Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Biomasa leśna - remedium na problemy energetyczne?

Michalski Rajmund

Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski

|

2023

|

nr 3

36--40

PL

Dotacje w Europie na spalanie biomasy leśnej przekraczają miliardy euro rocznie, powodując systematyczny wzrost popytu na te surowce. Czy biomasa powinna być klasyfikowana jako odnawialne źródło energii (OZE)?

2

Rare earth elements, uranium, and thorium in ashes from biomass and hard coal combustion/co-combustion

Adamczyk Joanna, Smołka-Danielowska Danuta, Krzątała Arkadiusz, Krzykawski Tomasz

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2023

|

T. 39, z. 2

87--108

EN

This study presents the results of concentrations of rare earth elements and yttrium (REY), uranium (U), and thorium (Th) in ashes from combustion/co-combustion of biomass (20%, 40%, and 60% share) from the agri-food industry (pomace from apples, walnut shells, and sunflower husks) and hard coal. The study primarily focuses on ashes from the co-combustion of biomass and hard coal, in terms of their potential use for the recovery of rare earth elements (REE), and the identification of the sources of these elements in the ashes. Research methods such as ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry), XRD (X-ray diffraction), and SEM-EDS (scanning electron microscopy with quantitative X-ray microanalysis) were used. The total average content of REY in ash from biomass combustion is 3.55-120.5 mg/kg, and in ash from co-combustion, it is from 187.3 to 73.5 mg/kg. The concentration of critical REE in biomass combustion ash is in the range 1.0-38.7 mg/kg, and in co-combustion ash it is 23.3-60.7 mg/kg. In hard-coal ash, the average concentration of REY and critical REY was determined at the level of 175 and 45.3 mg/kg, respectively. In all samples of the tested ashes, a higher concentration of Th (0.2-14.8 mg/kg) was found in comparison to U (0.1-6 mg/kg). In ashes from biomass and hard-coal combustion/co-combustion, the range of the prospective coefficient (Coutl) is 0.66-0.82 and 0.8-0.85, respectively, which may suggest a potential source for REE recovery. On the basis of SEM-EDS studies, yttrium was found in particles of ashes from biomass combustion, which is mainly bound to carbonates. The carriers of REY, U, and Th in ashes from biomass and hard-coal co-combustion are phosphates (monazite and xenotime), and probably the vitreous aluminosilicate substance.

PL

W pracy przedstawiono wyniki stężeń pierwiastków ziem rzadkich i itru (REY), uranu (U), oraz toru (Th) w popiołach ze spalania/współspalania biomasy (udział 20, 40 i 60%) z przemysłu rolno-spożywczego (wytłoki z jabłek, łupiny orzecha włoskiego i łuski słonecznik), i węgla kamiennego. W pracy zwrócono uwagę przede wszystkim na popioły ze współspalania biomasy i węgla kamiennego, pod kątem ich potencjalnego wykorzystania do odzysku pierwiastków ziem rzadkich (REE), oraz identyfikacji źródeł tych pierwiastków w popiołach. Zastosowano metody badawcze takie jak ICP-MS (spektrometria mas ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie sprzężonej), XRD (dyfrakcja rentgenowska) i SEM-EDS (skaningowa mikroskopia elektronowa z ilościową mikroanalizą rentgenowską). Całkowita średnia zawartość REY w popiołach ze spalania biomasy wynosi 3,55-120,5 mg/kg, a w popiołach ze współspalania od 73,5 do 187,3 mg/kg. Średnie stężenie krytycznych REE w popiołach ze spalania biomasy mieści się w zakresie 1,0-38,7 mg/kg, a w popiołach ze współspalania 23,3-60,7 mg/kg. W popiele z węgla kamiennego średnie stężenie REY i krytycznych REY oznaczono odpowiednio na poziomie 175 i 45.3 mg/kg. W próbkach badanych popiołów oznaczono wyższe stężenie Th (0,2-14,8 mg/kg), w porównaniu do U (0,1-6 mg/kg). W popiołach ze spalania/współspalania biomasy i węgla kamiennego zakres wartości współczynnika perspektywicznego (Coutl) wynosi odpowiednio 0,66-0,82 i 0,8-0,85, co może sugerować potecjalne źródło do odzysku REE. Analiza cząstek popiołów ze spalania biomasy wykazała itr, który związany jest głównie z węglanami. Nośnikami REY, U i Th w popiołach ze współspalania biomasy i węgla kamiennego są fosforany: monacyt i ksenotym, oraz prawdopodobnie szklista substancja glinokrzemianowa.

3

Co-combustion of wood pellet and waste in residential heating boilers : comparison of carbonaceous compound emission

Klyta Justyna, Janoszka Katarzyna, Czaplicka Marianna, Rachwał Tomasz, Jaworek Katarzyna

Archives of Environmental Protection

|

2023

|

Vol. 49, no 3

100--106

EN

Rising carbon dioxide emissions are driving climate change and there is growing pressure to find alternative energy sources. Co-combustion of waste with fuels is still occurring in some regions of the world, and it is important to know the compounds emitted from such combustion. This study investigated the emissions from the combustion of wood pellets with waste. The wood pellet was combusted with different additions of polyethylene terephthalate plastic and medium-density fiberboard (10 and 50%), in a low-power boiler (18W). Phenols, alkylphenols, phthalates, biomass burning markers, and polycyclic aromatic hydrocarbon emissions were determined. Gas chromatography coupled with a mass spectrometry detector was used to analyze these compounds after extraction and derivatization in the particulate matter and gas phase. The emissions of biomass burning markers and phthalates were the highest among all the compounds determined for MDF addition. The total emission of these compounds was 685 mg/h and 408 mg/h for 10% addition and 2401 mg/h and 337 mg/h for 50% addition, respectively. For the co-combustion of biomass with PET, PAHs and phenols had the highest emission; the emission was 197 mg/h and 114.5 mg/h for 10% addition and 268 mg/h and 200 mg/h for 50% addition, respectively. In our opinion, the obtained results are insufficient for the identification of source apportionment from household heating. After further study, tested compounds could be treated as markers for the identification of the fuel type combusted in households.

PL

Rosnąca emisja dwutlenku węgla powoduje zmiany klimatyczne przez co rośnie presja na poszukiwanie alternatywnych źródeł energii. Współspalanie odpadów z paliwami nadal występuje w niektórych regionach świata, dlatego istotna jest wiedza na temat związków emitowanych z takiego spalania. W niniejszej pracy zbadano wpływ dodatku odpadów na emisję ze współspalania z biomasą. Pelet drzewny współspalano z różnymi dodatkami plastiku z politereftalanu etylenu i płyty pilśniowej średniej gęstości (10 i 50%), w kotle małej mocy (18 W). Oznaczono emisję fenoli, alkilofenoli, ftalanów, markerów spalania biomasy oraz wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Do analizy tych związków po ekstrakcji i derywatyzacji w fazie pyłowej i gazowej zastosowano chromatografię gazową sprzężoną ze spektrometrem mas. Emisja znaczników spalania biomasy oraz ftalanów była najwyższa spośród wszystkich związków oznaczonych dla dodatku MDF. Całkowita emisja tych związków wynosiła odpowiednio 685 mg/h i 408 mg/h dla 10% dodatku oraz 2401 mg/h i 337 mg/h dla 50% dodatku. Dla współspalania biomasy z PET największą emisję miały WWA i fenole; emisja wynosiła odpowiednio 197 mg/h i 114,5 mg/h dla 10% dodatku oraz 268 mg/h i 200 mg/h dla 50% dodatku. Naszym zdaniem uzyskane wyniki są niewystarczające do identyfikacji źródeł zanieczyszczeń z ogrzewania gospodarstw domowych. Po dalszych badaniach, badane związki mogłyby być traktowane jako markery do identyfikacji rodzaju paliwa spalanego w gospodarstwach domowych.

4

Kontrowersje wokół spalania biomasy leśnej

Michalski Rajmund

Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski

|

2022

|

nr 2

61--65

PL

W wielu krajach na całym świecie powstają na skalę przemysłową uprawy szybko rosnących roślin energetycznych, które po ścięciu „ekologicznie” się spala. Niestety takie działania wyjaławiają glebę, w dodatku zajmując miejsce upraw roślin spożywczych dla ludzi, takich jak zboża czy kukurydza. Wpływ takiego postępowania na klimat jest przedmiotem poważnych kontrowersji.

5

Różne oblicza biomasy

Sikorski Wojciech

Energia i Recykling : gospodarka obiegu zamkniętego

|

2022

|

nr 3

PL

Biomasa od wielu lat stosowana jest jako paliwo w zakładach energetycznych. Co więcej, jest to prawdopodobnie pierwsze źródło energii, które zostało wykorzystane przez człowieka. Choć wspiera ona ludzkość od dawna, należy zastanowić się, czy jej konwersja na inne formy energii ma podstawy nie tylko ideologiczne. Spalanie biomasy oraz jej współspalanie praktykowane jest w wielu elektrowniach i elektrociepłowniach na całym świecie. Procesy te rozpatrywane są najczęściej w kontekście neutralnego (zerowego) bilansu węglowego. Mało kto zwraca jednak uwagę na problemy pojawiające się podczas spalania lub sprowadzania biomasy na teren naszego kraju.

6

Co z tą biomasą? Ocena zagrożenia żużlowaniem i korozją wysokotemperaturową podczas spalania biomasy oraz metody zapobiegania tym zjawiskom

Maj Izabella

Energetyka Cieplna i Zawodowa

|

2021

|

Nr 1

40--44

PL

Konieczność wykorzystania biomasy rolniczej i pochodzenia odpadowego rodzi problemy natury technicznej, takie jak nieopłacalny transport, kłopoty z układami przygotowania i podawania paliwa (znaczna zawartość wilgoci i niska gęstość nasypowa), a przede wszystkim problemy w procesie spalania w klasycznych kotłach energetycznych.

7

Pozyskiwanie katalizatora Pt/Al2O3 do utleniania lotnych związków organicznych z procesu spalania biomasy

Maj Grzegorz, Krzaczek Paweł, Klimek Kamila, Piekarski Wiesław, Nazimek Dobiesław

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 9

1395--1398

PL

Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych procesu otrzymywania monolitycznego katalizatora Pt/Al2O3 do utleniania lotnych związków organicznych (LZO) z procesu spalania biomasy. Otrzymany katalizator utleniał etylen ze stałą szybkością reakcji 11,90 (po redukcji w atmosferze wodoru) i 15,33 1/s (bez redukcji). Redukcja katalizatora platynowego nie miała istotnego wpływu na jego aktywność. Istotną korzyścią było otrzymanie katalizatora, który nie wymaga wstępnej redukcji platyny w atmosferze wodoru.

EN

Pt was applied on the ceramic monolith support by double impregnation method. At first, Al2O3 was deposited from a Na aluminate soln., then Pt from aq. [H3O]2[PtCl6](H2O) x soln. and the resulting catalyst system was calcinated at 500°C for 3 h. The catalyst activity was tested in ethylene oxidn. at 500°C by using the catalyst with or without a pretreatment with H2. The pre-treated catalyst showed slightly higher activity but only in the range of high conversions.

8

Koncepcja wykorzystania mocznika do ograniczenia emisji NOₓ z kotłów biomasowych małej mocy

Gaze Błażej, Romański Leszek, Kułażyński Marek

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 4

569--573

PL

Przeprowadzono badania nad trzema wariantami ograniczenia emisji NOₓ do atmosfery podczas spalania biomasy w kotle małej mocy. W wariancie pierwszym do komory spalania podawano mocznik w strumieniu sprężonego powietrza, w drugim roztwór mocznika wtryskiwano w okolice palnika biomasowego, a wariancie trzecim biopaliwo było spalane po wcześniejszym wymieszaniu go z mocznikiem. Wyznaczono rozkład temperatury w komorze spalania. Określono punkty podawania mocznika i roztworu mocznika w odpowiednim oknie temperaturowym. Zbadano skład chemiczny oraz zapylenie spalin. Wyznaczono stopnie zmniejszenia zanieczyszczeń i zasugerowano najlepsze rozwiązanie w perspektywie spełnienia wymogów dyrektywy Ecodesign.

EN

Wood pellets were burned after addn. of (NH₂)₂CO (0.5-2.5% by mass) in a low-power boiler under varying conditions. The 1st method was based on burning pellets in the presence of solid (NH₂)₂CO, which was fed in a stream of compressed air. The 2nd method consisted in the injection of (NH₂)₂CO soln. near the burner, and the 3rd one was based on the burning of pellets previously mixed with (NH₂)₂CO. In terms of NOₓ redn., the best results were obtained fot the 3rd method and the worst ones for the 2nd method. The addn. of (NH₂)₂CO 1.5 or 2.5% by mass was recommended. Particulate matter emission were higher at the 3rd method and lower at the other ones.

9

Prevention of chloride corrosion in biomass boilers by means of SO3 injection

Hardy Tomasz, Jakubiak Maciej, Filipowski Krzysztof

Rynek Energii

|

2019

|

Nr 2

88--95

EN

The paper presents most developed methods of prevention of chlorine corrosion of steam superheater tubes during biomass combustion which are based on alkali chlorides sulphation and formation less corrosive sulfates. A new concept of using pure gaseous SO3 for sulphation process of KCl (being one of the main promoters of chloride corrosion) has been described. In currently used methods of limiting chloride corrosion, the addition of sulfur (or its compounds) is used mainly. Sulfur is converted to SO2 and SO3, with SO3 playing the most important role in sulphation of KCI. By introducing the additive directly into the furnace in the SO3 form it is possible to obtain the effect of KCl sulphation with a limited sulfur consumption in the process. Moreover, lower sulfur-based additive dosage shall limit the risk of occurrence of low temperature corrosion. The possibilities of locating nozzles for SO3 dosing, taking into account the main limitations were also presented.

PL

W pracy przedstawiono zaawansowane metody zapobiegania korozji chlorkowej rur przegrzewaczy pary bazujące na usiarczeniu chlorków alkalicznych. Opisana została nowa koncepcja polegająca na wykorzystaniu czystego, gazowego SO3 podawanego do paleniska w celu usiarczania KCl obecnego w spalinach podczas spalania biomasy i będącego jednym z głównych promotorów korozji chlorkowej. W stosowanych obecnie metodach ograniczania korozji chlorkowej stosuje się dawkowanie siarki (lub jej związków) do komory paleniskowej. Siarka spalając się ulega konwersji do SO2 i SO3, przy czym najważniejszą rolę w usiarczaniu KCl pełni SO3. Wprowadzenie do paleniska dodatku bezpośrednio w postaci SO3 pozwolić może na uzyskanie efektu usiarczenia KCl przy ograniczonym zużyciu siarki w procesie. Dodatkowo ograniczenie dawki dodatku na bazie siarki powinno ograniczyć ryzyko wystąpienia tzw. zimnej korozji. W pracy przedyskutowano również możliwości lokalizacji dysz dozujących SO3 biorąc pod uwagę główne ograniczenia.

10

Movement of Chemical Elements in Ash on the Example of a Process of Combustion Corn Straw Briquettes in a Low Power Boiler

Kraszkiewicz Artur, Sobczak Paweł, Żukiewicz-Sobczak Wioletta, Niedziółka Ignacy, Zawiślak Kazimierz, Dula Małgorzata

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2019

|

Tom 21, cz. 2

1294--1306

EN

In Poland, the use of plant biomass for energy purposes is gaining importance. At the same time, the popularity of dendromass, despite changes in regulations increasing its supply for energy purposes, promotes an increased interest in a biomass of agricultural origin. This trend is associated not only with professional energy industry, but also depends on the increase in demand for different assortments of solid biofuels in single-family housing or municipal buildings, where coal boilers are replaced by modern heating devices powered by a biomass under the "anti-smog" program. Biomass combustion is treated as a process neutral to the environment through the prism of CO2 emissions. However, under certain conditions, the combustion of biofuels in individual heating systems can cause serious risks on the local scale for the environment and human health. The aim of the study was to assess the migration of elements in the ash during the burning process of maize straw briquettes in the low power boiler in the aspect of their impact on the natural environment, taking into account the directions and potential for the potential management of ashes. In the test conditions, the fuel used in the form of briquettes from maize straw does not differ from other fuels of this type. The combustion criteria adopted during the tests, whose characteristic feature was the use of a grate combustion system with fuel ignition from below and distribution of air under the grate, at minimum content O2, was acceptable in the scope of CO emissions for this type of boiler, falling into 3rd class according to the standard PN-EN 303-5: 2012. The burning of the gas components CO, NO and SO2 is significantly affected by combustion technology, combustion conditions and nitrogen content in the fuel. Choosing to burn biofuels with the lowest nitrogen content should contribute to the reduction of NO emissions, which becomes another criterion for allowing heating devices to be marketed. Despite the varied chemical composition, the ashes analyzed in terms of the macro environment, microelements and heavy metals do not tend to exceed the limits set by the relevant standards. The experimental results indicate that in low-power boilers fed with briquettes of maize straw, the ash components move. Anomalies that appeared for Al, Fe, Sc are particularly important. This process is important from the point of view of environmental protection, boiler durability and the possibility of using furnace wastes. Low-power boilers, which do not have exhaust gas treatment installations in which biomass fuels are used, may be a source of harmful emissions.

PL

W Polsce wykorzystanie biomasy roślinnej na cele energetyczne zyskuje na znaczeniu. Jednocześnie popularność dendromasy, pomimo zmian w przepisach zwiększających jej podaż na cele energetyczne, sprzyja zwiększonemu zainteresowaniu biomasą pochodzenia rolniczego. Trend ten wiąże się nie tylko z energetyką zawodową, ale również koresponduje ze wzrostem zapotrzebowania na różne sortymenty biopaliw stałych w budownictwie jednorodzinnym lub komunalnym gdzie wymieniono kotły węglowe na nowoczesne urządzenia grzewcze zasilane biomasą na mocy programu „antysmogowego”. Spalanie biomasy, jest traktowane jako proces neutralny dla środowiska w kontekście emisji CO2. Jednak w pewnych warunkach spalanie biopaliw w indywidualnych systemach grzewczych, może powodować poważne zagrożenie w skali lokalnej dla środowiska i zdrowia ludzi. Celem przeprowadzonych badań była ocena przemieszczania się pierwiastków w popiele podczas procesu spalania brykietów ze słomy kukurydzianej w kotle małej mocy w aspekcie ich wpływu na środowisko przyrodnicze uwzględniając tym samym kierunki i możliwości potencjalnego zagospodarowania popiołów. W warunkach badań wykorzystane paliwo w postaci brykietów ze słomy kukurydzianej nie odbiegało od innych paliw tego typu. Przyjęte podczas badań kryteria spalania, którego charakterystyczną cechą było wykorzystanie rusztowego systemu spalania z zapłonem paliwa od dołu i dystrybucją powietrza pod ruszt, przy minimalnej zawartości O2, była akceptowalna w zakresie emisji CO dla tego typu kotła mieszcząc się w 3 klasie według normy PN-EN 303-5:2012. Na obciążenie środowiska składnikami gazowymi CO, NO i SO2 wyraźny wpływ ma technologia spalania, warunki spalania i zawartość azotu w paliwie. Wybór biopaliw o jak najmniejszej zawartości azotu powinien przyczynić się do zmniejszenia emisji NO, która staje się kolejnym kryterium dopuszczającym urządzenia grzewcze do obrotu. Pomimo zróżnicowanego składu chemicznego analizowane popioły pod kątem obciążenia środowiska makro-, mikroelementami i metalami ciężkimi nie wykazują tendencji do przekroczenia wartości granicznych określonych odpowiednimi normami. Wyniki eksperymentalne wskazują, że w kotłach małej mocy zasilanych brykietami ze słomy kukurydzianej zachodzi przemieszczanie się składników popiołu. Szczególnie istotne są anomalie, które pojawiły się dla Al, Fe, Sc. Proces ten jest istotny z punktu widzenia ochrony środowiska, trwałości kotłów oraz możliwości wykorzystania odpadów paleniskowych. Kotły małej mocy, nieposiadające instalacji oczyszczania spalin w których stosuje się biopaliwa stałe mogą być źródłem emisji substancji szkodliwych.

11

Comparison and Assessment of Emission Factors for Toxic Exhaust Components During Combustion of Biomass Fuels

Zając Grzegorz, Szyszlak-Bargłowicz Joanna, Słowik Tomasz

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2019

|

Tom 21, cz. 1

378--394

EN

The assessment of environmental benefits resulting from biomass burning is a complex issue. The most reliable is when there is the possibility of empirical emission assessment using various fuels in energy installations. If no specific emission data is available, it should be estimated using appropriate indicators. There is still considerable uncertainty in the assessment of the impact of pollutant emissions accompanying the combustion of biomass on air quality on a local scale. This is caused not only by the lack of data on the amount of biomass burned but also by the lack of emission factors that would characterize real combustion. In this context, it is extremely important to expand knowledge about environmental aspects resulting from the use of energy biomass. The aim of the work was to compare and assess emission factors of toxic exhaust components obtained on the basis of direct measurements and indicators estimated using the index method, calculated on the basis of appropriate fixed-point indicators available in the literature. The work uses a commercially available automatic pellet boiler with a capacity of 10 kW. Combustion tests were carried out for five different materials, including wood pellets, energy plant pellets and agricultural waste. The emission factors were determined for CO, NOx and SO2 with reference to the unit of mass of fuel and calorific value of fuel. The CO, NOx, SO2 emission indices determined using the index method were burdened with a large error. In the case of CO and NOxemission indicators, this resulted from the course of the combustion process, which for the biofuels tested did not always run equally smoothly and without problems, which affected the obtained boiler power. During the conducted combustion tests, when the boiler reached its rated power and maximum load, the CO emission indices determined using the index method were much higher than those determined empirically. On the other hand, NOx emission factors determined using the index method were lower than those determined empirically. It follows that setting emission indicators using biomass fuels may be subject to a very large error and not to inform about the actual emissions from low-capacity boilers installed in individual households. Because the combustion process is very sensitive to the conditions in which it occurs, and their slight change may cause major changes in emission factors, it can not be considered that the emission factors obtained in the conducted research can be an undisputable source of information about emissions from this type of installations. Further emission tests are required, taking into account different types of equipment, a wide range of their models and technologies as well as various biomass fuels. The results of this research will allow the development of more accurate drift rates for biomass fuels and for more precise estimation of emission factors.

PL

Ocena korzyści środowiskowych, wynikających ze spalania biomasy, jest zagadnieniem złożonym. Najbardziej wiarygodna jest wówczas, gdy istnieje możliwość empirycznej oceny emisji z wykorzystaniem różnych paliw w instalacjach energetycznych. Jeżeli brak jest konkretnych danych o emisji, należy ją oszacować, wykorzystując odpowiednie wskaźniki. Wciąż istnieje znaczna niepewność oceny wpływu emisji zanieczyszczeń towarzyszących spalaniu biomasy na jakość powietrza w skali lokalnej. Spowodowane jest to nie tylko brakiem danych dotyczących ilości spalanej biomasy ale również brakiem współczynników emisji, które charakteryzowałyby spalanie rzeczywiste. W tym kontekście niezwykle istotne jest poszerzanie wiedzy dotyczącej aspektów środowiskowych wynikających z wykorzystania energetycznego biomasy. Celem pracy było porównanie i ocena wskaźników emisji toksycznych składników spalin, uzyskanych na podstawie pomiarów bezpośrednich oraz wskaźników oszacowanych za pomocą metody wskaźnikowej, obliczonych na podstawie odpowiednich, dostępnych w literaturze wskaźników unosu. W pracy wykorzystano dostępny komercyjnie, automatyczny kocioł na pelety o mocy 10 kW. Testy spalania przeprowadzono dla pięciu różnych materiałów, w tym peletów drzewnych, peletu z roślin energetycznych i odpadów rolniczych. Wskaźniki emisji wyznaczono dla CO, NOx SO2 SO2 w odniesieniu do jednostki masy paliwa i wartości opałowej paliwa. Wskaźniki emisji CO, NOx, SO2 wyznaczone metodą wskaźnikową były obciążone dużym błędem. W przypadku wskaźników emisji CO NOx wynikało to z przebiegu procesu spalania, który dla badanych biopaliw nie zawsze przebiegał jednakowo sprawnie i bezproblemowo, co wpływało na uzyskiwaną moc kotła. Podczas prowadzonych testów spalania, kiedy kocioł osiągał moc znamionową i maksymalne obciążenie, wskaźniki emisji CO wyznaczone metodą wskaźnikową były o wiele wyższe od wyznaczonych empirycznie. Natomiast wskaźniki emisji NOxwyznaczone metodą wskaźnikową były niższe niż wyznaczone empirycznie. Wynika stąd, że wyznaczanie wskaźników emisji metodą wskaźnikową dla paliw biomasowych może być obarczone bardzo dużym błędem i nie informować o rzeczywistej emisji z kotłów małej mocy zainstalowanych w indywidualnych gospodarstwach domowych. Ponieważ proces spalania jest bardzo wrażliwy na warunki w jakich zachodzi, a niewielka ich zmiana może spowodować duże zmiany wskaźników emisji, nie można uznać, że wskaźniki emisji uzyskane w przeprowadzonych badaniach mogą stanowić bezdyskusyjne źródło informacji o emisjach z instalacji tego typu. Niezbędne są dalsze badania emisji z uwzględnieniem różnych typów urządzeń, szerokiej gamy ich modeli i technologii oraz różnych paliw biomasowych. Wyniki tych badań pozwolą na opracowanie dokładniejszych wskaźników unosu dla paliw biomasowych oraz na precyzyjniejsze szacowanie wskaźników emisji.

12

Skład chemiczny i parametry spalania biomasy z półnaturalnych łąk pozyskanej w technologii IFBB

Golińska Barbara, Goliński Piotr

Przemysł Chemiczny

|

2019

|

T. 98, nr 2

314--316

PL

Przedstawiono wyniki badań składu chemicznego i parametrów spalania biomasy pozyskanej z półnaturalnych łąk w dolinie Noteci, przetworzonej w brykiety z wykorzystaniem technologii IFBB (zintegrowane wytwarzanie paliwa stałego i biogazu z biomasy). Stwierdzono zmniejszenie (o 43-87%) zawartości popiołu i szkodliwych pierwiastków w biomasie po obróbce hydrotermicznej w procesie IFBB w porównaniu z substratem wejściowym. Przetworzona biomasa odznaczała się dużą wartością opałową (17,94 MJ/kg s.m.). Ilości gazów i cząstek stałych uwalniających się w procesie spalania brykietów z biomasy łąkowej wyprodukowanych w technologii IFBB nie przekroczyły wartości progowych przyjętych jako bezpieczne z punktu widzenia ochrony środowiska.

EN

Biomass obtained from semi-natural meadows located in Noteć valley was converted by using IFBB technol. to press cake with low concns. of harmful elements and to press fluid usable for biogas generation. The briquettes showed a high heating value and low emission of harmful substances during combustion (below allowed thresholds).

13

Implementation of heat storage and network water cooler for improvement of energy and economic performance of municipal heating plant with biomass fired cogeneration module

Świerzewski Mateusz, Kalina Jacek

Journal of Power Technologies

|

2019

|

Vol. 99, nr 2

131--141

EN

Many fossil fuel fired municipal heating plants have been upgraded to cogeneration systems through installation of biomass fired cogeneration modules. This paper shows the effects of installing an Organic Rankine Cycle (ORC) technology based module in a plant with coal fired water boilers. Current problems related to operation of the integrated system are presented and discussed. Special attention is given to the volatility of the main operational parameters, which impacts the economic performance of the project. With a view to enhancing performance, new equipment such as heat storage and a district heating water cooler are proposed and examined. A mathematical simulation model and optimization algorithm for thermal energy storage capacity sizing were developed using the commercial software EBSILON® Professional. The model was calibrated and validated with real measurement data from the SCADA system of the plant. Results of simulations revealed potential annual financial benefits related to savings of chemical energy of fuels and selling excess electricity on the balancing market. The results of these simulations prove that proposed modifications of the technological system structure could be a good option for increasing investment profitability at the current level of fuel and energy prices.

14

The evaluation of fertilizer obtained from fly ash derived from biomass

Żelazny Sylwester Eugeniusz, Jarosiński Andrzej

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2019

|

T. 35, z. 2

139--152

EN

One of the elements of the Polish Energy Policy program is the development of renewable energy, including energy from biomass combustion. In Poland, the Green Block was built at the Połaniec Power Station fired with 100% biomass fuel. This solution is conducive not only to obtaining energy but also to improving environmental protection. During the combustion of biomass in a fluidized bed boiler, about 50 thousand tons of fly ash per year being a source of nutrients for plants, for example potassium salts, phosphorus, calcium, boron compounds, etc. was derived. The subject of the research were three types of ashes from biomass combustion containing 80% dendromass and 20% agromass. Agromas was made of straw, dried material or sliced palm nuts. The physical characteristics and chemical composition of three basic fly ash samples are presented. Due to the high fineness and thus dusting during spreading, it was found that there is no possibility of the direct use of fly ash from biomass combustion as an alkalizing agent for acidic soils. The lowest bulk density was demonstrated by samples of fly ash originating from the combustion of biomass containing 20% straw as agromass, while the poorest in potassium and phosphorus were ash samples obtained from the combustion of biomass containing 20% agromass in the form of palm kernel slate. As additional components, mineral acids as well as inorganic compounds, including industrial waste, were used to correct the chemical composition and to mineral fertilizer granulation. The number of introduced components was related to the postulated composition of the produced fertilizer. Examples of mineral fertilizers obtained, both simple and multicomponent fertilizers, are presented.

PL

Jednym z elementów programu Polityka Energetyczna Polski jest rozwój energii odnawialnej, w tym pozyskiwanie z biomasy. W Polsce wybudowano Zielony Blok w Elektrowni Połaniec opalany w 100% paliwem z biomasy. Rozwiązanie takie sprzyja nie tylko pozyskiwaniu energii, ale także poprawie w zakresie ochrony środowiska. W toku spalania biomasy w kotle fluidalnym powstaje około 50 tys. ton popiołu lotnego w skali roku stanowiące źródło składników pokarmowych dla roślin, na przykład sole potasowe, związki fosforu, wapnia, boru itp. Przedmiotem badań były trzy rodzaje popiołów pochodzących ze spalania biomasy zawierającej 80% dendromasy i 20% agromasy. Agromasę stanowiły słoma, susz lub łupki orzecha palmowego. Przedstawiono charakterystykę fizyczną i skład chemiczny trzech zasadniczych próbek popiołu lotnego. Ze względu na duże rozdrobnienie, a tym samym pylenie podczas rozsiewu, stwierdzono brak możliwości bezpośredniego wykorzystania popiołów lotnych ze spalania biomasy jako czynnika alkalizującego kwaśne gleby. Najniższą gęstość nasypową wykazały próbki popiołów lotnych pochodzących ze spalania biomasy zawierającej 20% słomy jako agromasę, natomiast najuboższe w potas i fosfor były próbki popiołu uzyskane ze spalania biomasy zawierającej 20% agromasy w postaci łupek orzecha palmowego. Jako dodatkowych komponentów do korekty składu chemicznego oraz do granulacji nawozów mineralnych stosowano kwasy mineralne, jak również związki nieorganiczne, w tym odpady przemysłowe. Ilość wprowadzanych komponentów związana była z postulowanym składem wytwarzanego nawozu. Przedstawiono przykłady otrzymanych nawozów mineralnych zarówno prostego, jak i nawozów wieloskładnikowych.

15

Thermodynamic assessment on the integration of thermo-electric modules in a wood fireplace

Baldini Andrea, Cerofolini Luca, Fiaschi Daniele, Manfrida Giampaolo, Talluri Lorenzo

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2019

|

Vol. 29, no. 4

218--235

EN

The growing demand for electricity produced from renewable sources and the development of new technologies for the combustion of biomass, arose a growing interest on the possible coupling of thermoelectric modules with stove-fireplaces. The current thermoelectric generators have a solid structure, do not produce noise, do not require maintenance and can be used for the recovery of waste heat or excess, at the same time they hold a very low conversion efficiency and they need an adequate cooling system. Nevertheless, they still hold a cost, which is still too high to make them attractive. Nonetheless, if the modules are applied to a heat source which otherwise would be wasted, the attractiveness of the solution certainly rises. In this study, a thermodynamic analysis of a stove-fireplace is presented, considering both combustion process and the flame – walls heat transfer of the. A design solution for a concentrator device to funnel the wasted heat from the fireplace to the thermo-electric modules is also presented.

16

Defining the mathematical dependencies of NOx and CO emission generation after biomass combustion in low-power boiler

Lukáč Ladislav, Kizek Ján, Jablonský Gustáv, Karakash Yevgeniy

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2019

|

Vol. 29, no. 3

153--163

EN

The paper deals with the study of the influence of various factors, which have an impact on emissions such as NOx, CO, which have been verified by measurements. Biomass in the form of wood chips as fuel of different moisture content from 9% to 25% has been tested at various boiler outputs. The presented work also defines the mathematical dependencies of NOx and CO emission generation by using regression analysis from measured data after biomass combustion in low-power boilers. The paper also describes a mathematical model of biomass combustion. The mathematical model was created to verify the measured data and prediction of emission generation in the process of biomass combustion. This model consists of combustion of stoichiometry, calculation of combustion temperatures, obtained regression equations of NOx and CO. At the end of this paper, the obtained results are compared with the calculated models as well as the results of the defined dependencies from the regression analysis.

17

Obciążenie środowiska produktami spalania peletów z biomasy roślinnej w kotle górnego spalania

Kraszkiewicz A., Stryjecka M., Nowosad N., Kocira S.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 2

1269--1285

PL

Spalanie biomasy, jest traktowane jako proces neutralny dla środowiska przez pryzmat emisji CO2. Jednak w pewnych warunkach spalanie biopaliw w indywidualnych systemach grzewczych, może powodować poważne zagrożenie w skali lokalnej dla środowiska i zdrowia ludzi. Biorąc pod uwagę cechy energetyczne biomasy, podjęto badania, których celem było ilościowe określenie wybranych produktów gazowych i stałych spalania peletów ze słomy pszennej, żytniej i trocin sosnowych. W grupie produktów gazowych określono emisję CO, NO i SO2, natomiast w grupie produktów stałych (w popiele) określono zawartość wybranych makro- i mikroelementów oraz metali ciężkich. W warunkach badań zaobserwowano znacznie zróżnicowaną emisję CO, NO i SO2. Na obciążenie środowiska CO i SO2 wyraźny wpływ ma technologia spalania i warunki spalania. Okresowe spalanie porcji peletów z biomasy roślinnej na ruszcie z zapłonem od dołu i podawaniem powietrza pod ruszt powoduje znaczną emisję CO do atmosfery w początkowej fazie spalania oraz w końcowej podczas dopalania pozostałości koksowej. Jedynie, głównie dla peletów z biomasy drzewnej, przez krótki czas spalania emisja CO była na poziomie akceptowalnym, określonym przez stosowne standardy. Wykorzystanie peletów w takich urządzeniach grzewczych niesie ze sobą niewielki efekt ekologiczny oraz sprawia że spalanie odbywa się ze znacznie mniejszą efektywnością. Przy wykorzystaniu tego typu biopaliw, charakteryzujących się przeciętną temperaturą spalania mniejszą od 800°C, istotna jest również emisja NO do atmosfery, która poprzez zależność od zawartości azotu w paliwie mniej jest związana z konstrukcją paleniska. Wybór do spalania biopaliw o jak najmniejszej zawartości azotu powinien przyczynić się do zmniejszenia emisji NO, która staje się kolejnym kryterium dopuszczającym urządzenia grzewcze do obrotu. Wielu badaczy zwraca uwagę na możliwą emisję pyłów i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych podczas spalania biomasy. Stąd też celowym byłoby wykonanie takich analiz w odniesieniu do kotłów małej mocy górnego spalania i z automatycznym podawaniem paliwa, uwzględniając różnice pomiędzy rodzajami wykorzystanych do spalania surowców. Stały produkt spalania w postaci popiołu ze słomy, ze względu na większą obecność potasu niż w drewnie, może powodować dodatkowo problemy z dystrybucją powietrza przez spieki tworzące się na ruszcie. Skutkuje to pogorszeniem spalania i większą emisją do atmosfery. Pomimo zróżnicowanego składu chemicznego analizowane popioły pod kątem obciążenia środowiska makro, mikroelementami i metalami ciężkimi nie wykazują tendencji do przekroczenia wartości granicznych określonych odpowiednimi normami. Niewielka zawartość metali ciężkich w analizowanych peletach świadczy o jego ekologicznych właściwościach w aspekcie jego energetycznego wykorzystania, nie powodując przeciwskazań przy wprowadzeniu do środowiska stałych produktów spalania jako nawozu.

EN

Biomass combustion is treated as a neutral process for the environment through the prism of CO2 emissions. However, under certain conditions, the burning of biofuels in individual heating systems can result in a serious local threat to the environment and human health. Considering energetic features of biomass, research was undertaken to quantify selected gas products and solid combustion of wheat, rye, and sawdust straw pellets. In the group of gaseous products the emission of CO, NO and SO2 was determined, whereas in the group of solid products (in ash) the value of selected macro- and microelements as well as heavy metals was determined. In the test conditions, significantly differentiated emissions of CO, NO and SO2 were observed. The combustion technology and combustion conditions have a significant effect on the CO and SO2 load. Periodic combustion of a portion of plant biomass pellets on the grate with ignition from below and air supply under the grate causes a significant emission of CO to the atmosphere in the initial combustion phase and in the final coke residue after burning. Only, mainly for wood biomass pellets, CO emission for a short time was at an acceptable level, determined by appropriate standards. The use of pellets in such heating devices brings with it a small ecological effect and makes burning much less effective. Using this type of biofuels, characterized by average combustion temperature less than 800°C, also important is the emission of NO to the atmosphere, which through the dependence on the nitrogen content in the fuel is less related to the construction of the furnace. Choosing to burn biofuels with the lowest nitrogen content should contribute to the reduction of NO emissions, which becomes another criterion for allowing heating devices to be marketed. Many researchers point to the possible emission of dust and polycyclic aromatic hydrocarbons during biomass burning. Therefore, it would be advisable to carry out such analyzes with regard to low-power upper combustion boilers and with automatic fuel delivery, taking into account the differences between the types of raw materials used for combustion. The solid combustion product in the form of straw ash, due to the greater presence of potassium than in wood, can cause additional problems with the distribution of air by the sinters forming on the grid. This results in reduced combustion and increased emissions to the atmosphere. Despite the varied chemical composition, the ashes analyzed in terms of the macro, micronutrient and heavy metals load do not tend to exceed the limits set by the relevant standards. The low content of heavy metals in the analyzed pellets shows its ecological properties in terms of its energy use, without causing contraindications when introducing solid combustion products to the environment as a fertilizer.

18

Wpływ popiołów ze spalania biomasy na odczyn, właściwości sorpcyjne i zawartość przyswajalnych form makroelementów w glebie

Bilenda E., Meller E.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 5

678--681

PL

Określono przydatność popiołów ze spalania biomasy w rolnictwie, jako substytutu nawozu mineralnego potasowego. W doświadczeniu stosowano corocznie popioły powstałe w wyniku spalania mieszaniny zrębków drzewnych, wierzby energetycznej, kukurydzy i słomy w dawkach 3,5-10,5 Mg/ha. Badania wykazały pozytywny wpływ dawek popiołów 7,0 i 10,5 Mg/ha na kształtowanie odczynu gleby, a wszystkich zastosowanych dawek popiołu na właściwości sorpcyjne gleby. Popiół z bio-masy przyczynił się do wzrostu zawartości przyswajalnych form P, K i Mg.

EN

Ash from combusting a mixt. of wood chips, energetic willow, maize, and straw was applied in the 3 y. long exp. in doses 3.5-10.5 Mg/ha as a substitute for K mineral fertilizers to study its effect on soil pH and sorption properties and on contents of plant-available K, P and Mg macroelements. The ash addn. resulted in an increase in the content of assimilable P, K, and Mg forms and in the sorption capacity of the soil.

19

Wpływ dodatku biomasy do pyłu węgla kamiennego na jego zdolność do samonagrzewania i samozapalania

Półka M.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 9

1514--1516

PL

Konieczność zwiększania udziału biomasy w produkcji energii zmusiła inwestorów do przeprojektowania lub stworzenia od podstaw nowej technologii spalania węgla kamiennego. W związku z różnicami pomiędzy spalaniem biomasy i węgla zupełnie nowego podejścia wymagały także kwestie bezpieczeństwa. Badano czynniki wpływające na samonagrzewanie i samozapalenie węgla kamiennego i wpływ zastosowanej biomasy na jego samozapalność podczas składowania w masie. Wyznaczono doświadczalnie temperatury samozapalenia pyłów węgla kamiennego, biomasy i ich mieszanek. Jako biomasę stosowano mieszankę słomy i siana oraz pył orzecha ziemnego.

EN

Coal dust was mixed with a shredded peanut shell or a mixt. of straw and hay (50:50 by mass) and studied for self ignition ability. Self ignition temps., humidity and apparent d. of the mixed dusts were detd. by std. methods. The addn. of peanut shell to the coal dust resulted in the significant decrease of the self ignition temp. down to below 100°C.

20

Parametry emisyjne na przykładzie spalania odpadów gumowych, węgla i biomasy

Baron J., Migas P.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 4

629--632

PL

Przedstawiono wyniki analizy współspalania mieszanek gumy, węgla i biomasy w pęcherzowym złożu fluidalnym zasilanym powietrzem. Scharakteryzowano emisje spalin towarzyszące procesowi termicznej utylizacji odpadu gumowego oraz paliw konwencjonalnych, zależnie od masy i rodzaju próbki oraz temperatury złoża. Stwierdzono, że dla wybranych próbek wzrost temp. z 500°C do 600°C wywołuje wzrost emisji tlenku węgla(II), kosztem spadku emisji LZO. Zaobserwowano także znaczny spadek emisji NOx ze wzrostem temperatury złoża powyżej 700°C.

EN

Waste rubber (tires), wood pellet and pea coal samples (size below 2 cm) were fluidized in air and combusted at bed temp. 500-800°C to study the exhaust gas compn. The emission of org. compds. (satd. aliph. hydrocarbons, PhH, aldehydes) and CO decreased down to near zero with increasing combustion temp. The NOx content after combustion at 700°C was 94-110 mg/g.