Najbardziej uciążliwymi gazowymi zanieczyszczeniami powietrza atmosferycznego są tlenki azotu NOx (NO i NO2) i dwutlenek siarki (SO2). Powstają one głównie w procesach spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych, a ich źródła emisji są przede wszystkim w energetyce, ciepłownictwie, przemyśle i środkach transportu. Z tych względów emisje NOx, SO2 i pyłów z procesów spalania paliw w wymienionych źródłach są prawnie regulowane we wszystkich rozwiniętych krajach. W Polsce, od 2016 roku obowiązują unijne limity emisji NOx i SO2, zgodnie z dyrektywą IED (Industrial Emissions Directive) mającą odpowiednik w polskim ustawodawstwie.
The paper presents an attempt to evaluate the impact of coal and coal mine methane cocombustion on the physics of the heat exchange in an 140 t/h pulverized-coal boiler through an analysis of 21 combinations of the boiler operating parameters – three different boiler loads (50, 75, and 100%) and seven values of the fired gas thermal contribution (0–60%). The obtained results are the temperature distribution of flue gas and steam in the boiler characteristic points, the heat transfer coefficient values for the boiler individual elements expressing the nature of changes in the heat transfer and the change in the boiler efficiency depending on how much gas is actually fired. An increase in the amount of co-fired gas involves a temperature increase along the flue gas path. This is the effect of the reduction in the amount of heat collected by the evaporator in the furnace. For these reason, the flue gas temperature at the furnace outlet rises by 9 K on average per a 0.1 increment in the fired gas thermal contribution. The temperature rise improves the heat transfer in the boiler heat exchangers – for the first- and the secondstage superheater the improvement totals 2.8% at a 10 pp. increase in the fired gas thermal contribution. However, the rise in the flue gas temperature at the boiler outlet involves a drop in the boiler efficiency (by 0.13 pp. for a rise in the fired gas thermal contribution by 0.1).
Results of laboratory scale research have been presented on the effects of an oxidizing reactor on ozone consumption and by-producs composition and separation of simultaneous NOx and SO2 removal from a carrier gas by ozonation method and absorption in an alkaline solution. The additional Dreschel washer added before two washers containing 100 ml of 0.1 molar NaOH solution played the role of an oxidation reactor. Its effect was investigated using an empty (dry or wetted) or filled with packing elements washer. The measured by-products in a scrubber and in the oxidizing reactor were SO32-, SO42-, NO2- and NO3- ions, respectively. It has been shown that use of oxidizing reactor improves NOx removal efficiency reducing ozone consumption. Wetting of the oxidation reactor with water enables a preliminary separation of sulphur and nitrogen species between the oxidizing reactor and an alkaline absorber. Application of packing elements in the oxidizing reactor allows to retain 90% of nitrogen compounds in it. Some results were confirmed by tests in pilot scale.
The results of laboratory scale research have been presented on the effects of ozonation of carrier gas containing NOx and SO2 on by-products trapped in Dreschel washers with solution of sodium hydroxide. The controlling parameter in this process was the ozonation intensity determined by the molar ratio O3/NOx. The measured by-products in a scrubber were SO32- , SO42- , NO2- and NO3- ions. It has been shown that ozonation of flue gas favours oidation of nitrites to nitrates and sulfites to sulfates in alkaline solution. Some of these results were confirmed in a pilot scale studies. Pilot plant was located in Wroclaw CHP (Combined Heat and Power), which provided flue gas for testing at a rate of 200 m3/h from the OP-430 boiler. Exhaust gases were ozonized and captured simultaneously with SO2. Sodium hydroxide was used in a pilot scale as an absorbent.
W artykule przedstawiono sposób zapewnienia bezpieczeństwa podczas prowadzenia procesu plazmowego z wykorzystaniem mikrofal. Omówiono podstawowe elementy aparatury mikrofalowej wspólne dla wszystkich tego rodzaju urządzeń. Przedstawiono również najważniejsze zagrożenia, jakie można spotkać w przypadku stosowania mikrofal w aparaturze przemysłowej. Z uwagi na specyfikę promieniowania mikrofalowego, zasady bezpieczeństwa są w tym przypadku szczególnie istotne. Analiza potencjalnego ryzyka, metody wyznaczania poszczególnych stref bezpieczeństwa, jak i postępowanie w celu uzyskania certyfikacji stanowiska ze źródłem pola elektromagnetycznego o wysokiej częstotliwości zostały szczegółowo opisane. Dodatkowo przytoczono podstawowe akty prawne dotyczące tej tematyki.
EN
The methods of providing the safety of microwave generated plasma conduction processes are presented in the article. Basic elements of microwave apparatuses common for the all microwave devices are discussed. The most important potential dangers that can be spotted around microwave industrial apparatuses are listed. The safety rules are extremely important due to the specific micro-wave behavior. Analysis of potential risk, the method of determination of each safety perimeters and ways of obtaining the safety certifications of the microwave site were precisely described. Additionally the legal framework, both European and Polish, on the topic is present m the article.
In Poland since 01.01.2016 enter into force the records of Industrial Emissions Directive (IED), which increasing the rate of installing flue gas denitrification devices (deNOx). Among the methods of limiting emissions of nitrogen oxides it is recommended to use cooperation of primary methods of reducing NOx emissions and recognized as BAT (Best Available Technology) methods SCR (Selective Catalytic Reduction) and SNCR (Selective Non-Catalytic Reduction) [1]. An alternative to the methods based on the ammonia use may become a method of NOx pre-oxidation. The method presented in the paper is based on oxidation by ozone the NOx and absorption of the oxidation products together with SO2 in absorber of WFGD system (Wet Flue Gas Desulfurization). In the paper the results of contamination removal efficiency based on the pilot-plant studies were presented. The pilot-plant was localized on the terrain of ZEC “Cogeneration” Wrocław. The results of these studies formed the basis of the preliminary draft of exhaust gas ozonation system for a coal-fired unit. The ozonation installation has to clean exhaust gases from SO2 and NOx to the level required by IED directive. Due to the widely use of the 200 MWe units in the Polish electric energy generating system one of such unit with the boiler OP 650 was selected for the design of deNOx system based on the ozonation method. It was assumed that the ozonation installation will be combined with the WFGD system operating on limestone. In the frame of the project demands for media and devices for deNOx and deSOx installations were calculated, and an economic analysis was conducted. The obtained results were compared with available data concerned to the SCR technology.
PL
Obowiązywanie w Polsce limitów emisji SO2, NOx i pyłów od 01.01.2016 roku zgodnych z dyrektywą IED (Industrial Emission Directive) wzmogło tempo instalowania urządzeń odazotowania spalin (deNOx). Wśród przedsięwzięć ograniczających emisję tlenków azotu zaleca się stosowanie współdziałania metod pierwotnych redukcji emisji NOx oraz uznanych za BAT metod SCR (Selective Catalic Reduction) i SNCR (Selective Non-Catalic Reduction) [1]. Alternatywą dla metod amoniakalnych może stać się metoda wstępnego utleniania NOx ozonem z absorpcją produktów utleniania razem z SO2 w absorberze MIOS (Mokra Instalacja Odsiarczania Spalin), którą prezentuje się w pracy. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów skuteczności usuwania zanieczyszczeń ze spalin metodą ozonowania wykonane w skali pilotowej na obiekcie zlokalizowanym na terenie ZEC „Kogeneracja” Wrocław. Wyniki tych badań stanowiły podstawę do opracowania wstępnego projektu instalacji oczyszczania spalin dla kotła zasilanego węglem kamiennym. Instalacja ozonowania miała za zadanie oczyścić spaliny z tlenków azotu oraz dwutlenku siarki do poziomu gwarantowanego przez zapisy dyrektywy IED. Ze względu na powszechność stosowania w Polskiej energetyce bloków o mocy 200 MW, do projektu wybrano blok z kotłem OP-650. Instalacja ozonowania będzie współpracować z instalacją mokrego odsiarczania spalin. W ramach projektu wykonano obliczenia zapotrzebowania instalacji na tlen i ozon oraz wykonano analizę ekonomiczną. Otrzymane wyniki porównano z dostępnymi danymi literaturowymi dotyczącymi instalacji SCR.
Przedstawiono wyniki badań nad oczyszczaniem spalin z NOx, SO2 i Hg0 metodą ozonowania. Badania wykonano w instalacji pilotowej zasilanej spalinami (200 m3/h) z kotła OP-430. Spaliny ozonowano bezpośrednio w kanale spalin, skąd przepływały do absorbera, w którym wychwytywano produkty utleniania NOx. Absorbentem był roztwór NaOH. Badano wpływ stosunku molowego O3/NO na efektywność wychwytu NOx. Wykazano, że ozonowanie spalin sprzyja konwersji produktów utleniania NOx w azotany, a w przypadku SO2 w siarczany. Na podstawie uzyskanych wyników wykonano projekt instalacji oczyszczania spalin kotłowych z bloku energetycznego o mocy 900 MW do poziomu stężeń zanieczyszczeń wymaganych przez IED. Wykonano analizę ekonomiczną instalacji ozonowania spalin, której wyniki skonfrontowano z kosztami instalacji SCR. Okazało się, że instalacja ozonowania jest tańsza w eksploatacji, natomiast jej koszty kapitałowe są o ok. 16% większe niż w przypadku SCR.
EN
Presented are results of research on the aftertreatment of NOx, SO2 and Hg0 by ozonation. The tests were performed in a pilot plant fed with flue gas (200 m3/h) from an OP-430 boiler. Flue gas was ozonated directly in the flue gas channel whence flowing to the absorber where NOx oxidation products were captured. As an absorbent NaOH was used. Investigated was the influence of molar ratio of O3/NO on the efficiency of NOx removal from flue gas. Shown is that flue gas ozonation promotes conversion of NOx to nitrates and in the case of SO2 into sulphates. Basing on these results there was designed a flue gas cleaning system for a 900 MW power unit reaching pollutant concentration reduction on a level required by the IED. Conducted was an economic analysis of the flue gas ozonation installation and its results were confronted with the SCR installation costs. It turned out that the ozonation installation is less expensive to operate but its capital costs are approximately 16% higher than the SCR costs.
The results of pilot plant investigations of simultaneous removal of NOx, SO2 and Hg from flue gas with ozone as the oxidizing agent and the spray tower absorber with NaOH solution as the absorbent have been presented. Flue gas was delivered into the pilot plant at the flow rate of 200 m3/h from the coal fired OP-430 boiler. The effectiveness of NOx removal was over 95% when the molar ratio O3/NO reached 2.0. Sulfur dioxide was practically completely washed out from flue gas in the absorber at the liquid-to-gas ratio 7.5 dm3/m3. The effectiveness of Hg removal in the studied system was approximately 80%. It was pointed out that CO concentration in flue gas could considerably increase the ozone consumption. The effect of carbon dioxide in flue gas on the chemistry of absorption due to hydroxides conversion into carbonates and bicarbonates was noticed.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Lab-scale investigations have been conducted on the impact of additives on the abatement of chlorine corrosion induced by combustion or co-firing of agricultural biofuels in boilers. The effect of potassium retention and chlorine liberation was examined applying domestic aluminosilicates. The following additives were examined: kaolin, bentonite, halloysite and lignite fly ash. The samples of potassium chloride and the additive mixtures were heated in the muffle furnace at the temperature range 600–1000 ºC. The obtained sintered samples were examined on: chlorine content, potassium retention and crystalline structure. Three minerals additives (kaolin, bentonite and halloysite) appeared to be effective in potassium binding in high temperature melting potassium aluminosilicates and in liberating chlorine at the temperature range 800–1000 ºC. Also the aluminosilicate type lignite fly ash can be considered as very effective and inexpensive additive that prevents chlorine corrosion during biomass co-firing.
The lab-scale experiments were carried out in order to determine the effectiveness of CO2 capture from gases in the sodium hydroxide solutions under approximately standard conditions. The flow rate of the carrier gas was 140 l/min, and the CO2 content was 15%.The absorber was Dreschel washer with NaOH solution. The efficiency of CO2 capture of 85% was obtained for 50% of NaOH. It was proved that the increase of temperature in NaOH solution improves CO2 capture efficiency. The efficiency of capturing CO2 in 1 mol/l sodium carbonate was defined as 4–5%. The products of CO2 reactions in sorption solutions were marked.
W pracy opisano ideę metody pozyskiwania paliw w procesie plazmowego przetwarzania odpadów, w tym biomasy roślinnej. Podano koncepcję plazmowego przetwarzania materiałów organicznych i przedstawiono opracowaną na tej podstawie prototypową instalację do plazmowego zgazowania/pirolizy. Opisano ogólną zasadę działania plazmowej instalacji zgazowującej i rolę jej poszczególnych elementów w procesie przetwarzania. Podano podstawowe parametry pracy instalacji wyznaczone w trakcie prac nad jej rozruchem. Podano również kierunki dalszych prac nad optymalizacją działania powstałej instalacji, mających na celu opracowanie efektywnej technologii pozyskiwania paliw płynnych ze zgazowania/pirolizy odpadów organicznych, w tym zawierających związki organiczne zakwalifikowane jako odpady niebezpieczne.
EN
The paper presents the idea of obtaining fuels in a process of plasma treatment of organic materials, including biomass. It introduces the concept of plasma treatment of organic matter and shows the prototype installation developed for the purpose of plasma gasification/pyrolysis. A general principle of plasma gasification/pyrolysis installation operation and the role of its particular elements in the gasification process were described. The basic parameters of the installation operation determined during the works on start-up system were given. There were also presented courses of further investigations on optimization of this installation in order to develop more effective technology of gaining liquid fuels by gasification/pyrolysis of organic wastes including organic compounds qualified as hazardous wastes.
The results of experimental investigations on the removal of NOx from gases applying ozone as the oxidizing agent and the absorption of higher nitrogen oxides in the sodium hydroxide solutions are presented. The experiment was conducted using a pilot plant installation with the air flow rate 200 m3/h, being a prototype of a boiler flue gas duct and a FGD scrubber. It was shown that in the range of [NOref] = 50 ÷ 250 ppm the mechanism of NO ozonation depends on the molar ratio X = O3/NOref: for X ≤ 1.0 oxidation of NO to NO2 predominates and NO2 is poorly absorbed, for X >> 1.0 NO2 undergoes further oxidation to N2O5, which is efficiently absorbed in the scrubber. The stoichiometric molar ratio of complete conversion of NO into N2O5 is X = 1.5, in these studies to reach the effectiveness η ≥ 90% the molar ratio X was much higher (2.75).
PL
Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych dotyczące usuwania NOx z gazów z zastosowaniem ozonu jako utleniacza i absorpcji wyższych tlenków azotu w roztworach wodorotlenku sodu. Badania prowadzono na strumieniu powietrza 200 m3/h w instalacji pilotowej będącej prototypem instalacji kotłowej odprowadzenia spalin i skrubera IOS. Wykazano, że w zakresie [NOref] =50÷250 ppm mechanizm ozonizacji NO zależy od stosunku molowego X = O3/NOref: dla X ≤ 1.0 przeważa utlenianie NO do NO2 a NO2 jest słabo absorbowany, dla X >> 1,0 NO2 ulega dalszemu utlenianiu do N2O5, który jest efektywnie absorbowany w skruberze. Stosunek molowy przy całkowitej konwersji NO do N2O5 wynosi X = 1.5, w przeprowadzonych badaniach, aby osiągnąć efektywność η ≥ 90% stosunek X był dużo większy (2,75).
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki badań zakłóceń elektromagnetycznych (EM) generowanych przez układy zasilania plazmowego systemu zapłonowego przeznaczonego dla do rozruchu kotłów pyłowych.
EN
These article presents the results of research on electromagnetic interferences generated by the power supply for the plasma-assisted kindling system designed for pulverized coal fired boilers.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Concentrations of regulated air pollutants - carbon monoxide, nitrogen monoxide as well as that of non-regulated compounds in waste gases - volatile organic compounds (VOCs) and HCl during combustion of selected biomass pellets in a small retort boiler have been investigated. In the group of VOCs, the highest concentration has been observed for aldehydes (formaldehyde and acetaldehyde) and benzene. The lowest concentration of CO and the highest concentration of VOCs were detected in waste gases from combustion of wooden pellets. The highest concentration of HCl in flue gas has been observed during combustion of wheat straw pellets. Design of the retort boiler investigated favours high concentration of CO in flue gas, regardless of the biomass used.
Toryfikacja należy do metod termicznej waloryzacji biomasy typu ligninoceluloza. Realizacja tego procesu, będącego rodzajem prażenia, skutkuje uzyskaniem paliwa stałego, zwanego toryfikatem lub biowęglem, posiadającego, względem surowej biomasy, polepszone właściwości. Wyższy stopień uwęglenia, wzrost kaloryczności, lepsza zdolność przemiałowa oraz hydrofobowa natura materiału, to podstawowe zalety uzyskanego na drodze prażenia biopaliwa, jakim jest toryfikat. Głównym celem niniejszej pracy było zbadanie wybranych właściwości uzyskanych w określonych warunkach toryfikatów i porównanie ich z właściwościami biomasy typu agro. Na tej podstawie sformułowano ocenę zasadności prowadzenia procesu toryfikacji i przydatności toryfikatów, jako paliwa w sektorze energetycznym. Wykazano, że proces toryfikacji zapewnia znaczne polepszenie właściwości paliwa biomasowego, a przede wszystkim poprawia zdolność przemiałową waloryzowanej biomasy agro.
EN
Torrefaction belongs to the processes of thermal valorisation of lignocellulose biomass. The process makes possible to produce torrefied biomass (called BioCoal) being a solid fuel of improved properties in comparison to raw biomass. The most important advantages of BioCoal include higher degree of fuel coalification, increase in calorific value, better grindability and hydrophobic nature of torrefied material. The main purpose of this study was to determine selected properties of torrefied biomass of agriculture type obtained under different conditions of torrefaction and compare with the properties of raw biomass. On this basis the assessment of usability the process of torrefaction and torrefied biomass use as a fuel in the power generating industry was formulated.The obtained results have shown that biomass torrefaction causes a considerable improvement of biofuel properties, especially grindability of the valorised agriculture biomass is much better.
W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych dotyczących właściwości pożarowo-wybuchowych łupin olejowca gwinejskiego (PKS). Badania wybuchowości pyłów wykonano w skali laboratoryjnej, do oznaczania parametrów wybuchowych użyto sferycznej komory wybuchowej o objętości 22,4 l. Zakres badań obejmował oznaczanie maksymalnego ciśnienia wybuchu i maksymalnej prędkości narastania ciśnienia wybuchu, dolnej granicy wybuchowości, minimalnej energii zapłonu i granicznego stężenia tlenu obłoków pyłu. Ze wskaźników pożarowych oznaczano minimalna temperaturę zapłonu warstwy i obłoku pyłu oraz scharakteryzowano skłonność nagromadzeń pyłu do samozapalenia. Dodatkowo wyznaczono rezystywność pyłu w warstwach. Oznaczenia wykonano zgodnie z aktualnymi normami UE. Pokazano, że właściwości wybuchowe pyłów olejowców są zbliżone do parametrów wybuchowych innych gatunków biomasy z grupy ligninocelulozy i należy je zaliczyć do klasy wybuchowości St1.
EN
The results of investigations of fire and explosion properties of palm kernel shell (PKS) have been presented in the paper. The laboratory-scale studies of dust explosibility were conducted in the spherical explosion vessel of 22.4 dm3 in the volume. The range of studies included determination of the maximum explosion pressure and the maximum rate of explosion pressure rise, the lower explosion limit, the minimum ignition energy of a dust suspension and limiting oxygen concentration of dust clouds. From among fire parameters the minimum ignition temperature of dust suspension and dust layer was determined and the spontaneous ignition behavior of dust accumulation was characterized. Additionally, the electrical resistivity of dust in layers was determined. The used procedures for determination of fire and explosion parameters were in accord with the actual EU standards. It was shown that the explosion parameters of the palm kernel shell dust are similar to these parameters of lignincellulose sort of biomass and its explosibility rank falls into the St1 class.
Biomasa ma dominujący udział w wykorzystaniu OŹE w energetyce cieplnej i zawodowej, przewidywany jest jej dalszy, dynamiczny wzrost zużycia. Zwłaszcza szerokie zastosowanie ma współspalanie biomasy z węglem w kotłach.
The influence of ozone injection mode on the effectiveness of nitrogen monoxide oxidation to nitrogen dioxide by ozone in a flow reactor was investigated experimentally in laboratory apparatus. Nitrogen monoxide was diluted to the mole fraction 100 ppm in air which served as the carrier gas flowing through the tube of the diameter D = 60 mm into which ozone was injected. The effects of a number of ozone injecting nozzles and their configuration on the effectiveness of NO oxidation were examined. In the closest vicinity from the injection site the counter-current injection mode appeared to be superior to the co-current injection mode, but in areas located further from the injection site both injection systems were almost equally effective.
Wymaganie zwiększenia wykorzystania odnawialnych źródeł w wytwarzaniu energii elektrycznej wywołuje duże zainteresowanie energetyki zawodowej użytkowaniem hiomasy jako paliwa. Spalanie lub współspalanie biomasy typu ligninoceluloza stwarza jednak dodatkowe zagrożenia dla powierzchni ogrzewalnych kotłów, jak wzmożone żużlowanie oraz korozja chlorkowa. W pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych nad wpływem dodania do biomasy glinokrzemianu, haloizytu, na zmniejszenie zagrożenia korozją chlorkową podczas spalania peletów biomasowych.
EN
Growing demand for production of electric energy from renewable energy resources induced a considerable interest in the use of biomass as a fuel. However, combustion and co-combustion of biomass of lignincellulose type generates additional new threats for heat-exchanging surfaces of boilers, like increased slagging and chlorine corrosion. In this paper the results of laboratory investigations of the influence of halloysite addition on reduction of chlorine corrosion hazard during biomass pellets combustion was presented.
The article presents the plasma start-up systems for pulverized coal-fired boi-lers. The economical advantage of this system are shown (based on the analysis per-formed). The results of research on plasma-assisted pulverized coal burner, designed for boilers of medium capacity, are shown. Also the concept of plasma assisted start-up sys-tem for boilers of large capacity was described.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.