Analysis of the use of catalytic additives for combustion with wood pellets in a low-power boiler

• Autorzy: Gaze, Błażej , Knutel, Bernard , Jajczyk, Mateusz , Wacławek, Aleksandra , Bukowski, Przemysław , Dębowski, Marcin

Warianty tytułu

PL

Analiza zastosowania dodatków katalitycznych do spalania z pelletem drzewnym w kotle małej mocy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents an analysis of the validity of using catalytic additives for combustion with wood pellets in a low-power boiler. Five different catalytic additives have been used in the research, the chemical composition of which based on TiO2, MnO2, aqueous H2PtCl6 solution and 99.5% pure aqueous urea solution. The carrier for the active substance has been sodium aluminosilicate. The catalytic additive has been applied until the appropriate concentration in the pellet structure has been obtained, corresponding to 0.1% in relation to the weight of the fuel burned. Based on the results of the measurements, the percentage reduction of pollutant emissions into the atmosphere (CO, NOx, SO2 and particulate matter) and fuel consumption resulting from the use of individual active substances have been determined. The manuscript also showed the effect of the savings in fuel consumption and the unit cost of the catalytic additive on the amount of annual avoided costs for heating and domestic hot water preparation.

PL

W niniejszym artykule przedstawiano analizę zasadności zastosowania dodatków katalitycznych do spalania z pelletem drzewnym w kotle małej mocy. W badaniach zastosowano pięć różnych dodatków katalitycznych, których skład chemiczny bazował na TiO 2 , MnO 2 , wodnym roztworze H 2 PtCl 6 i 99.5% czystym wodnym roztworze mocznika. Za nośnik dla substancji aktywnej posłużył glinokrzemian sodu. Dodatek katalityczny nakładany był do momentu uzyskania odpowiedniego stężenia w strukturze pelletu, odpowiadającego 0.1% w stosunku do masy spalanego paliwa. W oparciu o wyniki przeprowadzonych pomiarów określono procentową redukcję emisji zanieczyszczeń do atmosfery (CO, NO x , SO 2 i pyłu zawieszonego) oraz zużycia paliwa wynikającego ze stosowania poszczególnych substancji aktywnych. W manuskrypcie wykazano także wpływ wielkości oszczędności w zużyciu paliwa i kosztu jednostkowego dodatku katalitycznego na wysokość rocznych kosztów unikniętych dla ogrzewania i przygotowaniu ciepłej wody użytkowej.

Słowa kluczowe

PL

pellet drzewny; spalanie; katalizator; analiza

EN

wood pellets; combustion; catalyst; analysis

• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2021
• Tom: Nr 4
• Strony: 93--98
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Gaze, Błażej

• doktorant Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu,

autor

Knutel, Bernard

• doktorant Szkoły Doktorskiej Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu,

autor

Jajczyk, Mateusz

• student Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu,

autor

Wacławek, Aleksandra

• student Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu,

autor

Bukowski, Przemysław

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu,

autor

Dębowski, Marcin

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu,

Bibliografia

• [1] Akimoto H.: Global air quality and pollution. Science 2003, nr 302, str. 1716-1719.
• [2] European Environment Agency: Air quality in Europe — 2020 report. EEA Report 2020, nr 9, str. 10.
• [3] Kostrz M., Satora P.: Związki odpowiedzialne za zanieczyszczenie powietrza. Inżynieria Ekologiczna 2017, nr 8, str. 91.
• [4] GIOŚ: Informacja o realizacji zadań Inspekcji Ochrony Środowiska w 2019 roku. GIOŚ 2019, nr 9, str. 91-94.
• [5] Slemr F, Seller W.: Field Measurements of NO and NO 2 Emissions from Fertilized and Unfertilized Soils. Journal of Atmospheric Chemistry 1984, nr 2, str. 2.
• [6] Zanzinger J.: Role of nitric oxide in the neural control of cardiovascular function. Cardiovascular Research. Clin Sci (Lond) 1999, nr. 43, str. 639-641.
• [7] Kocyba M., Glinka M.: Zatrucia tlenkiem węgla-statystyki w ostatnim 5-leciu. Warszawski Uniwersytet Medyczny 2018, nr 6, str. 692-693.
• [8] Levy R.J.: Carbon Monoxide Pollution and Neurodevelopment: A Public Health Concern. Neurotoxicology and Teratology 2015, nr 49, str. 31-40.
• [9] Zhang Y., Li C., Krotkov N.A., Joiner J., Fioletov V., McLinden C.: Continuation of long-term global SO 2 pollution monitoring from OMI to OMPS. Atmos. Meas. Tech. 2016, nr 4 str. 1495-1509.
• [10] Górska E., Świderska Dróż M.: Kwaśne opady atmosferyczne i ich wpływ na gleby i wody powierzchniowe. Inżynieria Środowiska 1996, nr 5, str. 61-63.
• [11] Lee J.S., Sokhansanj S., Lau A.K., Lim C.J.: Physical Properties of Wood Pellets Exposed to Liquid Water. Biomass and Bioenergy 2020, nr 142, 105748.
• [12] Pilipiuk M., Depo K.: Wybrane rodzaje biomasy i ich właściwości energetyczne. Wybrane zagadnienia z zakresu ochrony środowiska i energii odnawialne 2016, str. 162-172.
• [13] Urciuolo M., Chirone R., Saverio Marra F., Solimene R.: Power generation by Stirling engine during fluidized bed combustion of wood pellets. Combustion Science and Technology 2019, nr 191, str. 263-274.
• [14] Wielgosiński G., Łechtańska P.: Emisja zanieczyszczeń z procesu spalania biomasy. Współczesne osiągnięcia w ochronie powietrza atmosferycznego 2010, str. 391-400.
• [15] WFOSIGW.KATOWICE.PL, Program CZYSTE POWIETRZE, https://www.wfosigw.katowice.pl/program-czyste-powietrze.html.
• [16] Directive 2009/125/EC of the European Parliament and of the Council of 21 October 2009 establishing a framework for the setting of ecodesign requirements for energy-related products.
• [17] Finfer E.Z.: Fuel Oil Additives for Controlling Air Contaminant Emissions. Journal of the Air Pollution Control Association. 2012, nr 17, str. 43-45.
• [18] Wojtko P., Gaze B., Knutel B., Wacławek A., Bukowski P., Romański L.: The use of catalytic additives for the combustion of sunflower husk pellets in a low-power boiler. Przemysł Chemiczny. 2021, nr 5, str. 480-484.
• [19] Gaze B., Noszczyk T., Romański L., Dyjakon A., Kułażyński M.: Określenie dominującego mechanizmu powstawania NO x w kotłach małej mocy zasilanych biomasą. Przemysł Chemiczny 2020, nr 2, str. 70-75.
• [20] Gaze B., Romański L., Kułażyński M: Koncepcja wykorzystania mocznika do ograniczenia emisji NO x z kotłów biomasowych małej mocy. Przemysł Chemiczny 2020, nr 4, str. 569-573.
• [21] PN-EN ISO 16948:2015-07, Oznaczanie całkowitej zawartości węgla, wodoru i azotu w biopaliwach stałych.
• [22] PN-G-04584:2001, Oznaczanie zawartości siarki całkowitej i popiołowej automatycznymi analizatorami.
• [23] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej.
• [24] Klasyfikacja Energetyczna Budynków wg. Stowarzyszenia na Rzecz Zrównoważonego Rozwoju Polski.
• [25] PN-EN 12952-15:2006, Kotły wodnorurowe i urządzenia pomocnicze.Cz. 15. Badania odbiorcze.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).