Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena zgazowania frakcji gęstościowych węgla

Czerski G., Grzywacz P.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 8

1392--1397

PL

Przedstawiono wyniki badań procesu zgazowania frakcji gęstościowych węgla uzyskanych podczas operacji wzbogacania. Do badań stosowano metodę termowolumetryczną, pomiary wykonano w warunkach izotermicznych w temp. 900°C i pod ciśnieniem 1 MPa. Jako medium zgazowujące stosowano parę wodną. Opracowano krzywe kinetyczne tworzenia najważniejszych produktów zgazowania (wodór, tlenek i ditlenek węgla oraz metan), na podstawie których określono wydajność i skład gazu poreakcyjnego. Sporządzono krzywe stopnia konwersji pierwiastka C oraz zmiany stopnia konwersji w funkcji stopnia konwersji, a także określono wskaźniki reaktywności. Dokonano również oceny korelacji wskaźników reaktywności ze składem popiołu.

EN

Low - quality bituminous coal and its fractions of varying d. (1.3-1.8 g/cm3) from the coal cleaning were steam - gasified under isothermal conditions (900°C, 1 MPa) to det. the kinetic curves of H2, CO, CO2 and MeH formation and feedstock reactivity. The fraction 1.4-1.5 g/cm3 showed the highest reactivity and yielded the higher amts. of CO and H2.

2

Badania kinetyki procesu zgazowania z wykorzystaniem metod termowolumetrycznej i termograwimetrycznej

Czerski G.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 2

214--223

PL

Omówiono wyniki badań kinetyki procesu zgazowania z wykorzystaniem metody termowolumetrycznej jak i termograwimetrycznej. W przypadku metody termowolumetrycznej badania prowadzono na unikatowej instalacji opracowanej przez AGH, zarówno dla węgli jak i ich karbonizatów. Pomiary wykonano w warunkach izotermicznych (w zakresie temp. 850-950°C) pod ciśnieniem 0,1-1,1 MPa, a jako medium zgazowujące stosowano parę wodną oraz ditlenek węgla. Metoda ta umożliwiała sporządzenie krzywych kinetycznych tworzenia najważniejszych produktów zgazowania, czyli wodoru, tlenku i ditlenku węgla oraz metanu, a także wyznaczenie stałych szybkości jak również formalnych parametrów kinetycznych reakcji zgazowania. Przebiegi krzywych kinetycznych tworzenia gazowych produktów dla węgla różniły się od tych dla karbonizatu. Węgiel cechował się większą szybkością zgazowania, a tym samym krótszym czasem reakcji i w konsekwencji wyższą reaktywnością, o czym świadczą też niższe wartości energii aktywacji reakcji zgazowania. Z kolei badania termograwimetryczne prowadzono w warunkach nieizotermicznych dla zgazowania ditlenkiem węgla, a ich głównym celem była analiza wpływu warunków wytwarzania karbonizatu na proces zgazowania. Badania przeprowadzono dla karbonizatów wytworzonych w atmosferze argonu przy różnych szybkościach ogrzewania, które po schłodzeniu ogrzewano w atmosferze CO2 (zgazowanie pośrednie) oraz dla karbonizatów utworzonych podczas ogrzewania w atmosferze CO2 i niechłodzonych (zgazowanie bezpośrednie). Na podstawie wyników pomiarów opracowano krzywe konwersji, obliczono parametry kinetyczne a uzyskane rezultaty potwierdziły różnice w reaktywności karbonizatów uzyskanych w/w sposobami.

EN

Two Polish coals and their carbonizates were gasified at 850-950°C under 0.1-1.1 MPa with H2O or CO2 to study kinetics of the process by thermovolumetric and thermogravimetric methods. The reaction orders, pre-expotential factors and activation energies were detd. The parent coals were more reactive than their carbonizates. The carbonizates prepd. in situ were more reactive than those prepd. ex situ.

3

Examinations of Polish brown and hard coals in terms of their use in the steam gasification process

Porada S., Dziok T., Czerski G., Grzywacz P., Strugała A.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2017

|

T. 33, z. 1

15--34

EN

In order to determine the suitability of Polish coals for steam gasification, five Polish hard coals and three brown coals, which are used for power and heat production, were examined in this work. The examinations of the process of steam gasification were conducted with the use of a laboratory plant which allows for measurements within a broad pressure range with the thermovolumetric method. Reactivity evaluations for the examined coals were conducted on the basis of an analysis of the shape of the kinetic curves of formation of major gasification products and a comparison of the curves of the carbon conversion degree of the examined raw materials. In order to evaluate the reactivity of the examined coals, the following factors were utilized: a comparison of the shape of the curves of the carbon conversion degree and the maximal value of the carbon conversion degree, the time of partial conversion τ0.5, the reactivity index R0.5, as well as the reaction rate constant of carbon conversion. The yields, composition and calorific value of the resulting gas were determined as well as the reaction rate constants of formation of particular gaseous products of gasification. Additionally, for the examined coals, ash fusibility and the content of selected impurities, e.g. sulfur, chlorine and mercury, were given.

PL

W pracy, w celu określenia przydatności polskich węgli dla potrzeb procesu zgazowania parą wodną, przebadano pięć polskich węgli kamiennych i trzy brunatne stosowane do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. Badania procesu zgazowania parą wodną przeprowadzono na instalacji badawczej, która umożliwia pomiary w szerokim zakresie ciśnień metodą termowolumetryczną. Oceny reaktywności badanych węgli przeprowadzono, opierając się na przebiegu krzywych kinetycznych wydzielania się głównych produktów zgazowania oraz porównując krzywe stopnia konwersji pierwiastka C w badanych surowcach. Dla oceny reaktywności badanych węgli wykorzystano: porównanie przebiegu krzywych stopnia konwersji pierwiastka C oraz maksymalnego stopienia konwersji, czas połowicznej konwersji τ0,5, indeks reakcyjności R0,5 oraz stałą szybkości konwersji pierwiastka C. Wyznaczono również uzyski i skład wytwarzanego gazu, a także obliczono stałe szybkości tworzenia się poszczególnych produktów gazowych zgazowania. Dodatkowo dla analizowanych węgli podano temperatury topliwości popiołu oraz zawartość wybranych zanieczyszczeń: siarki, chloru i rtęci.

4

Metalowe koncentryczne systemy powietrzno-spalinowe dla gazowych urządzeń grzewczych

Czerski G., Tałach Z. A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2017

|

Nr 1

6--10

PL

Podczas użytkowania urządzeń gazowych równie ważne są zagadnienia dotyczące efektywności energetycznej, jak i aspekty bezpieczeństwa ich stosowania. Skutecznym sposobem eliminacji wypadków zatruć produktami spalania oraz zapewnienia wysokiej efektywności energetycznej jest stosowanie urządzeń gazowych z zamkniętą komorą spalania typu C. Wyższa sprawność wynika m.in. ze wstępnego podgrzewania powietrza w metalowych, koncentrycznych przewodach powietrzno-spalinowych. W artykule omówiono kwestie dotyczące systemów powietrzno-spalinowych oraz wpływu ich stosowania na efektywność energetyczną urządzeń gazowych. Przedstawiono konstrukcje metalowych systemów powietrzno-spalinowych stosowanych dla urządzeń gazowych z zamkniętą komorą spalania typu C.

EN

When using gas appliances, energy efficiency and safety of use are of equal importance. An effective way to eliminate accidents involving intoxication with combustion products and to assure high energy efficiency is to use C type closed chamber heating appliances. Higher efficiency, among others, is due to air preheating in metal concentric air-flue ducts. The article discusses issues related to air-flue systems, and their impact on energy efficiency of heating appliances. The air-flue system metal structures have been presented, as used for type C closed chamber heating appliances.

5

Porównanie efektywności energetycznej kotłów gazowych i na paliwa stałe

Czerski G., Mirowski T.

Polski Instalator

|

2016

|

Nr 1

24--29

PL

Wysoka efektywność konwersji energii zawartej w paliwie na ciepło przekłada się bezpośrednio na zmniejszenie zużycie paliwa, a dodatkowo - na mniejszą emisję zanieczyszczeń do atmosfery. Przyjrzyjmy się zatem efektywności energetycznej powszechnie stosowanych w polskich gospodarstwach domowych kotłów opalanych gazem oraz paliwami stałymi.

6

Porównanie kinetyki zgazowania parą wodną węgla i jego karbonizatu

Porada S., Czerski G., Dziok T., Grzywacz P., Makowska D.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 12

2059-2063

PL

Porównano kinetykę zgazowania parą wodną niskozmetamorfizowanego węgla kamiennego i karbonizatu otrzymanego z tego węgla metodą ex situ. Badania przeprowadzono w warunkach izotermicznych w temp. 850, 900 i 950°C i pod ciśnieniem zbliżonym do atmosferycznego. Na podstawie otrzymanych wyników badań sporządzono krzywe kinetyczne tworzenia wodoru, tlenku i ditlenku węgla oraz metanu, a także obliczono wydajności tych produktów, skład uzyskanego gazu, stale szybkości, jak również parametry kinetyczne tworzenia wodoru i tlenku węgla(ll). Przebiegi krzywych kinetycznych tworzenia gazowych produktów dla węgla różnią się od tych dla karbonizatu. Również stale szybkości tworzenia tlenku węgla(ll) i wodoru oraz parametry kinetyczne są odmienne i w przypadku stałej szybkości przyjmują większe wartości dla węgla, a dla energii aktywacji większe wartości uzyskano dla karbonizatu. Sumaryczna wydajność produktów gazowych jest większa w przypadku karbonizatu, nie zaobserwowano natomiast istotnych różnic w składzie gazu.

EN

A Polish coal and the coal char were steam-gasified at 850-950°C under 0.1 MPa to det. the kinetics of the H2, CO, C02 and MeH formation. The reaction rate consts. were higher for the gasification of coal than that of the coal char but the activation energies were higher for the coal char than that for the coal. The compns. of the gaseous products did not differ significantly.

7

Ocena technologii zgazowania węgla z punktu widzenia ich przydatności dla przemysłu chemicznego

Czerski G., Dziok T., Strugała A., Porada S.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 8

1393-1400

PL

Dokonano oceny technologii zgazowania węgla pod kątem wymagań stawianych im przez przemysł chemiczny. Kluczowym elementem przy wyborze reaktora zgazowania jest przeznaczenie wytwarzanego gazu syntezowego. Konieczna jest również dokładna znajomość właściwości węgla przeznaczonego do procesu zgazowania, wymaganej mocy instalacji zgazowania, jak również przewidywanego czynnika zgazowującego. W świetle przedstawionej w artykule analizy na potrzeby przemysłu chemicznego, w pierwszej kolejności należy brać pod uwagę reaktory dyspersyjne z bezpośrednim chłodzeniem wodnym; w przypadku węgla kamiennego wykorzystujące dozowanie w zawiesinie wodnej, a w przypadku węgla brunatnego reaktory z suchym dozowaniem paliwa. Mogą też znaleźć zastosowanie reaktory fluidalne i transportujące z wykorzystaniem tlenu i pary wodnej jako czynnika zgazowującego. W przypadku reaktorów fluidalnych w przyszłości jako czynnik zgazowujący może być stosowany na skalę przemysłową także ditlenek węgla.

EN

Industrial gasifiers for conversion of coals were compared to select the most suitable for production of synthesis gas. The coal quality and process conditions were taken into consideration. The entrained flow gasifiers with direct quench, bituminous coal slurries and steam/O₂ mixt. were recommended for use for chem. industry. ln fluidized bed reactors CO₂ was found an efficient gasification agent for the industrial scale.

8

Porównanie reaktywności wybranych węgli kamiennych względem pary wodnej

Porada S., Dziok T., Czerski G., Grzywacz P.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 11

127--131

PL

Dokonano porównania reaktywności wybranych węgli kamiennych względem pary wodnej. W tym celu przeprowadzono pomiary zgazowania parą wodną trzech węgli kamiennych pochodzących z polskich kopalń (KWK „Bogdanka”, KWK „Piast”, KWK „Wieczorek”). Zgazowanie prowadzono w temp. 900 °C i przy ciśnieniu 1,5 MPa. Na podstawie pomiarów stężeń tlenku i ditlenku węgla oraz metanu w gazie poreakcyjnym obliczono stopnie konwersji pierwiastka C w badanych węglach. Na ich podstawie wykreślono krzywe zmian stopnia konwersji w czasie, wyznaczono czas połowicznej konwersji τ0,5, indeks reaktywności R0,5 oraz stałą szybkości reakcji konwersji pierwiastka C. W trakcie oceny reaktywności przeanalizowano również kinetyki tworzenia się poszczególnych produktów gazowych. Obliczono stałą szybkości reakcji tworzenia tlenku węgla i wodoru. Na podstawie uzyskanych wyników badane węgle uszeregowano w kolejności malejącej reaktywności: KWK „Piast” > KWK „Bogdanka” ≥ KWK „Wieczorek”.

EN

This paper presents a comparison of reactivity of selected hard coals in the process of steam gasification carried out by a number of methods. Steam gasification process of three Polish hard coals (KWK ”Bogdanka”, KWK ”Piast”, KWK ”Wieczorek”) was performed at 900 °C and 1.5 MPa. Basing on the measurement of carbon monoxide, carbon dioxide and methane concentrations in gaseous products, the carbon conversion was calculated. Carbon conversion curves, half-conversion time τ0,5, reactivity index R0,5 and carbon conversion rate were determined. The kinetics of formation of gaseous products was also analyzed and formation rate constants of carbon monoxide and hydrogen were calculated. Consequently, the examined coals were ranked in order of decreasing reactivity: KWK ”Piast” > KWK ”Bogdanka” ≥ KWK ”Wieczorek”.

9

Badania zgazowania parą wodną węgla poddanego operacji wzbogacania

Czerski G., Porada S., Dziok T., Makowska D., Grzywacz P., Surowiak A.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 11

120--126

PL

Węgiel kamienny z kopalni „Janina” rozdzielono na frakcje o różnej gęstości oraz przeprowadzono pomiary zagazowania parą wodną pod wysokim ciśnieniem ww. frakcji, a także węgla wyjściowego. Pomiary wykonano w temp. 900 °C i ciśnieniu 1 MPa. Dokonano oceny procesu zgazowania w oparciu o krzywe szybkości wydzielania: tlenku i ditlenku węgla, wodoru oraz metanu a także uzyskane wydajności poszczególnych produktów oraz skład gazu. Sporządzono krzywe stopnia konwersji pierwiastka C w czasie, wyznaczono również stałe szybkości reakcji konwersji pierwiastka C.

EN

Bituminous coal from Janina coal mine was separated into fractions with different density. Examinations of steam gasification at elevated pressure was carried out for the coal and fractions. Measurements were conducted at the temperature of 900 °C and pressure of 1 MPa. The assessment of the gasification process was made on the basis of formation rates curves of: carbon monoxide and carbon dioxide, hydrogen and methane as well as the yields obtained for each product and composition of the received gas. The graphs of carbon conversion degree over time were prepared. Reaction rate constants of carbon conversion degree were also calculated.

10

Ocena przydatności polskich węgli do procesu zgazowania

Porada S., Grzywacz P., Czerski G., Kogut K., Makowska D.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 4

89--102

PL

Bezpieczeństwo energetyczne Polski, jak i świata uzależnione jest od racjonalnego wykorzystania węgla, a jednym z najbardziej perspektywicznych kierunków jego energochemicznego przetwórstwa jest proces zgazowania. Obecnie węgiel, obok ropy naftowej, gazu ziemnego, odpadów przemysłu rafineryjnego i biomasy, jest surowcem najczęściej używanym do zgazowania. W pracy przedstawiono aktualny stan zasobów węgla kamiennego i brunatnego w Polsce przydatnych do tego procesu. Omówiono charakterystykę reaktorów zgazowania ze szczególnym uwzględnieniem wymagań stawianych surowcom. Scharakteryzowano również najistotniejsze parametry jakościowe stosowane podczas oceny przydatności węgli do procesu zgazowania. Polska dysponuje dużymi złożami węgla zarówno kamiennego, jak i brunatnego, które można wykorzystać do procesu zgazowania. Biorąc pod uwagę reakcyjność węgla za najbardziej przydatne do zgazowania należy uznać węgle brunatne i kamienne węgle energetyczne, odpowiadające w polskiej klasyfikacji typom 31 i 32. W przypadku konieczności rozdrabniania węgla przed procesem zgazowania istotną rolę odgrywa podatność przemiałowa, która oprócz znaczenia technologicznego jest ważnym wskaźnikiem ekonomicznym przekładającym się na koszty operacyjne. Właściwościami mającymi istotny wpływ na efektywność pracy wszystkich grup reaktorów zgazowania jest przede wszystkim temperatura topnienia popiołu oraz w przypadku reaktorów dyspersyjnych dodatkowo lepkość żużla. W przypadku dużej zawartości wilgoci w węglu do zgazowania konieczne jest podsuszanie wsadu.

EN

The energy security of Poland and of the world is dependent on the rational use of coal. The gasification process is one of themost promising directions of chemical processing of coal. Currently, coal is the most widely used raw material for gasification apart from petroleum, natural gas, pet-coke, and biomass. This paper presents the current state of resources of bituminous coal and lignite in Poland useful for the gasification process. It describes the characteristics of gasifiers, with particular emphasis on the requirements for raw materials inputs. The analysis characterizes the most important quality parameters used in the evaluation of the suitability of coals for the gasification process. Poland has large coal resources of both bituminous and lignite coals which can be used for the gasification process. Considering the reactivity of coal as a criterion, the most suitable coals for gasification are lignite coals and steam coals of types 31 and 32 according to the Polish classification of bituminous coals. If pre-gasification process grinding of coal is needed, the grindability of coal plays an important role, having technological and economic importance. The melting point of the ash is a property having a significant impact on the efficiency of all types of gasifiers. Additionally, in the case of entrained flow gasifiers, slag viscosity is an important parameter to consider. Coal drying before the gasification process is needed when there is a high moisture content.

11

Możliwości wykorzystania technologii zgazowania węgla do wytwarzania energii, paliw i produktów chemicznych

Czerski G., Dziok T., Porada S.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 4

103--116

PL

Do podstawowych zalet procesu zgazowania należy zaliczyć wysoką efektywność procesu oraz relatywnie niski negatywny wpływ na środowisko naturalne. Ponadto o atrakcyjności tej technologii świadczy jej elastyczność i możliwość wykorzystania różnych surowców do wytwarzania energii, paliw ciekłych lub gazowych czy stosowania w przemyśle chemicznym. Oprócz tradycyjnego zgazowania prowadzonego w reaktorach naziemnych, możliwa jest również realizacja tego procesu poprzez podziemne zgazowanie węgla. Obecnie w Polsce realizowany jest projekt pt. „Opracowanie technologii zgazowania węgla dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii”, którego podstawowym celem jest określenie priorytetowych kierunków rozwoju technologii węglowych w tym zgazowania węgla. W artykule skupiono się na najważniejszym elemencie technologii zgazowania tj. reaktorze. Przedstawiono porównanie wybranych, najbardziej dojrzałych reaktorów zgazowania węgla. Omówiono również stan rozwoju zgazowania węgla oraz zagadnienia wykorzystania tej technologii dla potrzeb energetyki, chemii i wytwarzania paliw. Obecnie najczęściej stosowanymi i najlepiej rozwiniętymi są reaktory dyspersyjne. Zdecydowany prym w stosowaniu zgazowania węgla w świecie wiodą Chiny. Najczęściej technologia zgazowania wykorzystywana jest dla potrzeb chemii, następnie kolejno produkcji paliw ciekłych, energii elektrycznej i paliw gazowych, w tym substytutu gazu ziemnego. Wdrożenie technologii zgazowania węgla w Polsce powinno być wspierane przez władze.

EN

The basic advantages of the gasification process are the high efficiency of the process and the relatively low negative impact on the environment. Another attractive aspect of this technology is its flexibility – the possibility to use it for the production of energy and liquid and gas fuels applied by the chemical industry. Besides traditional gasifiers operated on the surface, it is also possible to implement this process through underground coal gasification. A project titled “Development of coal gasification technology for highly efficient production of fuels and energy” is currently being carried out in Poland. The primary objective of the project is to determine the priority directions for development of coal technologies, including coal gasification. This article focuses on the most important element of gasification technology, i.e. the gasifier, presenting a comparison of several of the most mature coal gasifiers. The state of development of gasification and the possibility of using this technology for power, chemicals, and fuels production are also described. Currently, entrained flow gasifiers are the most widely used and best-developed. Worldwide, the leader in the use of coal gasification is China. Gasification technology is most often used by the chemical industry, followed by producers of liquid fuels, power generation, and gaseous fuels including SNG. The implementation of coal gasification technology in Poland may be supported by the authorities.

12

Analiza efektów powiązania technologii suchego chłodzenia koksu z podsuszaniem wsadu węglowego

Burmistrz P., Czaplicki A., Czerski G., Kogut K., Janicki W., Kwaśniewski K., Żarczyński P.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 3

355--368

PL

Do największych wyzwań wspólczesnego koksownictwa należą wysokie wymagania stawiane jakości koksu oraz wzrastające w zakresie ochrony środowiska. Najlepsze rezultaty można osiągnąć, stosując działania kompleksowe np. skojarzenie technologii podsuszania wsadu z operacją suchego chłodzenia koksu. W pracy przedstawiono analizę efektów skojarzenia podsuszania wsadu węglowego z suchym chłodzeniem koksu. Rozpatrywano wariant bazowy produkcji koksu z wykorzystaniem suchego chłodzenia koksu oraz trzy warianty technologiczne skojarzenia podsuszania wsadu węglowego z suchym chłodzeniem koksu (podsuszanie przeponowe parą wodną w suszarce bębnowej, podsuszanie fluidalne spalinami ze spalania gazu koksowniczego, podsuszanie spalinami ze spalania gazu koksowniczego w wielostrumieniowej suszarce wirowej). Do oceny efektywności ekonomicznej analizowanych wariantów wykorzystano metodę zdyskontowanych przepływów pieniężnych. Dla analizowanych wariantów wyznaczono wskaźniki IRR, NPV oraz NPVR, dokonano również analizy wrażliwoości. Wszystkie badane warianty podsuszania wsadu węglowego w koksowni prowadzą do pozytywnych efektów ekonomicznych. Wariant skojarzenia suchego chłodzeniem koksu z podsuszaniem wsadu węglowego spalinami ze spalania gazu koksowniczego w wielostrumieniowej suszarce wirowej uznać należy za rozwiązanie najbardziej obiecujące i obciążone najmniejszym ryzykiem.Wnioski takie są uprawnione przy założeniu, że efektem podsuszania, obok zmiany wskaźników bilansu energetycznego koksowni, jest wzrost jej zdolności produkcyjnych.

EN

Coke quality and increasing environmental protection requirements are the biggest challenges in the modern coke making industry. The best results are obtained by comprehensive actions. This work studied an example of such actions, focusing on combining the processes of coal predrying and coke dry quenching. Apart from the basic scenario, which included coke production involving dry quenching only, 3 combined scenarios were also examined. These included indirect drum predrying with steam, fluidized bed predrying with flue gases from coke oven gas combustion, and predrying in the direct IChPW dryer using coke oven flue gas. IRR, NPV, and NPVR parameters were used for the assessment of economic efficiency. Additionally, a sensitivity analysis was conducted. All analyzed scenarios resulted in positive economic effects. The combination of coke dry quenching with coal predrying in the direct IChPWdryer using coke oven flue gas proved to be the most promising, and was burdened with the lowest risk. These conclusions are valid assuming that, apart from changing the energy balance of a coking plant, coal predrying also increases the production capacity of the coking plant.

13

Badania kinetyki zgazowania wybranych węgli ditlenkiem węgla w warunkach podwyższonego ciśnienia

Porada S., Czerski G., Makowska D., Dziok T., Grzywacz P.

Karbo

|

2014

|

Nr 4

174--180

PL

Celem pracy była analiza kinetyki zgazowania węgla w atmosferze ditlenku węgla pod ciśnieniem 0,6 MPa. Przedmiotem badań były dwa węgle kamienne oraz węgiel brunatny, które zostały poddane zgazowaniu w warunkach izotermicznych w temperaturze 850, 900 i 950 °C. W oparciu o otrzymane wyniki pomiarów opracowano krzywe szybkości tworzenia gazowych produktów zgazowania tj. tlenku węgla, wodoru i metanu oraz oszacowano wydajności tych produktów. Określono wpływ temperatury na kinetykę tworzenia tlenku węgla oraz obliczono stałą szybkości reakcji dla każdej z badanych próbek jak również formalne parametry kinetyczne (współczynnik przedwykładniczy oraz energię aktywacji). Krzywe kinetyczne tworzenia gazowych produktów jednoznacznie wskazują na dominującą rolę reakcji tworzenia tlenku węgla i jej zależność od temperatury. Wraz ze wzrostem uwęglenia badanej próbki wzrastała wydajność tlenku węgla. Badane nisko zmetamorfizowane węgle charakteryzują się wysoką reaktywnością w porównaniu do węgla o wyższym stopniu uwęglenia.

EN

The aim of the study was to analyze the kinetics of selected coals gasification in an atmosphere of carbon dioxide under the pressure of 0.6 MPa. Two coals and lignite have been gasified under isothermal conditions at the temperatures of 850, 900 and 950 °C. Based on the obtained results, curves of formation rate of gaseous products of gasification such as carbon monoxide, hydrogen and methane were developed, and yields of products were evaluated. The influence of temperature on the kinetics of carbon monoxide formation was determined and the rate constant was calculated for each sample as well as the formal kinetic parameters (pre-exponential factor and activation energy). The kinetic curves of gaseous products formation clearly indicate the dominance of the reaction of carbon monoxide formation, and its dependence on temperature. The yield of carbon monoxide grows with the increase of sample coal rank. The tested low-ranked coals have high reactivity compared to a coal with a higher coal rank.

14

Badanie suszenia słomy i węgla brunatnego w suszarce multicyklonowej

Dzik T., Czerski G.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2014

|

T. 30, z. 3

145--159

PL

Proces suszenia jest niezbędnym elementem podczas wytwarzania paliw kompozytowych z biomasy i węgla. Omawiana suszarka multicyklonowa jest oryginalnym rozwiązaniem konstrukcyjnym opracowanym i opatentowanym przez AGH, które może być wykorzystane w trakcie przygotowania surowca do procesu scalania. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów suszenia rozdrobnionej słomy i węgla brunatnego w doświadczalnej suszarce multicyklonowej oraz rezultaty obliczeń symulacyjnych jej pracy. Do utworzenia modelu numerycznego CFD (Computational Fluids Dynamics) procesu suszenia w suszarce multicyklonowej wykorzystano oprogramowanie ANSYS Fluent. Dzięki modelowaniu numerycznemu CFD uzyskano informacje na temat pracy i funkcjonowania wymienionej suszarki. Zaprezentowano szereg uzyskanych w trakcie obliczeń rezultatów, tj.: temperatury i zawartości wilgoci dla surowca i gazu suszącego, zmianę zawartości wilgoci surowca na poszczególnych stopniach suszarki, wpływ uziarnienia paliwa na stopień jego odparowania, rozkłady najważniejszych parametrów pracy suszarki dla gazu do suszenia i suszonych ziaren oraz czas przebywania surowca w poszczególnych stopniach suszarki. Ponadto wyznaczono współczynnik wymiany ciepła w suszarce multicyklonowej, który wynosi do 250 W/(m2K). Przeprowadzone próby na stanowisku doświadczalnym suszenia biomasy i węgla brunatnego oraz obliczenia symulacyjne potwierdziły słuszność przyjętej koncepcji suszenia z wykorzystaniem cyklonów w układzie szeregowym. Suszarka wykazała zdolność do obniżenia o 15% wilgoci w słomie przy zastosowaniu niskiej temperatury suszenia, tj. 170°C dla zastępczego rozmiaru ziarna 1,5 mm. W przypadku suszenia rozdrobnionego węgla brunatnego dla rozmiaru zastępczego ziarna 0,5 mm, ilość wilgoci zmniejszyła się o 21%. Badana suszarka multicyklonowa wykazała dużą dynamikę procesu suszenia, która wynosi 3%/s w przypadku suszenia rozdrobnionej słomy i 4%/s dla rozdrobnionego węgla brunatnego.

EN

The drying process is an essential part of the production of composite fuels from biomass and coal. The presented multi-cyclone dryer is an original design solution developed and patented by AGH, which can be used during the preparation of raw material for the unification process. This article presents the results of measurements of the particulate straw and lignite drying in a multi-cyclone dryer, and the results of simulation calculations of the dryer’s performance. The ANSYS Fluent software was used to create a CFD (Computational Fluids Dynamics) numerical model of the drying process in a multi-cyclone dryer. The CFD numerical modelling provided information about the performance and operation of the dryer. Key results obtained during the calculations include the following: the temperature and moisture content of the raw material and drying gas, the change in the moisture content of the raw material for each stage of the dryer, the influence of fuel particle size on the degree of evaporation, the distribution of the most important parameters of the dryer’s performance for drying gas and dried particles, and the residence time of the raw material for each stage of the dryer. Moreover, the heat transfer coefficient in the multi-cyclone dryer was determined, which is up to 250 W/(m2K). The conducted experimental tests of biomass and lignite drying in the dryer, as well as the simulation calculations, confirmed the validity of the approach for drying with the use of cyclones arranged in series. The dryer demonstrated the ability to release 15% of the moisture from the straw with the use of a low drying temperature, i.e. 170°C for the sample particle size of 1.5 mm. In the case of particulate lignite drying for the substitute particle size of 0.5 mm, the amount of evaporated moisture was 21%. The examined multi-cyclone dryer demonstrated high dynamics in the drying process, at 3% per s in the case of particulate straw drying and 4% per s for particulate lignite.

15

Ocena wpływu wybranych czynników na ryzyko zatruć produktami spalania z urządzeń gazowych

Czerski G.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2014

|

Nr 1

67--74

PL

Cel: Opracowany model symulacyjny umożliwia analizę zmian składu atmosfery gazowej w pomieszczeniach mieszkalnych z urządzeniami gazowymi. Na tej podstawie można określić potencjalne zagrożenia dla bezpieczeństwa użytkowników rozpatrywanego pomieszczenia. Metoda: Do obliczenia składu atmosfery gazowej w pomieszczeniach mieszkalnych z urządzeniami gazowymi wykorzystano model symulacyjny oparty na bilansie masowym. Przedstawiono metodologie prowadzenia obliczeń. Dla oceny bezpieczeństwa mieszkańców wybrano: stężenie tlenku węgla oraz tlenu w pomieszczeniu. Model umożliwia przeprowadzanie symulacji dla przypadków najczęściej spotykanych nieprawidłowości w pomieszczeniach z urządzeniami gazowymi. Analizę przeprowadzono dla łazienki wyposażonej w gazowy przepływowy ogrzewaczy wody o mocy 20 kW. Obliczenia stężenia CO i O2 w pomieszczeniu przeprowadzono dla czasu 15 min. Obliczenia wykonano dla różnych: objętości gazowych pomieszczenia, strumieni powietrza wentylacyjnego, stężeń tlenku węgla w spalinach oraz czasu napływu spalin do pomieszczenia. Wyniki: Im mniejsza kubatura pomieszczenia tym wentylacja ogrywa większą rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa. W pomieszczeniu o małej kubaturze i braku lub niewystarczającej wentylacji stężenia tlenku węgla i tlenu osiągają wartości zagrażające życiu już po kilku minutach. Dla pomieszczeń o większej kubaturze i odpowiednio wentylowanych stężenia CO i O2 również osiągają niebezpieczne poziomy grożące co najmniej ciężkim zatruciem. Im wyższe stężenie CO w spalinach tym zagrożenie większe. Niezależnie od czasu napływu spalin do pomieszczenia, pomimo odpowiedniej wentylacji, występuje przekroczenie dopuszczalnego stężenia CO w pomieszczeniu (0,008%) a użytkownikom łazienek z niesprawnymi urządzeniami grozi ciągłe podtruwanie. Kluczowym elementem zapewniającym bezpieczeństwo użytkowników urządzeń gazowych jest układ spalinowy, ponieważ wentylacja nawet funkcjonująco prawidłowo nie jest w stanie zapewnić bezpiecznych stężeń CO i O2 w pomieszczeniu. Wnioski: Uzyskane wyniki pokazują, że niesprawność układu odprowadzania spalin sprawia, iż urządzenie gazowe wywiera niekorzystny wpływ na zdrowie mieszkańców. Na stężenie CO i O2 w pomieszczeniu mieszkalnym wyposażonym w urządzenie gazowe największy wpływ ma strumień powietrza wentylacyjnego oraz kubatura pomieszczenia. Spadek koncentracji tlenu w pomieszczeniu będzie miał miejsce niezależnie od tego czy w spalinach jest tlenek węgla czy też nie. Najskuteczniejszym sposobem, całkowicie eliminującym zagrożenie zatrucia tlenkiem węgla jest wymiana urządzeń gazowych z otwartą komorą spalania na urządzenia z zamkniętą komorą spalania.

EN

Purpose: The developed simulation model enables to analyse the changes in air composition in residential rooms with gas appliances. On this basis, one can identify potential threats to the safety of the users of such kind of rooms. Method: The simulation model based on mass balance was used to calculate the composition of the gas atmosphere in a residential room equipped with a gas appliance. The authors presented the methodology of the calculations. For the assessment of the residents safety the authors analysed the concentrations of carbon monoxide and oxygen in the room. The model enabled the authours to carry out simulations for the cases of the most common abnormalities in rooms with gas appliances. The analysis was performed for a bathroom equipped with a gas-fired instantaneous water heater with the power of 20 kW. Each calculation of CO and O2 concentrations in the room took 15 minutes. Calculations were made for various: gas volumes of the room, flow rates of ventilation, carbon monoxide concentrations in combustion gases and inflow times of combustion gases into the room. Results: The role of ventilation in ensuring safety increases with a decrease in the gas volume of the room. The carbon monoxide and oxygen concentrations reach life-threatening values after a few minutes in a small room and with the lack of or insufficient ventilation. For rooms with a larger volume, and properly ventilated, the concentrations of CO and O2 also reach dangerous levels which may cause at least a serious poisoning. The higher the concentration of CO in combustion gases is, the greater the risk becomes. The permissible concentration of CO in the room (0.008%) is exceeded regardless of the inflow time of the combustion gases into the room and despite proper ventilation, so bathroom users with malfunctioning gas appliances could be constantly poisoned. A key element for ensuring the safety of the users of gas appliances is a combustion gases evacuation system because the ventilation, even when working properly, is not able to ensure safe concentrations of CO and O2 in the room. Conclusions: The results show that a failure of the combustion gas evacuation system leads to the gas appliance having a negative impact on the health of the residents. The greatest impact on the concentration of CO and O2 in the residential room equipped with a gas appliance is demonstrated by the air flow rate of ventilation and the room volume. The decrease in the concentration of oxygen in the room will take place regardless of whether carbon monoxide is, or is not present in the combustion gases. The best way to completely eliminate the risk of carbon monoxide poisoning is the exchange of gas appliances with an open combustion chamber for appliances with a closed combustion chamber.

16

Technologie zgazowania węgla i ich przydatność dla potrzebenergetyki i chemii

Porada S., Czerski G., Dziok T., Grzywacz P.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 2

200--208

PL

W artykule przedstawiono zarys historii rozwoju naziemnego zgazowania węgla na świecie. Omówiono klasyfikację reaktorów oraz dokonano porównania obecnie stosowanych technologii. Przedstawiono możliwość zastosowania technologii zgazowania w energetyce i przemyśle chemicznym. Ukazano również wskazówki przy doborze reaktorów.

EN

This article presents an outline of the history of the ground-based coal gasification development worldwide. A classification of gasifiers was given as well as the currently used technologies were compared. The applicability of coal gasification technologies in power and chemical industry was presented. Alternatively, directions for the selection of gasifiers were presented.

17

Ocena reaktywności polskich węgli w procesie zgazowania parą wodną

Porada S., Czerski G., Dziok T., Grzywacz P.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 2

184--193

PL

Zbadano reaktywność względem pary wodnej węgla brunatnego z kopalni „Turów”, oraz dwóch węgli kamiennych z kopalni „Janina” i „Wieczorek”. Jako miarę reaktywności węgla wybrano czas potrzebny do osiągnięcia 50 % stopnia konwersji pierwiastka C zawartego w paliwie. Pomiary zgazowania zrealizowano w temperaturze 900 ºC i przy ciśnieniu 1,5 MPa. W oparciu o przeprowadzone pomiary obliczono wydajności gazowych produktów procesu, oraz wyznaczono stopień konwersji pierwiastka C w surowcach do produktów gazowych.

EN

This paper presents a research on reactivity in relation to three coals: brown coal in ‘Turów’ mine and hard coal in ‘Janina’ and ‘Wieczorek’ mines. The reactivity measure of coal was defined as a period of time needed to convert 50 % of carbon which is present in the gaseous compounds of the coal sample. The gasification process was measured at 900 ºC and 1,5 MPa. According to the results, yields of gaseous compounds were calculated and carbon conversion in gaseous compound materials was indicated.

18

Badania kinetyki reakcji węgla z parą wodną w aspekcie technologii jego podziemnego zgazowania

Porada S., Czerski G., Dziok T., Grzywacz P.

Przegląd Górniczy

|

2013

|

T. 69, nr 2

91--98

PL

Zbadano przebieg wydzielania się wodoru, tlenku i ditlenku węgla oraz metanu w procesie zgazowania węgla kamiennego parą wodną przy ciśnieniu 4 MPa. Obliczono wydajności gazowych produktów w temperaturach 800, 900, 950 i 1000 ºC oraz stopień konwersji pierwiastka C w badanym węglu do produktów gazowych. Wyznaczono formalne parametry kinetyczne reakcji tworzenia się wodoru i tlenku węgla w badanym procesie.

EN

This article presents the research on hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and methane formation during the process of hard coal gasification with steam at the pressure of 4 MPa. Yields of gaseous products at the temperatures of 800, 900, 950 and 1000 ºC as well as the extent of carbon conversion to gaseous products in the tested coal were calculated. In the end, the formal kinetic parameters for the reaction of carbon monoxide and hydrogen formation were determined.

19

Kinetyka zgazowania węgla parą wodną w warunkach podwyższonego ciśnienia. Część 1: Wpływ uziarnienia węgla na przebieg procesu zgazowania

Porada S., Czerski G., Dziok T., Grzywacz P.

Karbo

|

2013

|

Nr 1

59--64

PL

Zbadano kinetykę wydzielania się wodoru, tlenków węgla i metanu podczas zgazowania parą wodną węgla kamiennego typu 31 z kopalni „Sobieski” w temperaturze 900ºC i przy ciśnieniu 1 MPa. Określono wpływ uziarnienia badanego węgla na przebieg procesu oraz obliczono wydajności gazowych produktów. Stwierdzono, że zmiana uziarnienia węgla w zakresie do 3,15 mm nie wpływa na przebieg procesu.

EN

The kinetics of hydrogen, carbon monoxide and methane release was examined in steam gasification of coal type 31 from "Sobieski" mine at a temperature of 900º C and a pressure of 1 MPa. The influence of particle size of the investigated coal on the course of the process was tested and gaseous product yield was calculated. It was found that the change in the coal particle size up to 3.15 mm does not affect the process.

20

Badania nad technologiami zgazowania węgla w Polsce

Strugała A., Czerski G.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 11

2181--2185

PL

Przedstawiono informację na temat przebiegu dotychczasowej realizacji projektu badawczo-rozwojowego z zakresu zgazowania węgla realizowanego w ramach Strategicznego Programu Badań Naukowych i Prac Rozwojowych „Zaawansowane technologie pozyskiwania energii”. Na tle założonych celów i oczekiwanych wyników Projektu przedstawiono zakres dotychczas przeprowadzonych badań i prac technicznych oraz scharakteryzowano ich rezultaty.

EN

Progress in strategic studies on fluized-bed and underground gasification of coal in Poland was outlined.