Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Metoda obniżania zawartości rtęci w węglu kamiennym

100%

Dziok T.

|

2018

|

tom T. 97, nr 1

94--100

PL

Omówiono czynniki wpływające na zawartość rtęci w węglu kamiennym. Przedstawiono metody usuwania rtęci z węgla. Skuteczność usuwania rtęci była silnie zróżnicowana dla poszczególnych węgli (8-96%). Ilość usuniętej z węgla rtęci determinowana była zarówno parametrami procesowymi, jak i właściwościami samego węgla, w tym w szczególności postacią rtęci zawartej w węglu.

EN

A review, with 66 refs., of methods for reducing content of Hg in coals before their utilization, by removing Hg connected with mineral or org. matter, in an enrichment process or pyrolysis or in the hybrid process.

2

The impact of repeated water soaking of cereal straw on the slagging index and the formation of deposits on heating surfaces of power boilers

63%

Rozwadowska A. , Dziok T.

|

tom T. 21, z. 2

125--137

EN

The article presents the results of the analysis of straw obtained from ripening wheat, which was subjected to four water soaking cycles in demineralized water. The soaking was carried out under laboratory conditions at 20°C. As a result, part of mineral matter, including a significant amount of alkaline sodium and potassium salts and substances containing sulfur and phosphorus, was washed out. The process of soaking has a great impact on the chemical composition of ash obtained from water-treated straw, which increased its acidity. The Na2O content in the analyzed ash has decreased by 78%, while the K2O content has decreased by 60%. In turn, the content of water-insoluble, acid-forming SiO2 has increased by 80%. As a consequence, a positive change in the values of indices, on the basis of which the tendency of straw to slagging and deposit formation during the combustion and gasification processes is assessed, has been observed. Already after the second water soaking cycle it became apparent, based on the AI alkali index, that the examined fuel should not cause difficulties resulting from the increased intensity of use of the boiler during the combustion process. Meanwhile, the value of the BAI bed agglomeration index was considered to be safe, indicating a low possibility of bed agglomeration during the combustion or fluidized bed gasification, after the third water soaking cycle. The third of the analyzed indices, the Fu fouling index, did not indicate any tendency to deposit formation during the combustion; however, four water soaking cycles reduced its initial value by 80%. The last of the analyzed indexes, the SR, slag viscosity index did not change its value during the experiment, which, both for the raw straw and after subsequent soaking cycles, indicated that the fuel should have a low tendency to accumulate slag during the combustion process.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań słomy pozyskanej z dojrzewającej pszenicy, którą poddano procesowi czterokrotnego moczenia w wodzie demineralizowanej. Operację moczenia prowadzono w warunkach laboratoryjnych w temperaturze 20°C. W wyniku moczenia ze słomy została usunięta część substancji mineralnej, w tym znaczna ilość alkalicznych soli sodu i potasu oraz substancji zawierających siarkę i fosfor. Proces moczenia w wyraźny sposób wpłynął na zmianę składu chemicznego popiołu otrzymanego z preparowanej wodą słomy, który zwiększył swoją kwasowość. W popiele o 78% zmalała zawartość Na2O, o 60% zawartość K2O, do 80% wzrósł natomiast udział nierozpuszczalnego w wodzie, kwasotwórczego SiO2. W konsekwencji korzystnie zmieniły się wartości wskaźników, za pomocą których oceniana jest skłonność słomy do deponowania zanieczyszczeń podczas spalania i zgazowania. Już w wyniku dwukrotnego moczenia indeks alkaliczności AI przyjmował wartość sugerującą, że paliwo to nie powinno sprawiać trudności podczas spalania z powodu zwiększonej intensywności żużlowania kotła. Natomiast wskaźnik aglomeracji złoża BAI bezpieczną wartość wskazującą na niewielkie prawdopodobieństwo wystąpienia zjawiska aglomeracji złoża podczas spalania lub zgazowania fluidalnego osiągnął po trzecim cyklu moczenia słomy. Trzeci z ocenianych wskaźników, Fouling-Index Fu nie osiągnął wprawdzie wartości wskazującej na brak skłonności paliwa do deponowania zanieczyszczeń podczas spalania, ale w wyniku czterokrotnego moczenia nastąpiła 80% redukcja jego początkowej wartości. Ostatni z analizowanych wskaźników, wskaźnik lepkości żużla SR, w trakcie prowadzonego eksperymentu nie zmieniał swojej wartości, która dla zarówno dla słomy surowej, jak i po kolejnych cyklach moczenia, wskazywała, że paliwo to powinno charakteryzować się małą skłonnością do odkładania żużlu podczas spalania.

3

Zawartość rtęci w odpadach z procesu wzbogacania węgli kamiennych oraz ubocznych produktach spalania węgla w aspekcie ich utylizacji

51%

Burmistrz P. , Dziok T. , Bytnar K.

|

tom nr 98

115--123

PL

Podczas wydobycia i przeróbki mechanicznej węgla kamiennego oraz w procesach jego spalania powstają różne odpady. Zaliczyć do nich można m.in. odpady z procesu wzbogacania węgla oraz uboczne produkty spalania (popioły lotne i żużle). Aktualne przepisy prawne i branżowe zalecają określanie w nich m.in. zawartości rtęci oraz definiują graniczne jej wartości. Celem pracy było określenie poziomu rtęci w odpadach z procesu wzbogacania węgli kamiennych oraz stałych ubocznych produktach spalania węgli w energetyce w aspekcie ich wykorzystania i/lub utylizacji. Określono zawartość rtęci w reprezentatywnych próbkach odpadów z procesu wzbogacania na mokro i suchej separacji węgla kamiennego oraz w ubocznych produktach spalania z ośmiu kotłów opalanych węglem kamiennym: próbkach żużla i popiołu lotnego. Zawartość rtęci w badanych odpadach ze wzbogacania na mokro węgli kamiennych zmieniała się w granicach od 54 do 245 μg/kg (średnia 98 μg/kg), a z procesu suchej separacji od 76 do 310 μg/kg (średnia 148 μg/kg), w przeliczeniu na stan roboczy. Zawartość rtęci w popiołach lotnych wynosiła od 70 do 1420 μg/kg (średnia 567 μg/kg), a w żużlach od 8 do 58 μg/kg (średnia 21 μg/kg). Obecnie – w świetle obowiązujących przepisów prawnych z punktu widzenia zawartości rtęci w odpadach – nie ma istotnych barier w ich wykorzystaniu. Niemniej jednak mogą pojawić się w przyszłości przepisy limitujące maksymalną zawartość rtęci oraz dopuszczalną ilość wymywanej rtęci. Może to utrudnić ich wykorzystanie i/lub utylizację według dotychczasowych sposobów. Zasadne jest więc przygotowanie się na taką sytuację, poprzez opracowanie innych alternatywnych sposobów wykorzystania tych odpadów.

EN

In the processes of coal mining, preparation and combustion, the rejects and by-products are generated. These are, among others, the rejects from the coal washing and dry deshaling processes as well as the coal combustion by-products (fly ash and slag). Current legal and industry regulations recommend determining the content of mercury in them. The regulations also define the acceptable content of mercury. The aim of the paper was to determine the mercury content in the rejects derived from the coal cleaning processes as well as in the combustion by-products in respect of their utilization. The mercury content in the representative samples of the rejects derived from the coal washing and dry deshaling processes as well as in the coal combustion by products derived from 8 coal-fired boilers was determined. The mercury content in the rejects from the coal washing process varied from 54 to 245 μg/kg, (the average of 98 μg/kg) and in the rejects from the dry deshaling process it varied from 76 to 310 μg/kg (the average of 148 μg/kg). The mercury content in the fly ash varied from 70 to 1420 μg/kg, (the average of 567 μg/kg) and in the slag it varied from 8 to 58 μg/kg (the average of 21 μg/kg). At the moment, in light of the regulations from the point of view of mercury content in the rejects from the coal preparation processes and in the coal combustion by-products, there are no significant barriers determining the way of their utilization. Nevertheless, in the future, regulations limiting the maximum content of mercury as well as the acceptable amount of leachable mercury may be introduced. Therefore, preparing for this situation by developing other alternative methods of using the rejects and by-products is recommended.

4

Technologie zgazowania węgla i ich przydatność dla potrzebenergetyki i chemii

51%

Porada S. , Czerski G. , Dziok T. , Grzywacz P.

|

2013

|

tom T. 69, nr 2

200--208

PL

W artykule przedstawiono zarys historii rozwoju naziemnego zgazowania węgla na świecie. Omówiono klasyfikację reaktorów oraz dokonano porównania obecnie stosowanych technologii. Przedstawiono możliwość zastosowania technologii zgazowania w energetyce i przemyśle chemicznym. Ukazano również wskazówki przy doborze reaktorów.

EN

This article presents an outline of the history of the ground-based coal gasification development worldwide. A classification of gasifiers was given as well as the currently used technologies were compared. The applicability of coal gasification technologies in power and chemical industry was presented. Alternatively, directions for the selection of gasifiers were presented.

5

Badania kinetyki reakcji węgla z parą wodną w aspekcie technologii jego podziemnego zgazowania

51%

Porada S. , Czerski G. , Dziok T. , Grzywacz P.

|

2013

|

tom T. 69, nr 2

91--98

PL

Zbadano przebieg wydzielania się wodoru, tlenku i ditlenku węgla oraz metanu w procesie zgazowania węgla kamiennego parą wodną przy ciśnieniu 4 MPa. Obliczono wydajności gazowych produktów w temperaturach 800, 900, 950 i 1000 ºC oraz stopień konwersji pierwiastka C w badanym węglu do produktów gazowych. Wyznaczono formalne parametry kinetyczne reakcji tworzenia się wodoru i tlenku węgla w badanym procesie.

EN

This article presents the research on hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and methane formation during the process of hard coal gasification with steam at the pressure of 4 MPa. Yields of gaseous products at the temperatures of 800, 900, 950 and 1000 ºC as well as the extent of carbon conversion to gaseous products in the tested coal were calculated. In the end, the formal kinetic parameters for the reaction of carbon monoxide and hydrogen formation were determined.

6

Porównanie reaktywności wybranych węgli kamiennych względem pary wodnej

51%

Porada S. , Dziok T. , Czerski G. , Grzywacz P.

|

2014

|

tom T. 70, nr 11

127--131

PL

Dokonano porównania reaktywności wybranych węgli kamiennych względem pary wodnej. W tym celu przeprowadzono pomiary zgazowania parą wodną trzech węgli kamiennych pochodzących z polskich kopalń (KWK „Bogdanka”, KWK „Piast”, KWK „Wieczorek”). Zgazowanie prowadzono w temp. 900 °C i przy ciśnieniu 1,5 MPa. Na podstawie pomiarów stężeń tlenku i ditlenku węgla oraz metanu w gazie poreakcyjnym obliczono stopnie konwersji pierwiastka C w badanych węglach. Na ich podstawie wykreślono krzywe zmian stopnia konwersji w czasie, wyznaczono czas połowicznej konwersji τ0,5, indeks reaktywności R0,5 oraz stałą szybkości reakcji konwersji pierwiastka C. W trakcie oceny reaktywności przeanalizowano również kinetyki tworzenia się poszczególnych produktów gazowych. Obliczono stałą szybkości reakcji tworzenia tlenku węgla i wodoru. Na podstawie uzyskanych wyników badane węgle uszeregowano w kolejności malejącej reaktywności: KWK „Piast” > KWK „Bogdanka” ≥ KWK „Wieczorek”.

EN

This paper presents a comparison of reactivity of selected hard coals in the process of steam gasification carried out by a number of methods. Steam gasification process of three Polish hard coals (KWK ”Bogdanka”, KWK ”Piast”, KWK ”Wieczorek”) was performed at 900 °C and 1.5 MPa. Basing on the measurement of carbon monoxide, carbon dioxide and methane concentrations in gaseous products, the carbon conversion was calculated. Carbon conversion curves, half-conversion time τ0,5, reactivity index R0,5 and carbon conversion rate were determined. The kinetics of formation of gaseous products was also analyzed and formation rate constants of carbon monoxide and hydrogen were calculated. Consequently, the examined coals were ranked in order of decreasing reactivity: KWK ”Piast” > KWK ”Bogdanka” ≥ KWK ”Wieczorek”.

7

Badania uwalniania rtęci w procesie spalania węgla i biomasy w gospodarstwach domowych

51%

Dziok T. , Kołodziejska E. , Kołodziejska E. , Woszczyna A.

|

tom nr 104

141--151

PL

W Polsce procesy spalania paliw stałych są głównym źródłem emisji rtęci do środowiska. Rtęć emitowana jest zarówno przez elektrownie zawodowe, jak i instalacje przemysłowe spalające węgiel kamienny i brunatny, ale także przez gospodarstwa domowe. Przy rocznej emisji na poziomie 10 Mg gospodarstwa domowe odpowiadają za 0,6 Mg tej emisji. W pracy przeprowadzono badania nad uwalnianiem rtęci z węgla i biomasy drzewnej w domowym kotle grzewczym. Wyznaczono stopień uwalniania rtęci, który wyniósł od 98,3 do 99,1% dla węgla i od 99,5 do 99,9% dla biomasy drzewnej. Ilość emitowanej do środowiska rtęci zależy zatem od ilości rtęci zawartej w paliwie. W świetle zaprezentowanych wyników zawartość rtęci w stanie suchym w węglu jest sześciokrotnie wyższa niż w biomasie. Po uwzględnieniu kaloryczności paliw różnica pomiędzy zawartością rtęci w badanym węglu i biomasie zmniejszyła się, ale wciąż była czterokrotnie wyższa. Tak wyrażona zawartość rtęci dla badanych paliw wynosiła odpowiednio od 0,7 do 1,7 µg/MJ dla węgla i od 0,1 do 0,5 µg /MJ dla biomasy. Podstawową możliwością obniżenia emisji rtęci przez gospodarstwa domowe jest stosowanie paliw o możliwie niskiej zawartością rtęci. Zmniejszenie emisji rtęci jest również możliwe poprzez zmniejszenie jednostkowego zużycia paliw. Przyczynia się do tego stosowanie nowoczesnych kotłów grzewczych oraz termomodernizacja budynków. Istnieje również możliwość częściowego ograniczenia emisji rtęci poprzez stosowanie urządzeń do odpylania spalin.

EN

Coal combustion processes are the main source of mercury emission to the environment in Poland. Mercury is emitted by both power and heating plants using hard and brown coals as well as in households. With an annual mercury emission in Poland at the level of 10 Mg, the households emit 0.6 Mg. In the paper, studies on the mercury release in the coal and biomass combustion process in household boilers were conducted. The mercury release factors were determined for that purpose. For the analyzed samples the mercury release factors ranged from 98.3 to 99.1% for hard coal and from 99.5% to 99.9% for biomass, respectively. Due to the high values of the determined factors, the amount of mercury released into the environment mainly depends on the mercury content in the combusted fuel. In light of the obtained results, the mercury content in the examined hard coals was 6 times higher than in the biomass (dry basis). Taking the calorific value of fuels into account, the difference in mercury content between coal and biomass decreased, but its content in coal was still 4 times higher. The mercury content determined in that way ranged from 0.7 to 1.7 µg/MJ for hard coal and from 0.1 to 0.5 µg/MJ for biomass, respectively. The main opportunity to decrease the mercury emissions from households is offered by the use of fuels with a mercury content that is as low as possible, as well as by a reduction of fuel consumption. The latter could be obtained by the use of modern boilers as well as by the thermo-modernization of buildings. It is also possible to partially reduce mercury emissions by using dust removal devices.

8

Ocena reaktywności polskich węgli w procesie zgazowania parą wodną

51%

Porada S. , Czerski G. , Dziok T. , Grzywacz P.

|

2013

|

tom T. 69, nr 2

184--193

PL

Zbadano reaktywność względem pary wodnej węgla brunatnego z kopalni „Turów”, oraz dwóch węgli kamiennych z kopalni „Janina” i „Wieczorek”. Jako miarę reaktywności węgla wybrano czas potrzebny do osiągnięcia 50 % stopnia konwersji pierwiastka C zawartego w paliwie. Pomiary zgazowania zrealizowano w temperaturze 900 ºC i przy ciśnieniu 1,5 MPa. W oparciu o przeprowadzone pomiary obliczono wydajności gazowych produktów procesu, oraz wyznaczono stopień konwersji pierwiastka C w surowcach do produktów gazowych.

EN

This paper presents a research on reactivity in relation to three coals: brown coal in ‘Turów’ mine and hard coal in ‘Janina’ and ‘Wieczorek’ mines. The reactivity measure of coal was defined as a period of time needed to convert 50 % of carbon which is present in the gaseous compounds of the coal sample. The gasification process was measured at 900 ºC and 1,5 MPa. According to the results, yields of gaseous compounds were calculated and carbon conversion in gaseous compound materials was indicated.

9

Kinetyka zgazowania węgla parą wodną w warunkach podwyższonego ciśnienia. Część 1: Wpływ uziarnienia węgla na przebieg procesu zgazowania

51%

Porada S. , Czerski G. , Dziok T. , Grzywacz P.

Karbo

|

2013

|

tom Nr 1

59--64

PL

Zbadano kinetykę wydzielania się wodoru, tlenków węgla i metanu podczas zgazowania parą wodną węgla kamiennego typu 31 z kopalni „Sobieski” w temperaturze 900ºC i przy ciśnieniu 1 MPa. Określono wpływ uziarnienia badanego węgla na przebieg procesu oraz obliczono wydajności gazowych produktów. Stwierdzono, że zmiana uziarnienia węgla w zakresie do 3,15 mm nie wpływa na przebieg procesu.

EN

The kinetics of hydrogen, carbon monoxide and methane release was examined in steam gasification of coal type 31 from "Sobieski" mine at a temperature of 900º C and a pressure of 1 MPa. The influence of particle size of the investigated coal on the course of the process was tested and gaseous product yield was calculated. It was found that the change in the coal particle size up to 3.15 mm does not affect the process.

10

Produkcja biokomponentów paliwowych drugiej i trzeciej generacji poprzez procesy termochemiczne – bioolej z mikroalg

51%

Wądrzyk M. , Janus R. , Dziok T. , Jakóbiec J.

Nafta-Gaz

|

2017

|

tom R. 73, nr 9

640--650

PL

Rosnące uprzemysłowienie oraz dynamicznie rozwijający się sektor transportowy spowodowały w ostatnich dziesięcioleciach gwałtowny wzrost konsumpcji paliw. Eksploatacja kurczących się zasobów paliw kopalnych przyczynia się do ustawicznego pogarszania środowiska naturalnego, głównie przez obciążenie atmosfery ziemskiej coraz większymi ilościami gazów cieplarnianych, w tym ditlenku węgla (CO2). Z tego powodu od ponad dwóch dekad do komponowania paliw ciekłych stosuje się dodatki biopaliwowe. Powszechnie wykorzystywanymi biokomponentami są bioetanol oraz estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME), tzw. biopaliwa pierwszej generacji. Technologie produkcji tych biopaliw bazują głównie na surowcach jadalnych (paszowych), dlatego – biorąc pod uwagę ogromną skalę problemu głodu na całym globie – budzą olbrzymie kontrowersje. Te uwarunkowania stoją u podstaw rozwoju nowych technologii konwersji surowców niejadalnych/odpadowych do biopaliw drugiej generacji (z odpadów lignocelulozowych) oraz biopaliw trzeciej generacji z surowców pochodzących z dedykowanych procesów biologicznych. Przedstawione wyniki badań dotyczą otrzymywania półproduktu biopaliwa trzeciej generacji, tj. biooleju popirolitycznego, pozyskanego z mieszaniny biomasy mikroalg z gatunków Chlorella sp. i Scenedesmus sp. Na drodze pirolizy uzyskano około 30% (m/m) biooleju w odniesieniu do masy surowca. Stwierdzono, iż uzyski poszczególnych grup produktów (bioolej, faza gazowa, karbonizat) są uzależnione od warunków procesu (temperatura, czas reakcji). Analiza jakościowa (GC-MS) dowiodła, że otrzymany bioolej jest złożoną mieszaniną związków o różnych strukturach i właściwościach. Co ciekawe, analiza odporności na utlenianie termooksydacyjne badanego produktu wykazała znacznie lepszą jego stabilność w porównaniu z czystym biodieslem. Badania podstawowych parametrów fizykochemicznych dowodzą, że bioolej pozyskany na drodze pirolizy biomasy mikroalg, poddany odpowiednim procesom rafinacyjnym i uszlachetniającym, może z powodzeniem znaleźć zastosowanie jako biokomponent paliwowy.

EN

The development of industrialization and a dynamically growing transport sector, has caused a sharp increase in fuel consumption over the last decades. The exploitation of the depleting resources of fossil fuels, contributes to the continual degradation of the natural environment, primarily by increasing the amount of greenhouse gases including carbon dioxide in the earth’s atmosphere. For this reason, biofuel additives have been used for more than two decades in the blending of liquid fuels. The most commonly used biocomponents are bioethanol and fatty acid methyl esters (FAME), called the 1st generation biofuels. The technologies for their production are based mainly on edible (feed) raw materials. Thus, taking into account the scale of the global problem of hunger, they arouse enormous controversy. These circumstances support the development of new conversion technologies dedicated to the processing of non-edible/waste biomass into 2nd generation biofuels (from lignocellulosic waste) and 3rd generation biofuels from the dedicated, biological raw materials. The results of present research concern the pyrolysis bio-oil, derived from microalgae biomass (i.e. mixture of Chlorella sp. and Scenedesmus sp.). The bio-oil was produced by pyrolysis with ca. 30 wt.% yield with respect to the mass of the raw material. It was found that the yields of particular product groups (i.e. bio-oil, gas phase, carbonizate) are influenced by the processing parameters (temperature, reaction time). Qualitative analysis (GC-MS) has shown that our bio-oil is a complex mixture of compounds of different structures and properties. Interestingly, the analysis of oxidation resistance exhibited much better thermooxidative stability of the bio-oil, as compared to pure biodiesel. The physico-chemical parameters studies showed, that bio-oil derived from the pyrolysis of microalgae biomass, subjected to the proper refining processes, can be successfully used as a fuel bio-component.

11

Zanieczyszczenia w koksie i możliwość ich obniżenia

51%

Bytnar K. , Dziok T. , Grzywacz P.

Karbo

|

2011

|

tom Nr 4

273--279

PL

W nowoczesnej technologii wielkopiecowej, dzięki zastosowaniu paliw alternatywnych dla koksu, koszty produkcji surówki żelaza, jak i zużycie samego koksu ulegają obniżeniu. Naturalną konsekwencją obniżenia jednostkowego zużycia koksu są wzrastające wymagania w stosunku do jego parametrów jakościowych. Wymagania te dotyczą nie tylko tradycyjnie stosowanych parametrów, takich jak: właściwości mechaniczne, reaktywność, zawartość wilgoci, popiołu, siarki, fosforu, ale również zawartość związków alkalicznych oraz chloru. Wspomniane podstawowe źródła zanieczyszczeń koksu, szczególnie niepożądane w procesie wielkopiecowym, są przyczyną pogorszenia jakości produkowanej surówki żelaza oraz zaburzeń w pracy wielkich pieców. Wpływają one również na zwiększenie zużycia koksu, a co za tym idzie zmniejszenie wydajności procesu wielkopiecowego. Nierozpoznanym do końca, ale istotnym problemem jest także zawartość w węglu rtęci i jej obieg w procesie koksowniczym. W artykule omówiono poszczególne związki pogarszające właściwości produkowanego koksu, przemiany termiczne jakim one ulegają w procesie koksowania oraz metody ich eliminacji.

EN

In modern blast furnace technology pig iron costs and the coke consumption are reduced through the use of alternative fuels. The natural consequence of the reduction of unit coke consumption is increasing requirements of its quality parameters. These requirements apply not only to traditionally used parameters, such as mechanical properties, reactivity, ash, sulfur, phosphorus content, but also the content of alkali and chlorine. These main pollutants are particularly undesirable in blast furnace process. They cause deterioration of produced pig iron quality and disruption to the operation of blast furnaces. They also cause increase of coke consumption, and thereby blast furnace process efficiency decrease. Additionally, the essential but not examined enough issue is the mercury content in coal and its circulation in the coking process. This article discusses the properties of main pollutants occurring in coal, their thermal transformations during coking process and also methods of their elimination in coke

12

Możliwości wykorzystania technologii zgazowania węgla do wytwarzania energii, paliw i produktów chemicznych

51%

Czerski G. , Dziok T. , Porada S.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

tom T. 17, z. 4

103--116

PL

Do podstawowych zalet procesu zgazowania należy zaliczyć wysoką efektywność procesu oraz relatywnie niski negatywny wpływ na środowisko naturalne. Ponadto o atrakcyjności tej technologii świadczy jej elastyczność i możliwość wykorzystania różnych surowców do wytwarzania energii, paliw ciekłych lub gazowych czy stosowania w przemyśle chemicznym. Oprócz tradycyjnego zgazowania prowadzonego w reaktorach naziemnych, możliwa jest również realizacja tego procesu poprzez podziemne zgazowanie węgla. Obecnie w Polsce realizowany jest projekt pt. „Opracowanie technologii zgazowania węgla dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii”, którego podstawowym celem jest określenie priorytetowych kierunków rozwoju technologii węglowych w tym zgazowania węgla. W artykule skupiono się na najważniejszym elemencie technologii zgazowania tj. reaktorze. Przedstawiono porównanie wybranych, najbardziej dojrzałych reaktorów zgazowania węgla. Omówiono również stan rozwoju zgazowania węgla oraz zagadnienia wykorzystania tej technologii dla potrzeb energetyki, chemii i wytwarzania paliw. Obecnie najczęściej stosowanymi i najlepiej rozwiniętymi są reaktory dyspersyjne. Zdecydowany prym w stosowaniu zgazowania węgla w świecie wiodą Chiny. Najczęściej technologia zgazowania wykorzystywana jest dla potrzeb chemii, następnie kolejno produkcji paliw ciekłych, energii elektrycznej i paliw gazowych, w tym substytutu gazu ziemnego. Wdrożenie technologii zgazowania węgla w Polsce powinno być wspierane przez władze.

EN

The basic advantages of the gasification process are the high efficiency of the process and the relatively low negative impact on the environment. Another attractive aspect of this technology is its flexibility – the possibility to use it for the production of energy and liquid and gas fuels applied by the chemical industry. Besides traditional gasifiers operated on the surface, it is also possible to implement this process through underground coal gasification. A project titled “Development of coal gasification technology for highly efficient production of fuels and energy” is currently being carried out in Poland. The primary objective of the project is to determine the priority directions for development of coal technologies, including coal gasification. This article focuses on the most important element of gasification technology, i.e. the gasifier, presenting a comparison of several of the most mature coal gasifiers. The state of development of gasification and the possibility of using this technology for power, chemicals, and fuels production are also described. Currently, entrained flow gasifiers are the most widely used and best-developed. Worldwide, the leader in the use of coal gasification is China. Gasification technology is most often used by the chemical industry, followed by producers of liquid fuels, power generation, and gaseous fuels including SNG. The implementation of coal gasification technology in Poland may be supported by the authorities.

13

Wpływ wybranych parametrów procesu termicznej obróbki węgla kamiennego na skuteczność usuwania rtęci

51%

Dziok T. , Strugała A. , Rozwadowski A. , Okońska A.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

tom T. 93, nr 12

2034-2037

PL

Dwa niewzbogacone węgle kamienne poddano obróbce termicznej, analizując wpływ końcowej temperatury procesu, szybkości ogrzewania, czasu wytrzymywania w końcowej temperaturze, uziarnienia węgla oraz rodzaju i natężenia przepływu gazu nośnego na zawartość rtęci w produkcie końcowym. Największy wpływ na skuteczność usunięcia rtęci miała końcowa temperatura procesu, szybkość ogrzewania oraz rodzaj i natężenie przepływu gazu nośnego.

EN

Two Polish bituminous coals were thermally pretreated in stationary bed at 110-330°C in N2, air, C02 or H2 streams to study the Hg removal efficiency. The efficiency was the highest for H2 (quite 80%) and increased with increasing the final temp, of the process and decreasing heating rate.

14

Zmiany zawartości rtęci w węglu kamiennym w procesie jego wzbogacania

45%

Dziok T. , Strugała A. , Rozwadowski A. , Górecki J. , Ziomber S.

Polityka Energetyczna

|

2014

|

tom T. 17, z. 4

277--288

PL

Rtęć i jej związki zalicza się do bardzo niebezpiecznych substancji. Do głównych źródeł emisji rtęci spowodowanych działalnością człowieka zalicza się procesy spalania paliw kopalnych, głównie węgla. Istnieje szereg metod pozwalających ograniczyć emisję rtęci z tych procesów. Metody te można podzielić na dwie główne grupy. Do pierwszej zaliczane są metody polegające na usuwaniu rtęci ze spalin, a do drugiej należą metody polegające na obniżeniu zawartości rtęci w węglu przed jego wykorzystaniem. Do tej grupy zalicza się proces wzbogacania węgla. Celem prezentowanego artykułu było określenie zmiany zawartości rtęci w wybranych polskich węglach kamiennych w procesie ich wzbogacania. Dla potrzeb realizacji pracy przeanalizowano wytypowane przemysłowe urządzenia do wzbogacania węgla. Dla każdego urządzenia zbadano nadawę i koncentrat. W świetle uzyskanych wyników można stwierdzić, że proces wzbogacania nie zawsze pozwala na obniżenie zawartości rtęci w węglu. Niemniej jednak, uwzględniając polepszenie jakości węgla wskutek obniżenia w nim zawartości substancji mineralnej, uzyskuje się zadowalające rezultaty. Obniżenie zawartości substancji mineralnej, powoduje znaczny wzrost jego kaloryczności, a tym samym zmniejszenie jego jednostkowego zużycia, co z kolei pozwoli na zmniejszenie ilości emitowanej do środowiska rtęci. Uzyskane skuteczności w obniżeniu zawartości rtęci przy uwzględnieniu wzrostu kaloryczności węgla wynosiły od 10 do 89%. Najwyższe jej wartości uzyskano dla wzbogacania w płuczce zawiesinowej cieczy ciężkiej.

EN

Mercury and its compounds are classified as extremely hazardous substances. The main sources of mercury emissions caused by human activities are the combustion processes of fossil fuels – mainly coal. There are several methods which enable a reduction in mercury emissions from these processes. They can be classified under two main groups. The first group includesmethods for removing mercury from exhaust gases (post-combustion methods). The second group includes methods of reducing the mercury content in coal before its utilization (pre-combustion methods). The coal washing process is classified under the second group of methods. The aim of this paper was to determine the changes in the mercury content in hard coal in the coal washing process. Coal samples obtained in hard coal processing plants were analyzed. For each case, raw and clean coals were examined. In view of the results, it can be concluded that the coal washing process does not lead to a reduction of mercury content in all cases. However, taking into account the improvement in coal quality as a result of a reduction of themineralmatter content, the results obtained were promising. The reduction of mineral matter causes a significant increase in caloric value. A higher calorific value of coal will reduce its consumption and, thus, will reduce the amount of mercury emitted into the environment. The determined ratios of mercury content reduction ranged from 10 to 89%. The highest ratios were obtained for dense media baths.

15

Badania kinetyki zgazowania wybranych węgli ditlenkiem węgla w warunkach podwyższonego ciśnienia

45%

Porada S. , Czerski G. , Makowska D. , Dziok T. , Grzywacz P.

|

tom Nr 4

174--180

PL

Celem pracy była analiza kinetyki zgazowania węgla w atmosferze ditlenku węgla pod ciśnieniem 0,6 MPa. Przedmiotem badań były dwa węgle kamienne oraz węgiel brunatny, które zostały poddane zgazowaniu w warunkach izotermicznych w temperaturze 850, 900 i 950 °C. W oparciu o otrzymane wyniki pomiarów opracowano krzywe szybkości tworzenia gazowych produktów zgazowania tj. tlenku węgla, wodoru i metanu oraz oszacowano wydajności tych produktów. Określono wpływ temperatury na kinetykę tworzenia tlenku węgla oraz obliczono stałą szybkości reakcji dla każdej z badanych próbek jak również formalne parametry kinetyczne (współczynnik przedwykładniczy oraz energię aktywacji). Krzywe kinetyczne tworzenia gazowych produktów jednoznacznie wskazują na dominującą rolę reakcji tworzenia tlenku węgla i jej zależność od temperatury. Wraz ze wzrostem uwęglenia badanej próbki wzrastała wydajność tlenku węgla. Badane nisko zmetamorfizowane węgle charakteryzują się wysoką reaktywnością w porównaniu do węgla o wyższym stopniu uwęglenia.

EN

The aim of the study was to analyze the kinetics of selected coals gasification in an atmosphere of carbon dioxide under the pressure of 0.6 MPa. Two coals and lignite have been gasified under isothermal conditions at the temperatures of 850, 900 and 950 °C. Based on the obtained results, curves of formation rate of gaseous products of gasification such as carbon monoxide, hydrogen and methane were developed, and yields of products were evaluated. The influence of temperature on the kinetics of carbon monoxide formation was determined and the rate constant was calculated for each sample as well as the formal kinetic parameters (pre-exponential factor and activation energy). The kinetic curves of gaseous products formation clearly indicate the dominance of the reaction of carbon monoxide formation, and its dependence on temperature. The yield of carbon monoxide grows with the increase of sample coal rank. The tested low-ranked coals have high reactivity compared to a coal with a higher coal rank.

16

Examinations of Polish brown and hard coals in terms of their use in the steam gasification process

45%

Porada S. , Dziok T. , Czerski G. , Grzywacz P. , Strugała A.

|

2017

|

tom T. 33, z. 1

15--34

EN

In order to determine the suitability of Polish coals for steam gasification, five Polish hard coals and three brown coals, which are used for power and heat production, were examined in this work. The examinations of the process of steam gasification were conducted with the use of a laboratory plant which allows for measurements within a broad pressure range with the thermovolumetric method. Reactivity evaluations for the examined coals were conducted on the basis of an analysis of the shape of the kinetic curves of formation of major gasification products and a comparison of the curves of the carbon conversion degree of the examined raw materials. In order to evaluate the reactivity of the examined coals, the following factors were utilized: a comparison of the shape of the curves of the carbon conversion degree and the maximal value of the carbon conversion degree, the time of partial conversion τ0.5, the reactivity index R0.5, as well as the reaction rate constant of carbon conversion. The yields, composition and calorific value of the resulting gas were determined as well as the reaction rate constants of formation of particular gaseous products of gasification. Additionally, for the examined coals, ash fusibility and the content of selected impurities, e.g. sulfur, chlorine and mercury, were given.

PL

W pracy, w celu określenia przydatności polskich węgli dla potrzeb procesu zgazowania parą wodną, przebadano pięć polskich węgli kamiennych i trzy brunatne stosowane do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła. Badania procesu zgazowania parą wodną przeprowadzono na instalacji badawczej, która umożliwia pomiary w szerokim zakresie ciśnień metodą termowolumetryczną. Oceny reaktywności badanych węgli przeprowadzono, opierając się na przebiegu krzywych kinetycznych wydzielania się głównych produktów zgazowania oraz porównując krzywe stopnia konwersji pierwiastka C w badanych surowcach. Dla oceny reaktywności badanych węgli wykorzystano: porównanie przebiegu krzywych stopnia konwersji pierwiastka C oraz maksymalnego stopienia konwersji, czas połowicznej konwersji τ0,5, indeks reakcyjności R0,5 oraz stałą szybkości konwersji pierwiastka C. Wyznaczono również uzyski i skład wytwarzanego gazu, a także obliczono stałe szybkości tworzenia się poszczególnych produktów gazowych zgazowania. Dodatkowo dla analizowanych węgli podano temperatury topliwości popiołu oraz zawartość wybranych zanieczyszczeń: siarki, chloru i rtęci.

17

Koncepcja hybrydowego procesu usuwania rtęci z węgla kamiennego

45%

Dziok T. , Strugała A. , Chmielniak T. , Baic I. , Blaschke W.

|

tom nr 98

125--135

PL

W powadzonych aktualnie pracach mających na celu obniżenie antropogenicznej emisji rtęci duży nacisk kładzie się na obniżenie emisji rtęci z procesów energochemicznego przetwórstwa węgla, głównie z procesów spalania. Jednym ze sposobów pozwalających na obniżenie antropogenicznej emisji rtęci jest jej usuwanie z węgla przed jego konwersją. Należy zaznaczyć, że rtęć w węglu kamiennym może być obecna zarówno w substancji organicznej jak i mineralnej, stąd też uniwersalna metoda powinna pozwalać na usuwanie rtęci z obu tych składowych substancji węglowej. W pracy przedstawiono koncepcję hybrydowego procesu usuwania rtęci z węgla kamiennego. Idea procesu polega na połączeniu procesów wzbogacania metodami mokrymi bądź suchymi (etap pierwszy) oraz wstępnej termicznej preparacji w temperaturze 200–400°C (etap drugi). W etapie pierwszym w procesie wzbogacania/ /odkamieniania z węgla usuwana jest część rtęci występującej w substancji mineralnej. Natomiast w etapie drugim z węgla usuwana jest rtęć występująca w substancji organicznej oraz rtęć w obecnych jeszcze w węglu składnikach mineralnych o relatywnie niskiej temperaturze uwalniania rtęci. Na podstawie wyników wstępnych badań, skuteczność obniżenia zawartości rtęci w węglu w takim procesie hybrydowym została oszacowana w przedziale od 36 do 75% (ze średnią wartością 58%). Efekt obniżenia zawartości rtęci w węglu jest jeszcze bardziej zauważalny w przypadku odniesienia jej zawartości do wartości opałowej węgla. Tak określona skuteczność obniżenia zawartości rtęci w węglu mieściła się w przedziale od 53 do 92% (przy średniej wartości wynoszącej 71%).

EN

Nowadays, actions allowing for a reduction of anthropogenic mercury emission are taken worldwide. Great emphasis is placed on reducing mercury emission from the processes of energochemical coal conversion, mainly from the coal combustion processes. One of the methods which enable a reduction of anthropogenic mercury emission is the removal of mercury from coal before its conversion. It should be pointed out that mercury in hard coal may occur both in the organic and mineral matter. Therefore, a universal method should allow for the removal of mercury, combined in both ways, from coal. In the paper, a concept of the hybrid mercury removal process from hard coal was presented. The idea of the process is based on the combination of the coal cleaning process using wet or dry methods (first stage) and the thermal pretreatment process at a temperature in the range from 200 to 400°C (second stage). In the first stage, a part of mercury occurring in the mineral matter is removed. In the second stage, a part of mercury occurring in the organic matter as well as in some inorganic constituents characterized by a relatively low temperature of mercury release is removed. Based on the results of the preliminary research, the effectiveness of the decrease in mercury content in coal in the hybrid process was estimated in the range from 36 to 75% with the average at the level of 58%. The effect of the decrease in mercury content in coal is much more significant when mercury content is referred to a low heating value of coal. So determined, the effectiveness was estimated in the range from 36 to 75% with the average at the level of 58%.

18

Porównanie kinetyki zgazowania parą wodną węgla i jego karbonizatu

45%

Porada S. , Czerski G. , Dziok T. , Grzywacz P. , Makowska D.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

tom T. 93, nr 12

2059-2063

PL

Porównano kinetykę zgazowania parą wodną niskozmetamorfizowanego węgla kamiennego i karbonizatu otrzymanego z tego węgla metodą ex situ. Badania przeprowadzono w warunkach izotermicznych w temp. 850, 900 i 950°C i pod ciśnieniem zbliżonym do atmosferycznego. Na podstawie otrzymanych wyników badań sporządzono krzywe kinetyczne tworzenia wodoru, tlenku i ditlenku węgla oraz metanu, a także obliczono wydajności tych produktów, skład uzyskanego gazu, stale szybkości, jak również parametry kinetyczne tworzenia wodoru i tlenku węgla(ll). Przebiegi krzywych kinetycznych tworzenia gazowych produktów dla węgla różnią się od tych dla karbonizatu. Również stale szybkości tworzenia tlenku węgla(ll) i wodoru oraz parametry kinetyczne są odmienne i w przypadku stałej szybkości przyjmują większe wartości dla węgla, a dla energii aktywacji większe wartości uzyskano dla karbonizatu. Sumaryczna wydajność produktów gazowych jest większa w przypadku karbonizatu, nie zaobserwowano natomiast istotnych różnic w składzie gazu.

EN

A Polish coal and the coal char were steam-gasified at 850-950°C under 0.1 MPa to det. the kinetics of the H2, CO, C02 and MeH formation. The reaction rate consts. were higher for the gasification of coal than that of the coal char but the activation energies were higher for the coal char than that for the coal. The compns. of the gaseous products did not differ significantly.

19

Badania podatności węgli energetycznych na zmniejszenie zawartości rtęci na etapie pre-combustion

45%

Baic I. , Blaschke W. , Dziok T. , Strugała A. , Sobko W.

|

tom nr 98

103--114

PL

W Oddziale Zamiejscowym Instytutu Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego w Katowicach oraz na Wydziale Energetyki i Paliw Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie prowadzone są prace nad możliwościami ograniczania zawartości rtęci w produktach handlowych węgla kamiennego poprzez wzbogacanie grawitacyjne surowego urobku węglowego. W krajowych warunkach przemysłowych wzbogacanie grawitacyjne prowadzi się na mokro w cieczach ciężkich zawiesinowych oraz w osadzarkach. Wstępne – pilotowe badania pokazały możliwość usuwania rtęci także metodą suchą przy wykorzystaniu separatorów wibracyjno-powietrznych. Rtęć występuje głównie w pirycie i markasycie, wchodzących w skład substancji mineralnej węgla, ale także w substancji organicznej węgla. Pewne jej ilości znajdują się w warstwach stropowych pokładów węglowych, które podczas eksploatacji trafiają do urobku węglowego. W zależności od rozkładu wymienionych składników we frakcjach gęstościowych zależeć będzie skuteczność usuwania rtęci podczas procesu wzbogacania grawitacyjnego. W artykule przedstawiono wyniki badań zawartości rtęci i siarki całkowitej w wydzielonych frakcjach gęstościowych węgli pochodzących z czterech kopalń. Zawartości te określano we frakcjach o gęstości: –1,5 g/cm 3 (umownie koncentrat), 1,5–1,8 g/cm 3 (umownie produkt pośredni) oraz +1,8 g/cm 3 (umownie od- pady). Wyniki zestawiono w tabelach 3–5 oraz na rysunkach 1–4. Natomiast na rysunkach 5–8 przedstawiono zależności pomiędzy zawartością rtęci a zawartością siarki całkowitej w badanych próbkach węgla. Przeprowadzone badania, które można nazwać wstępną analizą podatności badanych węgli na wzbogacanie grawitacyjne pokazały, że na drodze suchej separacji przy wykorzystaniu separatorów wibracyjno-powietrznych możliwe będzie usuwanie znacznych ilości rtęci gromadzącej się we frakcjach ciężkich i pośrednich.

EN

Work is being carried out on possibilities of limiting the content of mercury in hard coal products by gravity concentration of run-of-mine coal in the Branch of the Institute of Mechanized Construction and Rock Mining in Katowice and on the Faculty of Energy and Fuels of the AGH University of Science and Technology in Krakow. Under domestic industrial conditions, gravity concentration is carried out with heavy medium liquids and in jigs. Preliminary - pilot studies have shown the possibility of mercury removal also by using the dry deshaling method involving vibratory air separators. Mercury is mainly found in the pyrite and the rubble formed by the mineral carbon, but also in the organic carbon. Some of it is located in layers of coal roof fields, which in the course of their exploitation go to coal. The mercury removal efficiency during the gravity concentration process will depend on the decomposition of the listed components in the density fractions. The paper presents the results of investigations of total mercury and total sulphur content in the separated coal fractions from four mines. These contents were determined in fractions: –1.5 g/cm 3 (conventionally clean coal – concentrate), 1.5–1.8 g/cm 3 (conventionally middlings) and +1.8 g/cm 3 (conventionally rock – waste). The results are summarized in Tables 3–5 and in Charts 1–4. Conversely, graphs 5-8 show the relationship between mercury content and total sulphur content in the tested coal samples. The study, which can be called a preliminary analysis of the susceptibility of the coals to gravity concentration, showed that the dry deshaling method on the vibratory air separators would allow significant amounts of mercury accumulated in the middlings and waste fractions to be removed.

20

Badania zgazowania parą wodną węgla poddanego operacji wzbogacania

38%

Czerski G. , Porada S. , Dziok T. , Makowska D. , Grzywacz P. , Surowiak A.

|

2014

|

tom T. 70, nr 11

120--126

PL

Węgiel kamienny z kopalni „Janina” rozdzielono na frakcje o różnej gęstości oraz przeprowadzono pomiary zagazowania parą wodną pod wysokim ciśnieniem ww. frakcji, a także węgla wyjściowego. Pomiary wykonano w temp. 900 °C i ciśnieniu 1 MPa. Dokonano oceny procesu zgazowania w oparciu o krzywe szybkości wydzielania: tlenku i ditlenku węgla, wodoru oraz metanu a także uzyskane wydajności poszczególnych produktów oraz skład gazu. Sporządzono krzywe stopnia konwersji pierwiastka C w czasie, wyznaczono również stałe szybkości reakcji konwersji pierwiastka C.

EN

Bituminous coal from Janina coal mine was separated into fractions with different density. Examinations of steam gasification at elevated pressure was carried out for the coal and fractions. Measurements were conducted at the temperature of 900 °C and pressure of 1 MPa. The assessment of the gasification process was made on the basis of formation rates curves of: carbon monoxide and carbon dioxide, hydrogen and methane as well as the yields obtained for each product and composition of the received gas. The graphs of carbon conversion degree over time were prepared. Reaction rate constants of carbon conversion degree were also calculated.