznych porównano z wynikami uzyskanymi na drodze eksperymentu przeprowadzonego na zimnym modelu FB-CLC-SF, znajdującym się w Instytucie Zaawansowanych Technologii Energetycznych Politechniki Częstochowskiej. Badania zrealizowano w ramach Polsko - Norweskiego projektu badawczego NewLoop „Innowacyjna metoda spalania paliw stałych wykorzystująca tlenkowe pętle chemiczne”. Ze względu na początkowy etap modelowania z wykorzystaniem kodu komputerowego CeSFaMB artykuł przedstawia wyniki symulacji wyłącznie dla komory powietrznej.

EN

This paper presents a Computational Fluid Dynamics model for Chemical Looping Combustion process of solid fuels in fluidized test rig by using specialized commercial software CeSFaMB - Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment. The numerical simulations focused on the evaluation of operation the fluidized bed system. The results of simulation model were compared with the measurements obtained on the cold model of FB-CLC-SF unit, which is located in Institute of Advanced Energy Technologies, Czestochowa University of Technology, Poland. The study are implemented within the framework of the Polish-Norwegian Research Programme NewLoop: „Innovative Idea for Combustion of Solid Fuels via Chemical Looping Technology”. The modeling stage by using CeSFaMB software has started recently. Due to the short duration of new stage the full simulation is not over yet. Therefore, this work contains only the results of simulation for the air chamber.

6

Charakterystyka pracy zimnego modelu układu fluidalnego spalania w pętli chemicznej

Kulicki K., Czakiert T., Żyłka A., Jankowska S., Krzywański J., Nowakowski W.

Rynek Energii

|

2015

|

Nr 6

35--40

PL

Technologia spalania w układach fluidalnych wykorzystujących pętlę chemiczną to efektywny sposób wytwarzania energii przy jednoczesnym osiągnięciu możliwie wysokiego stężenia CO2 w gazach wylotowych. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie bardzo wysokiej sprawności procesu wychwytu CO2 ze spalin. Ważnym elementem procesu który zachodzi w takich układach są nośniki tlenu, zwykle tlenki metali, które są źródłem tlenu w reakcjach spalania. Praca prezentuje rozwiązania konstrukcyjne reaktora oraz optymalne warunki procesowe, które umożliwiają osiągnięcie efektywnego i stabilnego procesu fluidyzacji stanowiącego podłoże dla wysokosprawnego spalania paliwa oraz regeneracji stałych nośników tlenu. W trakcie badań wykorzystano zimny układ fluidalny modelujący reaktor z pętlą chemiczną. Model został wykonany z transparentnego materiału w celu obserwacji zachodzących w nim procesów. Głównymi elementami konstrukcji są komora paleniskowa i komora regeneracyjna. Badania prowadzono w atmosferze powietrza, przy użyciu mikrokulek szklanych. Na podstawie uzyskanie wyników badań planowane jest wybudowanie gorącego reaktora fluidalnego do spalana w pętli chemicznej o mocy 5kW.

EN

Chemical Looping Combustion (CLC) in fluidized bed reactors is an effective technology of energy production which achieves relatively high concentration of CO2 in exhaust gases. Therefore, it is possible to use CLC for the carbon capture and storage. Oxygen carrier (e.g. metal oxide) is a key element in the CLC, this is the source of oxygen in combustion process. The aim of the study was to determine the optimal operating conditions for the system constructed of two fluidized beds reactors, that is a cold model facility for fluidizing bed combustion process of solid fuels in chemical looping combustion. The facility was made of transparent material. The cold model facility consists of two interconnected reactors with fluidized beds, one of them is the air reactor, whereas the second is the fuel reactor. Research was carried out in an air atmosphere, using glass microspheres. The findings will allow to build a hot model facility and continue the research.

7

The influence of flow rate of the gas in the combustion chamber on oxy-combustion process of coal in atmospheric furnace with circulating fluidized bed

Jankowska S., Czakiert T., Krawczyk G., Jesionowski Ł., Borecki P., Nowak W.

Archivum Combustionis

|

2015

|

Vol. 35 nr 1

41--50

EN

Studies on combustible matter conversion during oxy-fuel combustion in circulating fluidized bed (CFB) environment are presented. A small pilot-scale CFB facility has been retrofitted to be ready for operation in an oxy-fuel regime, which means elevated partial pressure of oxygen in a gaseous atmosphere of O2/CO2. Maximum thermal load of the unit is estimated at 0.1MW. The unit is fired with polish bituminous coal. The paper is focused on carbon, combustible sulfur and fuel-N behavior in combustion chamber that runs under oxy-fuel CFB conditions. The analysis is based on in-furnace sampling of flue gas and on calculations of carbon, sulfur and nitrogen conversion ratios. The flow rate of the gas in the combustion chamber was the variable parameter of the process. The parameter change influenced distribution of particle concentration in fluidized bed material and the temperature distribution (along) the combustion chamber. Furthermore, it influenced the residence time of fuel particles in the combustion zone, and finally was reflected in the composition of flue gases. Measurement of flue gas composition was carried out on four levels of the combustion chamber, allowing to track the progress of the conversion of elemental carbon, sulfur combustible and fuel-nitrogen along the height of the combustion chamber. The described investigations are a part of the core work scheduled in the project “Advanced Technologies for Energy Generation: Oxy-combustion technology for PC and FBC boilers with CO2 capture” funded by the National Centre for Research & Development in Poland as well as supported by power industry.

8

Spalanie tlenowe dla kotłów pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO2 - osiągnięcia w projekcie strategicznym NCBR

Czakiert T., Nowak W.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2014

|

z. 86 [290], nr 2

175--181

PL

Spalanie tlenowe jest tematem działań prowadzonych w ramach Strategicznego Programu Badań Naukowych i Prac Rozwojowych „Zaawansowane technologie pozyskiwania energii” w Zadaniu Badawczym nr 2 „Opracowanie technologii spalania tlenowego dla kotłów pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO2”. W projekcie rozwijana jest jedna z technologii umożliwiających radykalne ograniczenie emisji CO2 do atmosfery z dużych źródeł stacjonarnych, tj. spalanie tlenowe. Realizowane prace biorą pod uwagę różne typy palenisk, mianowicie kocioł pyłowy (PC), kocioł fluidalny z warstwą cyrkulacyjną (CFB) oraz ciśnieniowy reaktor CFB. Ponadto, prace uwzględniają pozostałe układy nierozerwalnie związane z technologią spalania tlenowego, tj. układ separacji powietrza oraz układ do czyszczenia CO2. Szeroko zakrojone badania w tym zakresie obejmują m.in. adsorpcyjne metody frakcjonowania powietrza i wydzielania CO2 ze spalin oraz separację na membranach tlenowych. Wybrane instalacje wybudowane zostały w formie mobilnych laboratoriów, umożliwiających ich integrację z rzeczywistymi obiektami kotłowymi. Celem prowadzonych prac jest opracowanie wytycznych dla obiektu demonstracyjnego, uwzględniającego wytypowaną w wyniku realizacji projektu technologię spalania węgla, jak również wskazanie racjonalnie uzasadnionych lokalizacji dla tego rodzaju przedsięwzięcia na terenie naszego kraju. Szczegółowa rozważana jest również opcja retrofitu starszych bloków energetycznych, uwzględniająca przystosowanie modernizowanego obiektu do realizacji spalania tlenowego.

EN

Oxy-combustion is a subject of comprehensive studies carried out within the confines of Research and Development Strategic Program “Advanced Technologies for Energy Generation” – Project no. 2 “Oxy-combustion technology for PC and FBC boilers with CO2 capture”, which is supported by the National Centre for Research and Development (NCBR) in Poland. - In the project the oxygen combustion as one of the technologies enabling radical reduction of CO2 emissions from large stationary sources is developed. The studies take into consideration the different types of furnaces, namely pulverized-fuel boiler (PC), fluidized-bed boiler (CFB) and CFB pressure reactor. Furthermore, the study considered the others inextricably linked systems to oxygen combustion technology, such as air separation system and a system for CO2 purification. Selected plants were built in the form of mobile laboratories, enabling their integration with real boiler objects. The aim of this work is to develop guidelines for the demonstrative object, taking into account selected by the project coal combustion technology, and an efficient indication of the well-grounded location for this kind of enterprise in our country. Option of retrofitting older power units, taking into account adaptation of modernized object to oxygen combustion is also considered.

9

The Effect of Oxygen Staging on Nitrogen Conversion in Oxy-Fuel CFB Environment

Jankowska S., Czakiert T., Krawczyk G., Borecki P., Jesionowski Ł., Nowak W.

Chemical and Process Engineering

|

2014

|

Vol. 35, nr 4

489--496

EN

This paper presents a study on nitrogen conversion in oxy-fuel coal combustion in a pilot scale CFB 0.1 MWth facility. The paper is focused on fuel-N behaviour in the combustion chamber when the combustion process is accomplished under oxy-fuel CFB conditions. The analysis is based on infurnace sampling of flue gas and calculations of the conversion ratios of fuel-nitrogen (fuel-N) to NO, NO2, N2O, NH3 and HCN. For the tests, O2/CO2 mixtures with the oxygen content of 21 vol.% (primary gas) and with the oxygen content varied from 21 to 35 vol.% (secondary gas), were used as the fluidising gas. Measurements were carried out in 4 control points located along the combustion chamber: 0.43 m, 1.45 m, 2.50 m and 4.88 m. Results presented below indicate that an increased oxygen concentration in the higher part of the combustion chamber has strong influence on the behaviour of fuel based nitrogen compounds.

10

Spalanie tlenowe w układach z kotłami PC, CFB i PCFB

Czakiert T., Nowak W.

Energetyka

|

2013

|

nr 11

787--790

PL

Spalanie tlenowe stanowi aktualnie przedmiot szczegółowych badań eksperymentalnych oraz analiz techniczno-ekonomicznych prowadzonych w jednym z czterech Zadań Badawczych pt. „Opracowanie technologii spalania tlenowego dla kotłów pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO2”, realizowanych w ramach Strategicznego Programu Badań Naukowych i Prac Rozwojowych „Zaawansowane technologie pozyskiwania energii”, współfinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR). Szeroki zakres prowadzonych prac obejmuje przede wszystkim: badania podstawowe i procesów jednostkowych w skali laboratoryjnej, badania technologiczne w skali małej – pilotowej, jak również zagadnienia dotyczące produkcji tlenu oraz doczyszczania pozyskanego dwutlenku węgla. Kompleksowe potraktowanie procesów składowych i układów je realizujących doprowadzić ma ostatecznie do opracowania wstępnego studium wykonalności bloku energetycznego opartego na kotle realizującym spalanie tlenowe. Prowadzone prace wyłonić mają również jedną z trzech analizowanych w projekcie technologii spalania węgla, tj. PC (spalanie pyłu węglowego), CFB (spalanie w układzie atmosferycznym z cyrkulacyjną warstwą fluidalną) oraz PCFB (spalanie w reaktorze ciśnieniowym z cyrkulacyjną warstwą fluidalną), która zostanie zarekomendowana do skojarzenia z technologią spalania tlenowego. Jednym z ważniejszych zagadnień poddanych dyskusji w ramach niniejszego projektu jest także ocena możliwości adaptacyjnych częściowo wyeksploatowanych oraz przewidzianych w programie derogacji starszych jednostek wytwórczych do realizacji spalania tlenowego, co mogłoby stanowić opcję dla modernizacji oraz odbudowy mocy w krajowym systemie energetycznym. Tym samym zakłada się, że wyniki badań i analiz prowadzonych w Zadaniu Badawczym nr 2 staną się szczególnie użyteczne na etapie podejmowania decyzji, co do kierunku dalszego rozwoju czystych technologii węglowych w Polsce.

EN

Oxy-combustion is actually a subject of detailed experimental studies as well as of technical and economic analyses being carried on as one of the four Research Tasks - Project No 2 entitled “Oxy-combustion technology for PC and FBC boilers with CO2 capture” and realized within the frames of the Research and Development Strategic Program “Advanced Technologies for Energy Generation” supported by the National Centre for Research and Development (NCBR) in Poland. The broad range of investigations includes first of all basic investigations and specific processes on a bench scale, technology research on a pilot scale as well as the problems concerning oxygen production and purification of the obtained CO2. Complex handling of constituent processes and their realizing systems is to finally lead to elaboration of a feasibility study for an oxyfuel power unit with CCS. The investigations are also to help select one of the three analyzed in this project coal combustion technologies i.e. PC (pulverized coal combustion), CFB (circulating fluidized bed) and PCFB (pressurized circulating fluidized bed) that eventually will be recommended for oxyfuel combustion. One of the more important problems, brought up for discussion in the frames of this project, is also the estimation of adaptive abilities of the part-worn older power units intended in the derogation program to realize oxyfuel combustion what in turn could become an option for power restoring and modernization of the Polish power system. It is also assumed that the results and analyses carried out in the Project No 2 will become especially helpful at the stage of making decisions concerning further development of clean coal technologies in Poland.

11

Analiza procesu współspalania węgla i peletów ze słomy w warunkach cyrkulacyjnej warstwy fluidalnej w skali pilotowej

Czakiert T., Borecki P., Krawczyk G., Jesionowski Ł., Jankowska S., Nowak W.

Archiwum Spalania

|

2012

|

Vol. 12, nr 3

127--135

PL

W pracy zostały przedstawione wyniki badań w zakresie współspalania węgla brunatnego z peletem ze słomy. Pomiary prowadzone były w skali małejpilotowej, na instalacji z cyrkulacyjną warstwą fluidalną. Szczegółowej analizie poddano wyniki emisji zanieczyszczeń gazowych (SO2, NO, NO2, N2O, CO oraz HCl i HF). Dużą uwagę skupiono również na przebiegu procesu odsiarczania spalin, prowadzonym z wykorzystaniem mączki kamienia wapiennego. Odniesiono się również do wykonanych analiz chemicznych popiołu. Ponadto, omówiono warunki procesowe, w tym szczególnie warunki termiczne panujące w komorze paleniskowej. Ostatecznie, uzyskane wyniki badań zostały skonfrontowane z wynikami pomiarów przeprowadzonych podczas spalania samego węgla, które w dyskusji nad zebranym materiałem potraktowane zostały jako punkt odniesienia. Stwierdzono między innymi istotne zmniejszenie emisji SO2, przy jednoczesnym spadku zapotrzebowania na sorbent. Najsilniejszy wpływ dodatku peletów na parametry emisyjne odnotowano dla N2O. Pozostałe wyniki nie wskazują jednoznacznie na ryzyko wystąpienia większych problemów natury eksploatacyjnych, podczas fluidalnego współspalania obu paliw w analizowanych proporcjach.

EN

This paper presents study on co-firing of brown coal with straw pellet. Measurements were conducted in a small pilot-scale, on circulating fluidized bed (CFB) facility. Detailed analysis was carried out on flue gas emissions (SO2, NO, NO2, N2O, CO, HCl and HF). Attention was also focused on desulphurization process, which runs with the use of limestone. Chemical analyses of ash were also referred to. Furthermore, the operating conditions were described, where the emphasis was put on thermal conditions inside combustion chamber. Finally, obtained results were compared with the results of coal combustion, which were treated as a reference point in this study. Significant decrease in SO2 emission was observed, along with the drop of sorbent demand. The strongest influence of pellets addition on emission was observed for N2O. Further results do not unequivocally indicate the risk with boiler operation, while combustion of both fuels in analyzed ratio under CFB conditions.

12

The research of cfb boiler operation for oxygen-enhanced dried lignite combustion

Muskała W., Krzywański J., Czakiert T., Nowak W.

Rynek Energii

|

2011

|

nr 1

172-176

EN

The paper presents the research of CFB boiler operation for oxygen-enhanced dried lignite combustion. The model covers heat transfer between fluidized bed, membrane-walls and superheaters. It describes CO, SO2 NOX and N2O emissions during solid fuel combustion in CFB boilers. The results show that combustion in an oxygen-enriched atmosphere causes an increase in the adiabatic temperature. The variation in the heat duty is the result of the changes in the temperature distribution in the combustion chamber. The combustion in oxygen-enhanced conditions generally leads to reducing the emissions of CO and NOx and N2O due to reduced volume of flue gas. The maximum oxygen content for oxygen-enhanced combustion in O2/N2 conditions should not exceed 40%, however, the maximum drying the maximum extent of fuel drying should not be higher than 50% of the initial moisture content in an examined lignite.

PL

W pracy przeprowadzono analizę warunków cieplno przepływowych w układach fluidalnych zasilanych niestandardowymi mieszankami gazowymi. W modelu uwzględniono warunki tworzenia się CO, SO2 NOX oraz N2O. W wyniku analizy problemu stwierdzono, że spalanie w atmosferach wzbogaconych w tlen powoduje wzrost temperatury adiabatycznej spalania, czego naturalnym następstwem jest zróżnicowanie rozdziału ciepła przejętego przez powierzchnie ogrzewalne kotła oraz generalnie obniżenie emisji CO oraz NOX i N2O, głównie za sprawą obniżenia strumienia spalin niosących ze sobą te składniki. Także analiza dotychczasowych wyników symulacji numerycznych procesu pozwala stwierdzić, że maksymalny udział tlenu w mieszaninach zarówno O2/N2 jak również O2/CO2 nie powinien przekraczać 40 %, natomiast maksymalne podsuszenie paliwa nie powinno przekraczać około 50 % wilgoci w nim zawartej.

13

Spalanie w atmosferach modyfikowanych O2 i CO2

Muskała W., Krzywański J., Czakiert T., Sekret R., Nowak W.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2008

|

Vol. 323, z. 60

177-178

EN

The paper is focused on the idea of introduction of oxygen/carbon dioxide -modified atmospheres to large-scale CFB boilers. The following advantages can be found for this technology: reduction of pollutant emission, increase in efficiency of CO2 separation from the exhaust gases results from higher concentration of carbon dioxide in exhausts, lower chimney loss due to reduction in volume of flue gases, limitation of the combustion chamber dimensions. On the other hand, the main barrier for this strategy is still high cost of oxygen production. It should be also mentioned here, that only few papers with the results from investigations in the field of oxygen-enriched combustion of solid fuels have been published so far. Hence, there is a real need to comprehend and develop this technology.

14

Modelowanie procesu spalania w atmosferach modyfikowanych O2 i CO2

Muskała W., Krzywański J., Czakiert T., Sekret R., Nowak W.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2008

|

Vol. 323, z. 60

175-176

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych dla kotła CWF (Cyrkulacyjna Warstwa Fluidalna) 670 t/h. Obliczenia obejmują prace kotła w warunkach doprowadzenia do procesu spalania powietrza atmosferycznego wzbogaconego w tlen oraz drugi, w którym do procesu spalania doprowadzana jest mieszanka tlenowa z CO2, o różnych udziałach tlenu bez udziału azotu. Dla każdego z wyżej przedstawionych przypadków wykonano obliczenia symulacyjne przy różnych udziałach tlenu w doprowadzonej do procesu spalania mieszaninie, w oparciu o sformułowany układ różniczkowych równań bilansowych rozwiązywanych metodą Runge-Kutty IV rzędu.

EN

The results of numerical computations for CFB boiler of 670 t/h are shown in this paper. The calculations have been carried out for two different conditions, i.e. socalled oxy-combustion where gas mixtures are based on O2 and N2, and another, N2-free process where combustion run in atmosphere of O2-CO2, with different fraction of oxygen in both cases. Compared to conventional air-combustion, two crucial differences are taken into consideration in this paper: reduced amount of flue gases for nitrogen-free & oxygen-enriched environments and change of heat distribution inside combustion chamber following from increase in adiabatic temperature.

15

Spalanie w atmosferach modyfikowanych tlenem kierunkiem rozwoju dla kotłów CWF

Czakiert T., Nowak W., Bis Z.

Energetyka

|

2008

|

nr 10

713-718

PL

Przedstawiono technikę spalania w atmosferach wzbogaconych tlenem (AWT) i możliwości jej adaptacji w warunkach cyrkulacyjnej warstwy fluidalnej. Omówiono również procesy towarzyszące technologii AWT. Zaproponowano także dwie koncepcje organizacji procesu ze wskazaniem korzyści i potencjalnych problemów.

EN

Presented is technology of combustion in oxygen enriched atmospheres (OEA) as well as possibilities of its adaptation in conditions of circulating fluidized bed. Discussed are processes accompanying the OEA technology. Proposed are two ideas concerning organisation of the process including description of advantages and potential problems.

16

Spalanie w atmosferach modyfikowanych O2 i CO2

Muskała W., Krzywański J., Czakiert T., Sekret R., Nowak W.

Energetyka

|

2008

|

nr 10

669-671

PL

Omówiono przebieg procesów spalania w atmosferze tlenu i dwutlenku węgla. Stwierdzono, że w ich wyniku uzyskuje się wiele korzyści wynikających z modyfikacji samego procesu spalania jak i niższej emisji substancji szkodliwych wytwarzających się w trakcie tego procesu. Wskazano, że podstawową przeszkodą w upowszechnieniu technologii spalania w tlenie są wysokie koszty uzyskiwania czystego tlenu. Jest wiele metod separacji tlenu z powietrza, do których można zaliczyć: metody kriogeniczne, absorpcyjne, adsorpcyjne (TSA, PSA, TPSA, VSA), metoda membranowa OTM (Oxygen transport membrane). Procesy te są jednak jeszcze mało wydajne i co za tym idzie cena jednostkowa czystego tlenu jest ciągle wysoka.

EN

Discussed is the course of combustion processes in the atmosphere of oxygen and carbon dioxide. Ascertained is that as a result many advantages are achieved arising from modification of combustion process itself as well as from lower emission of harmful substances produced during the course of this process. Indicated is that the main obstacle in widespreading of oxygen combustion technology are high costs of pure oxygen obtaining. There are many methods of separating oxygen from the air like criogenic, absorption, adsorption (TSA, PSA, TPSA, VSA) and OTM (Oxygen Transport Membrane) methods but all these processes are not efficient enough so the unit cost of pure oxygen is still very high.

17

Spalanie węgla w tlenie

Nowak W., Czakiert T.

Karbo

|

2007

|

Nr 2

103-108

PL

Rozwój technologii bezemisyjnych stanowi kluczowy element w globalnej redukcji gazów cieplarnianych o 50-60 % rozpatrywany w długim czasie. Aby więc nowoczesne technologie energetyczne mogły sprostać zaostrzającym się wymaganiom ekologicznym, zwłaszcza w pod kątem CO2, powstają nowe koncepcje siłowni, w których wykorzystuje się innowacyjne rozwiązania, jak wychwytywanie CO2 ze spalin czy spalanie w tlenie. W artykule zaprezentowano wybrane aspekty spalania węgla w tlenie.

EN

The development of zero emission power plants is vital for achieving major 50-60 % long term reductions in greenhouse gas emissions. Thus in order to fulfill stringent environmental standards, in particular in emissions of CO2, a new concepts of power plants are developed in which such innovative aspects like CO2 capture from flue gases and oxy-combustion are used. The paper presents selected aspects of oxy combustion of coal.

18

Wpływ atmosfery wzbogaconej tlenem na emisję NOx z procesu fluidalnego spalania w warstwie cyrkulacyjnej

Czakiert T., Bis Z., Muskała W., Nowak W.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2006

|

Vol. 315, z. 56

103-109

PL

Omówiono badania emisji NOx z procesu spalania w atmosferach wzbogaconych tlenem w warunkach cyrkulacyjnej warstwy fluidalnej.

EN

Paper deals with NOX emissions form oxygen-enriched combustion carried out under circulating fluidized bed conditions.

19

Fluidalne spalanie węgla w atmosferze wzbogaconej tlenem

Bis Z., Czakiert T.

Polityka Energetyczna

|

2006

|

T. 9, z. spec.

329-342

PL

W artykule przedstawiono podstawowe założenia procesu spalania paliw w warstwie fluidalnej w atmosferze wzbogaconej tlenem. Dokonano oceny wpływu tego procesu na zmiany sprawności wytwarzania energii elektrycznej, podkreślając negatywne i pozytywne aspekty tej technologii. Przedstawiono zasadnicze wyniki laboratoryjnych badań tego procesu w stanowisku z cyrkulacyjną warstwą fluidalną, poświęcone analizie emisji związków siarki i azotu. Wykazano, że wzrost stężenia tlenu poprawia warunki konwersji siarki do SO2,

EN

The paper includes basic information concerning the combustion of solid fuels in fluidized bed boilers at oxygen-enriched atmosphere. Some basic calculations of the process efficiency were conducted, and some lab-scale experimental results of the emission of nitrogen and sulfur at various oxygen concentration and composition of the gaseous substrates were given.

20

Badania doświadczalne fluidalnego spalania węgla brunatnego w atmosferze wzbogaconej tlenem

Czakiert T.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2005

|

T. 26, z. 4

831-845

PL

Badano proces spalania węgla w reaktorze z cyrkulacyjną warstwą fluidalną (CWF) w warunkach zwiększonego stężenia tlenu w zależności od temperatury oraz obciążenia masowego komory paleniskowej. Badania przeprowadzono w skali laboratoryjnej na stanowisku doświadczalnym z cyrkulacyjną warstwą fluidalną.

EN

The study of the combustion process carried out in an oxygen-enriched atmosphere in a circulating fluidized bed (CFB) combustor is presented. The experiments were focused on the fuel behaviour at various temperatures and fuel loads in the combustion chamber. The tests were performed in a laboratory-scale CFB combustor.