TG-DTA analysis of sewage sludge, coal, biomass and their mixtures

• Autorzy: Kijo-Kleczkowska, A. , Szumera, M. , Środa, K.

Warianty tytułu

PL

Analiza TG-DTA osadów ściekowych, węgla, biomasy oraz ich mieszanek

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the thermal analyses TG-DTG-DTA of sewage sludge, coal and biomass and their mixtures in different proportions, tested in air. Due to problems regarding the use and application of sewage sludge, which are associated with increasingly restrictive legislation regarding the need for sewage sludge storage in Poland beginning January 1, 2016, and because the waste has a gross heat of combustion greater than 6 MJ/kg d.m., its thermal disposal (combustion and co-combustion with other fuels: coal or biomass) is extremely important. High combustion efficiencies can be achieved provided that the combustion process is properly designed taking into account the properties of the fuel. Co-combustion of sewage sludge with coal leads to an increase calorific of fuel and co-combustion of sewage sludge with biomass reduces CO2 emissions.

PL

W pracy zaprezentowano porównawczą analizę termiczną TG-DTG-DTA osadów ściekowych oraz węgla i biomasy, a także ich mieszanin w różnych proporcjach, przeprowadzoną w atmosferze powietrza. Ze względu na problem wykorzystania i zastosowania osadów ściekowych, związany chociażby z zaostrzającymi się przepisami prawnymi dotyczącymi składowania tych odpadów o cieple spalania powyżej 6 MJ/kg s.m., od 1 stycznia 2016r., niezwykle istotna staje się ich termiczna utylizacja (spalanie i współspalanie z innymi paliwami: węglem czy biomasą). Odpowiednio zaplanowany przebieg spalania paliwa, uwzględniający jego właściwości, gwarantuje uzyskanie wysokiej sprawności procesu. Współspalanie osadów ściekowych z węglem prowadzi do wzrostu kaloryczności paliwa (w odniesieniu do samych odpadów), a ich współspalanie z biomasą powoduje redukcję emisji CO2.

Słowa kluczowe

PL

osady ściekowe; biomasa; węgiel kamienny; współspalanie; analiza termiczna (TG-DTA) paliw

EN

sewage sludge; biomass; hard coal; co-combustion; TG-DTA of fuels

• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 5
• Strony: 108--118
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kijo-Kleczkowska, A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Maszyn Cieplnych,

autor

Szumera, M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych,

autor

Środa, K.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Maszyn Cieplnych,

Bibliografia

• [1] Biaggini E., F. Lippi, L. Petarca, L. Tagnotti: Devolitalization rate of biomasses and coal-biomass mixtures: an experimental investigation, Fuel 81 (2002) 1041-1050.
• [2] Bień J.D.: Development of municipal sewage sludge by thermal methods, Engineering and Environmental Protection 4 (2012) 439-449 (in Polish).
• [3] Collura S., B. Azambre, J.-V.Weber, Thermal behavior of Miscanthus grasses, an alternative biological fuel, Environmental Chemistry Letters 2 (2005) 95-99.
• [4] Folgueras M.B., R.M. Dı´az, J. Xiberta, Pyrolysis of mixtures of different types of sewage sludge with one bituminous coal, Energy 30 (2005) 1079–1091.
• [5] Górski M., S. Zabawa, Waste management: technical and organizational and legal aspects of waste management, Polish Association of Sanitary Engineers and Technicians, 2008 (in Polish).
• [6] Honda S., N. Miyata, K. Iwahori, Recovery of biomass cellulose from waste sewage sludge, Journal of Material Cycles and Waste Management 1 (2002) 46-50.
• [7] Hycaj G., K. Król, W. Moroń, W. Ferens, Sewage sludge combustion, Archives of combustion 6 (2006) 143-151 (in Polish).
• [8] Kijo-Kleczkowska A., Combustion of coal–water suspensions. Fuel 90 (2011) 865-877.
• [9] Kijo-Kleczkowska A., M. Kosowska-Golachowska, W. Gajewski, K. Środa, T. Musiał, K. Wolski, Incineration of sewage sludge regarding to coal and biomass, Rzeszów University of Technology Scientific Papers, Mechanics 3 (2014) 383-392 (in Polish).
• [10] Kordylewski W. (editor), Combustion and fuels, Wroclaw University of Technology Press, 2005 (in Polish).
• [11] Lester E., M. Gong, A. Thompson, A method for source apportionment in biomass/coal mixtures using thermogravimetric analysis, J. Anal. Appl. Pyrolysis 80 (2007) 111–117.
• [12] Lorenz U., The effects of coal combustion for the environment and the possibility of limiting, School of Underground Mining Material, Symposia and Conferences 64, GSMiE PAN, Cracow, 2005, 97-112 (in Polish).
• [13] Magdziarz A., S. Werle, Analysis of the combustion and pyrolysis of dried sewage sludge by TGA and MS, Waste Management 34 (2014) 174–179.
• [14] Nadziakiewicz J., R. Czekalski, Explore the process of co-combustion mixture of sawdust and sewage sludge in the fixed bed, Materials VI International Conference "Fuels from Waste 2007". Krynica, 2007, 243-248 (in Polish).
• [15] Nadziakiewicz J., M. Kozioł, Co-combustion of sludge with coal, Applied Energy 75 (2003) 239–248.
• [16] Pająk T., Drying and incineration of sewage sludge - in Poland and other EU countries, VI Conference of drying and thermal treatment of waste, Warsaw 2012 (in Polish).
• [17] Regulation of the Economy Minister of 8 January 2013 on the criteria and procedures for the release of waste for landfilling of waste (in Polish).
• [18] Rybak W., Combustion and co-combustion of solid bio-fuels. Wroclaw University of Technology Press, 2006 (in Polish).
• [19] Saikia N., P. Sengupta, P. Kumar Gogoi, P.Ch. Borthakur, Kinetics of dehydroxylation of kaolin in presence of oil field effluent treatment plant sludge, Applied Clay Science 22 (2002) 93-102.
• [20] Stasta P., J. Boran, L. Bebar, P. Stehlik, J. Oral, Thermal processing of sewage sludge, Applied Thermal Engineering 26 (2006) 1420–1426.
• [21] Stelmach S., R. Wasielewski, Co-combustion of dried sewage sludge and coal in a pulverized coal boiler, J Mater Cycles Waste Manag. 10 (2008) 110–115.
• [22] Szymczak M., M. Chalamoński, Combustion of dried sewage sludge, mixed with The combustion of dried sewage sludge mixed with pine bark, Warming, heating, ventilation 42/2 (2011) 58-60 (in Polish).
• [23] Tillman D.A.et al., Wood Combustion, Academic Press, New York, 1981.
• [24] Wang X., H. Tan, Y. Niu, M. Pourkashanian, L. Ma, E. Chen, Y. Liu, Z. Liu, T. Xu, Experimental investigation on biomass co-firing in a 300 MW pulverized coal-firedutility furnace in China, Proceedings of the Combustion Institute 33 (2011) 2725–2733.
• [25] Werther J., T. Ogada, Sewage sludge combustion, Progress in Energy and Combustion Science 25 (1999) 55–116.
• [26] Yu Y.H., S.D. Kim, J.M. Lee, K.H. Lee, Kinetic studies of dehydration, pyrolysis and combustion of paper sludge, Energy 27 (2002) 457-469.