Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tworzenie i redukcja tlenku azotu w warunkach oxyspalania

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

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 87 [291], nr 1

89--97

PL

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

EN

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

2

Analiza procesu toryfikacji biomasy

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

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 87 [291], nr 2

119--126

PL

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

EN

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

3

Kierunki rozwoju palenisk cyklonowych

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

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 4

249--261

PL

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

EN

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

4

Badania spalania pyłu węglowego w przedpalenisku cyklonowym

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

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 3

381--392

PL

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

EN

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

5

Badania procesu toryfikacji biomasy

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

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 4

137--146

PL

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

EN

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

6

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

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

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 3

333--340

PL

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

EN

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

7

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

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

Polityka Energetyczna

|

2014

|

T. 17, z. 4

365--374

PL

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

EN

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

8

Układ podawania paliwa do przedpaleniska cyklonowego

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

Polityka Energetyczna

|

2013

|

T. 16, z. 3

313--324

PL

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

EN

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

9

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

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

Polityka Energetyczna

|

2013

|

T. 16, z. 3

325--337

PL

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

EN

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

10

Analiza spalania pyłu węglowego w przedpalenisku cyklonowym

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

Polityka Energetyczna

|

2013

|

T. 16, z. 3

313--324

PL

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

EN

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

11

Charakterystyka pracy węglowego ogniwa paliwowego

Kacprzak A., Kratofil M., Kobyłecki R., Bis Z.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Konferencje

|

2009

|

z. 26

45-50

PL

W pracy omówiono aktualny stan wiedzy z zakresu technologii węglowych ogniw paliwowych (DCFC), a także przedstawiono wyniki dotychczasowych badań prototypowego ogniwa paliwowego zasilanego biocarbonem pozyskiwanym w wyniku autotermicznej waloryzacji biomasy. Biorąc pod uwagę uzyskane w trakcie badań charakterystyki prądowo-napięciowe można stwierdzić, że pracujące ogniwo generuje stabilne napięcie ~1V, przy natężeniu prądu płynącego w obwodzie około 30 mA. W pracy omówiono także główne czynniki istotnie wpływajace na pracę ogniwa.

EN

The paper describes current knowledge re. the direct carbon fuel cell (DCFC) technology, and the results of authors' investigation with the use of a prototype fuel cell fuelled with biocarbon (the product of biomass carbonization). The fuel cell was operated steadily and stable voltage of roughly 1 volt was generated @ the electric current of roughly 30 mA.