Biomasa jest obecnie powszechnie stosowana jako paliwo w energetyce i instalacjach grzewczych. Charakteryzuje się wysoką zawartością części lotnych, których udział może przekraczać 80 procent masy paliwa w stanie suchym. Taki wysoki udział części lotnych powoduje odmienne zachowanie sie biomasy podczas spalania w stosunku do paliw kopalnych. Dla warunków pracy kotła istotne jest, jaka część energii w czasie spalania jest uzyskiwana z części lotnych. W pracy określono kaloryczność części lotnych wydzielanych z biomasy i udział energii pochodzącej ze spalania części lotnych.
An experimental study has been conducted to determinate the ignition temperature of coals, and biomass blends. Combustion reactivity plays a significant role in the development of optimal strategies for the efficient utilization of coal. According to researches, temperatures and times of ignition of dust arc decreasing with rising a contend of volatile matter in coals and growing with coal ratio, what is connected with increasing speed of oxidize carbon with decreasing degree coal ratio. Biomass is co-combust as supplement to the main fuel. An experimental study shows that biomass can be safety use up to 25%, thought in practice biomass is co-combusted in small quantities (about 5-10%). The detailed results and their relevance is discussed in this paper.
The sintering tendency of a fuel ash is one of the most important factors of fireside slagging and fouling problems or bed agglomeration in steam boilers. In this paper the sintering tendency was predicted by a laboratory test method based on compression strength measurements and chemical composition analysis of the ashes. For the study were chosen six ashes from bituminous and lignite coals, two biomass and select of coal and biomass blends. The compression strength test showed significant differences in the measured sintering tendencies for the various ashes and their select blends. The sintering tendency seemed also to correlate well with chemical ratios of ashes.
In this paper has been showed a new experimental method that determines the sintering temperature of fuel ash. This technique is based on pressure drop measurements across the heat-treated ash sample, compressed in an alumina tube. The sintering temperatures of ashes measured with pressure drop technique were compared with standard ash fusion test (PN-ISO 540:2001) and compression strength test. The standard ash fusion test generally showed higher temperatures than the non-standard sintering test. The pressure drop technique is relatively quick and more sensitive than compressive strength technique and can be applied with chemical composition analysis of the ashes to predict onset of bed agglomeration, fouling or slagging in steam boilers.
W artykule przedstawione zostały badania dotyczące badania zawiaska samozapłonu węgla i mieszanin węgiel-biomasa. Bezpieczne składowanie paliw użytkowanych w procesie spalania jest zagadnieniem ważnym, zapobieganie zjawisku samozapłonu zabezpiecza składowisko przed groźbą niekontrolowanego pożaru i utraty składowanego paliwa. Równoczesne składowanie mieszanin węgiel-biomasa jest zagadnieniem nowym, dla którego nie prowadzono długo-terminowych testów i badań. Równocześnie nie istnieją jeszcze znormalizowane standardy badań laboratoryjnych, które umożliwiałby przewidywanie tych zagrożeń. W artykule podjęte zostały badania określenia temperatury samozapłonu nową, nieznormalizowaną metodą Crossing Point Test – CPT. Dla badanych paliw wyznaczone zostały charakterystyki grzania co pozwoliło określić temperaturę samozapłonu mieszaniny węgiel-biomasa oraz sklasyfikować je pod kątem bezpieczeństwa składowania.
EN
In this paper the spontaneous combustion propensity of coal/biomass of different kind is studied using the crossing point method test (CPT), where a basket of the biomass sample is heated to establish the effect of biomass type on the critical ignition ambient temperature. The behaviour of coal/biomass in stockpile has proved to be both difficult to predict and quantify. A universally accepted spontaneous combustion index value, measured in a bench-scale test that could be included in a coal procurement specification would certainly be useful; but this seems unlikely to happen in the near future. Any index, though, is likely to be specific to a power plant since it is dependent on the storage system design and environmental condition, as well as on the coal properties.
Gwałtowny rozwój sieci kanalizacyjnej, wzrost ilości oczyszczalni ścieków oraz modernizowanie istniejących obiektów sprawia, że w Polsce dynamicznie rośnie ilość produktu ubocznego oczyszczania ścieków, którym jest osad ściekowy. Jednym z preferowanych sposobów utylizacji osadów jest utylizacja termiczna, która może być przeprowadzana min. za pomocą tzw. współspalania z węglem kamiennym bądź brunatnym w paleniskach pyłowych istniejących kotłów pyłowych energetyki zawodowej. Aby proces współspalania był prowadzony wydajnie i bez szkody dla instalacji kotłowej należy poszerzyć wiedzę na temat zapłonu mieszanin pyłowo-powietrznych zawierających osady ściekowe, ponieważ zapłon mieszaniny pyłowej może mieć zasadniczy wpływ na sprawność kotła oraz jego uciążliwość dla środowiska naturalnego. Zjawisko zapłonu węgli kamiennych i brunatnych jest dostatecznie poznane [1,2], natomiast w chwili obecnej brak jest wiedzy na temat zapłonu osadów ściekowych traktowanych jako paliwo oraz mieszanin paliwowych zawierających osady ściekowe. Wyznaczanie charakterystyk zapłonu przeprowadzono na stanowisku badawczym szczegółowo opisanym w pracy [1]. W niniejszej pracy wyznaczono charakterystyki temperaturowo-czasowe, ponadto uzyskano minimalne czasy zapłonu oraz czasy zapłonu dla temperatury 650°C dla trzech różnych osadów ściekowych oraz ich mieszanin z wybranym węglem kamiennym i węglem brunatnym, w trzech różnych proporcjach wagowych. Poszukiwano związku pomiędzy właściwościami fizykochemicznymi badanych osadów ściekowych (analiza techniczna, analiza elementarna, kaloryczność, szybkość odgazowania i spalania pozostałości koksowej) - wynikającymi z ich źródła pochodzenia, a zapłonem utworzonej z nich chmury pyłowo-powietrznej. Wykazano, że źródło pochodzenia osadu ściekowego oraz technologia oczyszczania ścieków mają znaczący wpływ na minimalną temperaturę oraz czas indukcji zapłonu chmury pyłowo-powietrznej.
EN
Intensive growth of sanitation systems size, number of sewage treatment plants and modernization of the existing sewage treatment plants causes dynamic increase of the amount of produced sewage treatment by-product – sewage sludge. One of the preferred utilization methods is thermal degradation, which should be conducted by co-firing with lignite, or bituminous coals in existing pulverized-fuel fired furnaces. It is necessary to broaden knowledge concerning combustion of dust-air mixtures including sewage sludge for securing the efficient and safe co-firing, because ignition has essential impact on boiler efficiency. Ignition phenomenon of bituminous and lignite coals is already well known [1, 2], but there is a lack of knowledge about ignition of sewage sludge and sludge-coal blends. Determination of ignition characteristics was conducted on device, which is described in detail in paper [1]. Time versus temperature characteristics were obtained in this work, also minimal temperatures of ignition and time of ignition in 650° were measured for three various sewage sludge and their blends with chosen bituminous and lignite coal in three different mass shares. Correlations between fuel proprieties of examined sewage sludge (as proximate analysis, ultimate analysis, calorific value, devolatization and char combustion rate) and behaviour of dust-air cloud during ignition were evaluated. Influence of the origin of sewage sludge and sewage treatment technology on minimal temperature of ignition and ignition delay were demonstrated.
Spalanie osadów ściekowych oraz biomas w paleniskach kotłowych może powodować problemy eksploatacyjne i zagrożenia, do których zalicza się m.in.: żużlowanie, popielenie oraz aglomerację złoża. Biopaliwa cechuje podwyższona zawartość metali alkaicznych oraz chloru, obecność tych związków powoduje obniżenie temperatur spiekania popiołów, przyspiesza korozję i erozję powierzchni ogrzewalnych, wpływa niekorzystnie na wymianę ciepła oraz zwiększa ryzyko uszkodzeń mechanicznych. Znajomość temperatur spiekania popiołów pochodzących z biopaliw pozwoli ograniczyć zagrożenia dla kotłów oraz zwiększy ich dyspozycyjność podczas użytkowania tych paliw z węglami stosowanymi w energetyce zawodowej. W pracy analizowano wpływ wybranych właściwości osadów ściekowych i biomas na skłonność ich popiołów do spiekania. Badania przeprowadzono w oparciu o trzy metody: wytrzymałościową, ciśnieniową oraz standardową Leitza. Badania wykonano na trzech osadach ściekowych i biomasach różniących się znacząco pod względem właściwości fizykochemicznych. W wyniku pomiarów wyznaczono parametry charakteryzujące zachowanie się substancji mineralnej badanych paliw podczas ich spalania. Stwierdzono, że istnieje związek pomiędzy temperaturą spiekania a składem tlenkowym popiołów.
EN
The paper describes a laboratory test for determining the ash sintering temperature. The tests were performed on 3 different sewage sludge and 3 different biomasses. Knowledge about sintering temperatures may decrease threats for boilers during co-firing with coals and may increase boilers disposability. The techniques which were used in research are the standard Leitz ash fusion test, compression strength based sintering test and drop pressure technique. The Leitz standard ash fusion test generally showed higher temperature than compression strength and pressure tests. In this paper, we compared the sintering tendency of sewage sludge and biomasses .The results show influence of selected properties of sewage sludge and biomasses on their ash sintering propensity. The detailed results and their relevance are discussed in this paper.
W artykule przedstawione zostały badania dotyczące zapłonu paliw wyjściowych jak i ich mieszanin z biomasą oraz badania szybkości odgazowania i spalania pozostałości koksowej. Jakość zapłonu pyłu węglowego lub jego mieszaniny może mieć decydujący wpływ na sprawność kotła oraz na jego uciążliwość ekologiczną dla środowiska. Parametry kinetyki odgazowania i spalania pozostałości koksowej służą jako wytyczne do projektowania układu palnikowego, wysokości komory paleniskowej, budowy układu stopniowego spalania paliwa (obniżanie emisji NOx). Projektowanie palenisk i palników do kotłów energetycznych, ich eksploatacja oraz poprawne i bezpieczne prowadzenie procesu spalania wymaga znajomości mechanizmu zapłonu i parametrów go opisujących (kinetyki). W pracy wyznaczone zostały charakterystyki zapłonu paliw wyjściowych i ich mieszanin oraz szybkość odgazowania części lotnych i spalania pozostałości koksowej węgli i mieszanin węgiel-biomasa. W pracy podjęta została również próba określenia kryteriów przewidywania zapłonu takich mieszanin oraz określenia wpływu dodatku na jakość zapłonu oraz szybkość wydzielania części lotnych i spalania pozostałości koksowej mieszaniny węgiel-biomasa.
EN
This paper describes research results of ignition, pyrolysis and reactivity coals and biomass blends. Ignition is considered as the process initiating the combustion phenomenon and it is a relevant step due to its influence on flame stability, pollutants formation and emission, and flame extinction. The main objective of this paper was to study the ignition behavior of different coals and biomass by the vertical furnace test and to assess the possible interactive effects induced by blending. Thermal gravimetric analysis (TGA) is used in assessing the combustion behavior of coal and biomass blends. Thermogravimetric analysis has been extensively used for the pyrolysis and reactivity characterization of different materials and blends. Although extrapolation to other devices at larger scale cannot be performed directly, thermogravimetric analysis is very useful from a fundamental viewpoint, and for comparison between samples. Nevertheless, very little information is available about the interaction between components of coal blends and how this influences pyrolysis and reactivity.
Przedstawiono problematykę związaną ze zjawiskami zapłonu i wybuchów w elektrowni węglowej, obejmującą samozapłon na składowisku węgla, zagrożenia występujące w instalacji młynowej i transportu pyłu oraz zapłon mieszaniny pyłowo-powietrznej za palnikiem. Przedstawiono również metodę badań zapłonu pyłu węglowego oraz zamieszczono wyniki badań związane z wyznaczaniem charakterystyk zapłonu mieszaniny pyłowo-powietrznej (minimalną temperaturę i czas indukcji zapłonu). Na podstawie badań laboratoryjnych opracowano procedurę pozwalającą szeregować różne węgle ze względu na ich skłonność do zapłonu.
EN
In the paper ignition and explosions phenomena in power plants was presented, such as spontaneous ignition of stored coals, coal dust explosions in pulverizer and pipes and coal-air mixture ignition in pulverised flame. Laboratory experiments were performed in test rigs that allowed determining of pulverised coal ignition. Based on determined experimental data a method was prepared that allowed ranging of different coals with respect of ignition potential.
Podano główne czynniki, jakie mają wpływ zarówno na projektowanie, eksploatację jak i koszty wytwarzania energii elektrycznej z węgli brunatnych. Porównano technologie produkcji energii oparte na węglu brunatnym i węglu kamiennym. Przedstawiono perspektywy wykorzystania w przyszłości węgla brunatnego do produkcji energii elektrycznej.
EN
Given are main factors influencing designing and operation as well as costs of electric energy generation for lignite fired power stations. Compared are electric energy generation technologies based on lignite and hard coal. Presented are prospects for the future of lignite utilisation for electric energy generation.
Strata wynikająca z niecałkowitego spalania pyłu węglowego i związana z tym nadmierna zawartość niespalonych stałych części palnych w żużlu i w lotnym popiele, jest podstawową charakterystyką urządzeń kotłowych - obniża sprawność kotła i opłacalność procesu, wpływa na warunki pracy urządzeń odpylających oraz decyduje o możliwościach wykorzystania (sprzedaży przez elektrownie) lotnego popiołu np. w przemyśle cementowym lub budowlanym. Celem pracy jest analiza metody oznaczania zawartości części palnych w żuzlu/lotnym popiele i określania straty niecałkowitego spalania w czasie spalania węgli brunatnych z dużą zawartością węglanów.
EN
Residual carbon in fly ash affects many aspects of power plant pertormance in economy, including boiler efficiency, electrostatic precipitator operation and the value of the fly ash as a saleable by product. The objective of the present work is to develop more precise technique for determining of residual carbon content and technique for the prediction of carbon burnout loss in pulverised fired boiled.
Przedstawiono wyniki badań określających wpływ substancji mineralnej oaliw stałych na sumaryczną ilość ciepła jaka wywiązuje się w wyniku spalania paliwa w komorze kotła energetycznego. Badania przeprowadzono na 20 próbach węgla brunatnego o zmiennym składzie i wartości ciepła spalania. Stwierdzono, że substancja mineralna w węglu ma znaczący wpływ na ilość ciepła uzyskiwanego w czasie spalania węgla. Efekt ten zależy od warunków spalania, inny jest w bombie kalorymetrycznejm, a inny w kotle energetycznym. Dlatego wartość ciepła spalania określana w bombie może znacznie odbiegać od rzeczywistych efektów cieplnych uzyskanych w kotle. Substancja mineralna wpływa w dwojaki sposób: jest balansem, który zmniejsza ilość części palnych w węglu oraz sama ulega złożonym procesom reakcji chemicznych. Straty energii spowodowane rozkładem chemicznym substancji mineralnej mogą być znaczne i wynoszą do 9% ciepła dostępnego w paliwie przy 50% zawartości substancji mineralnej w węglu.
EN
To estimate the impact of mineral matter in coal on its combustion and the calorific value of coal, combustion of 20 brown coals were simulated in pulverised coal system. The calculated calorific values of coals tend to decrease with increasing mineral matter content. The present study has verified that significant amounts of energy (up to 9% coal feed) era wasted owing to the endothermic reactions of decompositions of minerals in coal as well as well the heat capacities of these minerals during combustion.
A thermo-dynamic model (based on FACTSage) has been used to predict the ash behaviour of coals under the high temperature conditions existing in the pf boilers. The predicted melting characteristics have been compared with the experimental data derived from the standard ash fusion test and non-standard sintering test. Good agreement has been achieved between predicted liquid phase formation as a function of temperature and the ash fusion temperatures measured according to standard test. Based on the amount and composition of the predicted molten phase, the viscosity of the slags has been calculated and compared with the measured sintering tendency of the investigated ashes. It has been shown that the sintering tendency correlates quite well with the calculated viscosities for the types of investigated ashes. This confirmed that viscous flow and a presence of the liquid phase are dominant factors affecting the sintering of the ashes. The obtained results revealed that the thermo-dynamic model can be used to predict the ash fusion temperatures and the sintering tendency of ashes, thus the strength of deposits can be assessed which is of relevance for predicting slagging/fouling propensities of solid fuels.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.