Spalanie i współspalanie biomasy z paliwami kopalnymi Autorzy: dr inŝ. Stanisław Kruczek - Zakład Urządzeń Kotłowych, Politechnika Wrocławska, Grzegorz Skrzypczak, Rafał Muraszkowski - Vulcan Power, Wrocław ( Czysta Energia czerwiec 2007) Rozwój technologii pozyskiwania energii z odnawialnych źródeł jest podyktowany rozwiązaniami prawnymi wprowadzonymi w UE, które zmierzają do zwiększania udziału energii cieplnej i elektrycznej ze źródeł odnawialnych do poziomu 7,5% w 2010 i 12,5 % w 2015 r. Uzyskanie takiego udziału w produkcji energii jest moŝliwe tylko poprzez wdraŝanie technik produkcji energii niekonwencjonalnej w duŝej energetyce zawodowej. Jedna z technologii to współspalanie biomasy w kotłach energetycznych i ciepłowniczych. Spalanie lub współspalanie biomasy jest atrakcyjne ze względu na relatywnie niskie koszty produkcji energii cieplnej czy elektrycznej oraz niewielką emisję w porównaniu z innymi konwencjonalnymi źródłami energii. WaŜny dobór technologii Wymaga to jednak doboru odpowiedniej technologii spalania z uwagi na jej odmienny skład w porównaniu z paliwami konwencjonalnymi. Biomasa spalana osobno czy w mieszaninie z węglem stwarza problemy wynikające z tworzenia się osadów na powierzchniach ogrzewalnych, co moŝe prowadzić do ich szlakowania i korozji wysokotemperaturowej. Równocześnie spalanie i współspalanie biomasy z węglem ze względu na duŝą zawartość części lotnych, a małą zawartość azotu i siarki przebiega w odmienny sposób niŝ samego węgla. W rezultacie udział biomasy przy współspalaniu z węglem oddziałuje na emisję tlenków azotu, dwutlenku siarki i metali cięŝkich. Zasadniczy wpływ na zachowanie się substancji mineralnej przy spalaniu biomasy ma obecność metali alkalicznych Na, K, Ca oraz chloru i siarki. Sód i potas w wysokich temperaturach spalania, które występują w kotłach pyłowych, odparowują, wchodząc w reakcję z innymi składnikami spalin (proces ten inaczej przebiega w złoŝu fluidalnym), tworząc związki niskotopliwe, które osadzają się na powierzchniach konwekcyjnych. Pojawiają się osady mikronowe zeszklone, niejednorodne na rurach, gdzie głównym składnikiem jest K 2 SO 4, a w małej ilości występują Si, Ca, Mg. Proces tworzenia się osadów w obecności siarczanów, a w szczególności związków chloru, znacznie przyspiesza korozję wysokotemperaturową. W konwencjonalnych kotłach mechanizm korozji to zwykle proces utleniania, który przebiega wolno. W przypadku spalania samej biomasy lub przy jej pewnym udziale w węglu wydziela się KCl, który kondensuje, na rurach przyspieszając proces korozji. Nieco ostrzej problem korozji i tworzenia się lepkich zarodków popiołu objawia się w kotle fluidalnym. W tym przypadku skłonność popiołu do zmiany fazy w złoŝu powoduje jego miejscową aglomerację, a przez to utratę stabilności złoŝa. Spalanie biomasy z węglem Większa i dominująca część obecnie produkowanej energii w Polsce oparta jest na spalaniu paliw kopalnych, wśród których węgiel brunatny charakteryzuje się najwyŝszą emisją CO 2 do atmosfery.
W najbliŝszej przyszłości duŝe znaczenie w strukturze wykorzystania źródeł energii powinna mieć biomasa. Cel, jakim jest złagodzenie efektu cieplarnianego oraz obniŝenie emisji SO 2, NO x, i CO 2, wymusił pilną potrzebę opracowania procesów efektywnego i ekologicznego czystego wytwarzania ciepła oraz energii elektrycznej ze źródeł opartych na spalaniu węgla brunatnego. Obecnie jednym z najbardziej odpowiednich procesów do tego celu jest spalanie w warstwie fluidalnej mieszanki biomasy i węgla brunatnego. Obecność CO w spalinach powoduje stratę niezupełnego spalania, a wysokie stęŝenie CO powoduje niebezpieczne zanieczyszczenia środowiska. W tabeli 1 przedstawiono wielkości stęŝeń CO otrzymane podczas procesu spalania mieszanek biomasy i węgla. Tab. 1. Wielkości stęŝeń CO w spalinach w procesie fluidalnego spalania biomasy i węgla Autor StęŜenie CO mg/nm 3 (6% O 2 ) Leckner 173-30 0-1 Armesto 167-27 0-0,4 Armesto 445-255 0-1, Udział masowy biomasy w mieszance, x b Typ paliwa kamienny/zrębki jodły brunatny/leśne brunatny/leśne Warunki prowadzenia procesu spalania Kocioł o mocy 8MW t. T = 1125 K, W = 1,6m/s, Ca/S = 0. T = 1123 K, w = 1,51m/s, Ca/S=2,5 z pęcherzykową T = 1079-1123 K, w = 0,16-0,18 m/c, Ca/S=2,9-3,6 Leckner prowadził badania na kotle o mocy 8 MW t. Jako paliwa bazowe wykorzystał węgiel kamienny oraz zrębki jodły. Otrzymał stęŝenia CO na poziomie 173-30 mg/nm n 3 przy udziale masowym ziaren biomasy w mieszance 0,01-1. Autor analizy stwierdził, iŝ znaczne obniŝenie stęŝenia CO, zwłaszcza w przypadku mieszanek o duŝym udziale biomasy, było spowodowane zdecydowanie szybszym utlenianiem CO w cyklonie. W przypadku mieszanek o duŝym udziale węgla strumień przepływającego materiału warstwy przez cyklon zawierał znaczną ilość koksiku i jego spalanie w tym rejonie powodowało powstanie CO. W przypadku biomasy powstały koksik bardzo szybko ulegał spaleniu jeszcze w obrębie komory paleniskowej, dlatego w cyklonie następowało juŝ ostateczne utlenianie CO do CO 2. Badania procesu spalania mieszanek paliwowych przeprowadził równieŝ na jednostkach pilotowych z pęcherzykową i cyrkulacyjną Armesto. Autor ten wykorzystał węgiel brunatny i leśne. Badania wykazały, Ŝe wzrost sprawności procesu spalania oraz spadek stęŝenia CO w spalinach rósł wraz ze zwiększeniem udziału masowego leśnych odpadów drzewnych w mieszance paliwowej. StęŜenia CO dla procesów spalania w pęcherzykowej i cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej wyniosły odpowiednio od 445 do 255 mg/m 3 przy udziale masowym biomasy w zakresie od 0 do 1 i od 167 do 27 mg/m 3 przy udziale masowym ziaren biomasy odpowiednio od 0 do 0,4. Wykorzystanie biomasy w procesie fluidalnego spalania węgla
moŝe przyczynić się do obniŝenia emisji CO, a tym samym redukcji straty niezupełnego spalania. Wpłynie to na wzrost sprawności spalania, a jednocześnie na poprawę efektywności wykorzystania źródeł energii. Ponadto prowadzenie procesu spalania w cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej charakteryzuje się niŝszymi emisjami CO w stosunku do warstwy pęcherzykowej. Emisja SO 2 W celu nieprzekroczenia dopuszczalnych stęŝeń SO 2 do atmosfery skuteczność odsiarczania musi być utrzymywana na odpowiednim poziomie w zaleŝności od rodzaju spalanego paliwa. Według badań w przypadku węgla brunatnego o zawartości siarki ok. 1% i wartości opałowej poniŝej 17,3 MJ/kg naleŝałoby utrzymywać skuteczność odsiarczania na poziomie 92%. Natomiast odnośnie spalania węgla kamiennego o zawartości siarki poniŝej 1% skuteczność odsiarczania nie powinna być niŝsza od 80%. Z przedstawionego porównania wynika, Ŝe spalanie węgla brunatnego pociąga za sobą konieczność uzyskania wyŝszych skuteczności odsiarczania spalin. Z technicznego punktu widzenia taką skuteczność moŝna osiągnąć, ale kosztem wysokiego nadmiaru kamienia wapiennego i zwiększenia masy odpadów stałych. Badania na skalę przemysłową wykazały moŝliwości wykorzystania biomasy o wysokiej zawartości Ca, K, Na do redukcji stęŝenia SO 2 w spalinach podczas wspólnego spalania biomasy i paliw bogatych w siarkę, tj. torfu czy węgla. Rezultaty z badań wykazują, Ŝe stęŝenie tlenu i temperatura warstwy fluidalnej są najbardziej istotnymi czynnikami wpływającymi na procesy redukcji SO 2. Ponadto wiązanie siarki moŝe być osiągnięte bez równoczesnego wzrostu stęŝenia CO czy NO. Badania dowiodły, Ŝe wysoka redukcja SO 2 przy spalaniu węgla i lucerny na poziomie ok. 80% moŝe być uzyskana nawet przy temp. poniŝej 873 K. Kicherer uzyskał nawet stęŝenie SO 2 równieŝ obniŝające się wraz ze wzrostem ilości słomy w mieszance. Efekt ten spowodowany był głównie niŝszą zawartością siarki w słomie, jakkolwiek obecność CaO i MgO takŝe mogła mieć znaczący wpływ. W tabeli 2 przedstawiono wyniki badań uzyskane w procesie współspalania biomasy z węglem, przeprowadzonych przez Lecknera i Armesto. Tab. 2. Wielkości stęŝeń SO 2 w spalinach w procesie fluidalnego spalania mieszanek biomasy i węgla Autor StęŜenie SO 2 mg/m 3 (6% O 2 ) Leckner 1216-37 0-1 Armesto 1851-905 0-0,4 Armesto 1894-51 0-1 Udział masowy biomasy w mieszance, x b Typ paliwa kamienny/zrębki jodły brunatny/leśne brunatny/leśne Warunki prowadzenia procesu spalania Kocioł o mocy 8MW t. T = 1125 K, w = 1,6 m/s, Ca/S = 0. T = 1123 K, w = 1,51 m/s, Ca/S = 2,5 z pęcherzykową T = 1079-1123 K, w = 0,16-0,18m/s, Ca/S = 2,9-3,6 Leckner uzyskał stęŝenie SO 2 w zakresie od 1216 mg/m n 3 do 37 mg/m n 3, przy udziale masowym biomasy od 0 do 1, uwzględniając przy tym związanie siarki w popiele z węgla na poziomie 10-15%. Niska zawartość popiołu powstającego ze spalania biomasy miała mało istotny wpływ na proces wiązania siarki w tym przypadku. Podobne badania na stanowisku laboratoryjnym przeprowadził Armesto. StęŜenie SO 2 w spalinach wyniosło od 1851 mg/m n 3 do 905 mg/m n 3 dla mieszanek o udziale masowym ziaren biomasy odpowiednio od 0 do 0,4 w przypadku pęcherzykowej warstwy fluidalnej oraz od 1894 mg/m n 3 do 51 mg/m n 3 dla mieszanek o udziale
masowym ziaren biomasy odpowiedni 0 do 1 w przypadku pęcherzykowej warstwy fluidalnej. W badaniach tych uzyskano równieŝ ponad 90% skuteczności wiązania siarki przy stosunku molowym Ca/S wynoszącym 3,3. NiŜszy stosunek Ca/S powodował wzrost stęŝenia SO 2 w spalinach, dalszy wzrost Ca/S w zakresie 3,7-6,7 nie przyniósł znacznego efektu poprawy wiązania siarki. ZauwaŜono równieŝ, Ŝe wzrost prędkości gazu powodował niewielkie obniŝenie stęŝenia SO 2 w spalinach. Emisja NO x Ze względu na niską temperaturę podczas procesu spalania w warstwie fluidalnej NO x powstają głównie z azotu zawartego w paliwie. Reakcja utleniania jest gwałtowna, formuje się zazwyczaj NO, natomiast NO 2 tworzy się stopniowo w chłodzącym się strumieniu spalin i stanowi najwyŝej 10% wszystkich NO x emitowanych do atmosfery. Podczas odgazowania paliwa azot dzielony jest pomiędzy uwalniane części lotne i powstały koksik, a ich proporcje uzaleŝnione są od rodzaju paliwa. Udziały te porównywane są z udziałem części lotnych w danym paliwie. Dominującymi związkami azotu w pierwotnych i wtórnych produktach odgazowania są NH 3 oraz HCN. Im młodszy węgiel jest spalany, tym szybciej wydzielane z części lotnych związki azotowe (HCN, NH 3 ) utleniają się do NO x. Dlatego teŝ wielkości emisji NO x podczas spalania węgla brunatnego będą wyŝsze w porównaniu z emisją ze spalania węgla kamiennego. Z drugiej strony moŝna stwierdzić na podstawie wyników badań, Ŝe im większy udział części lotnych w węglu, tym większa moŝliwość redukcji emisji NO x z wykorzystaniem technik stopniowania powietrza czy teŝ reburningu. Mechanizm formowania NO x przebiega równolegle z heterogenicznymi i homogenicznymi reakcjami rozkładu. W procesie spalania węgla i biomasy występują róŝnice, które mają wpływ na wielkość stęŝenia NO x w spalinach. Uwalnianie części lotnych i azotu jest intensywniejsze dla talerzowatych kształtów ziaren niŝ dla kulistych czy cylindrycznych. Ponadto odbywa się równomiernie, kiedy rozmiar ziaren i zawartość wilgoci wzrasta. Jest to spowodowane obniŝeniem etapu szybkości suszenia ziarna. W przypadku małych ziaren czas początkowego ogrzewania jest krótszy w porównaniu z czasem odgazowania. W tym przypadku moŝna załoŝyć, Ŝe ziarno jest bardzo szybko ogrzewane i spalane. Biomasa zawiera więcej części lotnych niŝ węgiel i azot zawarty w częściach lotnych moŝe odgrywać waŝną rolę w formowaniu i redukcji NO. W przypadku biomasy azot w częściach lotnych występuje jako NH 3, natomiast HCN jest głównym źródłem azotu w częściach lotnych pochodzących z węgla. Wraz ze wzrostem udziału słomy w mieszance paliwowej z węglem stęŝenie NH 3 w częściach lotnych rosło liniowo, gdy stęŝenie HCN obniŝało się. Lin i Dan Johnsen w swoich badaniach stwierdzili, Ŝe przy spalaniu słomy i węgla w warstwie fluidalnej, ze względu na róŝnice gęstości pomiędzy ziarnami słomy i węgla, uwalnianie części lotnych oraz spalanie koksiku następowało w róŝnych miejscach komory paleniskowej. Badacze zaobserwowali, iŝ podczas spalania słomy więcej ziaren znajdowało się na powierzchni warstwy, niŝ w przypadku spalania węgla. RóŜnice występowały równieŝ w wielkości konwersji azotu do NO. Podczas spalania słomy konwersja była na poziomie 18-45%, natomiast w przypadku węgla konwersja była niŝsza i wynosiła 12-20%. Autorzy wielu prac naukowych przedstawili wpływ katalitycznego oddziaływania koksiku i popiołu na formowanie i redukcję NO x i N 2 O. W przypadku spalania w warstwie fluidalnej obecność CaO, MgO i Fe 2 O 3 w paliwie moŝe prowadzić do formowania związków katalitycznie wpływających na reakcję rozkładu NO x i N 2 O. DuŜą rolę odgrywać moŝe równieŝ znaczne stęŝenie koksiku, który ma bardzo rozwiniętą i chemicznie aktywną powierzchnię. W trybie spalania jednak samej biomasy, charakteryzującej się wysoka zawartością części lotnych i niską zawartością węgla pierwiastkowego, efekt moŝe być mniej widoczny. W tabeli 3 przedstawiono wielkości stęŝeń NO x w procesie fluidalnego spalania biomasy z węglem. Leckner stwierdził formowanie się wyŝszych stęŝeń NO x podczas spalania zrębków jodły
(154 mg/m n 3 ), niŝ podczas spalania samego węgla (113 mg/m n 3 ), nawet mimo wyŝszej zawartości azotu w węglu (1,5%) w stosunku do zrębków jodły (0,15%). ZauwaŜono następnie, iŝ mogło być to spowodowane wzrostem stęŝenia koksiku w komorze paleniskowej wraz ze zwiększeniem udziału węgla w mieszance paliwowej. Leckner przy niskim udziale węgla w mieszance (15%) otrzymał najwyŝsze stęŝenie NO x w spalinach, wynoszące 215 mg/m n 3. Odmienne zaleŝności w stosunku do stęŝenia NO x uzyskał Armesto. W badaniach tego autora wielkość stęŝenia NO x w spalinach wynosiła od 275 mg/m n 3 do 220 mg/m n 3 dla mieszanek o udziale masowym ziaren biomasy odpowiednio od 0,0 do 0,4, w przypadku cyrkulacyjnej warstwy fluidalnej oraz od 101 mg/m n 3 do 94 mg/m n 3 dla mieszanek o udziale masowym biomasy odpowiednio od 0,0 do 0,28, w przypadku pęcherzykowej warstwy fluidalnej. Stwierdzono, iŝ mogło to być spowodowane wyŝszą zawartością azotu w węglu brunatnym (1,25%) w porównaniu z zawartością azotu w biomasie (0,53%). Tab. 3. Wielkości stęŝeń NO x w spalinach w procesie fluidalnego spalania mieszanek biomasy i węgla Autor StęŜenie NO x mg/m 3 (6% O 2 ) Udział masowy biomasy w mieszance x b Leckner 113-215-154 0,-0,85-1 Armesto 275-220 0,-0,4 Armesto 101-94 0-1 Typ paliwa kamienny/zrębki jodły brunatny /leśne brunatny /leśne Warunki prowadzenia procesu spalania Kocioł o mocy 8MW t. T = 1125 K, w = 1,6 m/s, Ca/S=0. T = 1123 K, w = 1,51 m/s, Ca/S=2,5 z pęcherzykową T = 1123-1128K, w =,18m/s, Ca/S = 2,9-3,6 Inny naukowiec, Kicherer, uzyskał redukcję stęŝenia NO x w spalinach, której wielkość była proporcjonalna do ilości spalanej słomy. Słoma zachowywała się jak paliwo reburningowe, powodując obniŝenie stęŝenia NO x. Przy spalaniu samego węgla autor osiągnął stęŝenie NO x na poziomie 500 mg/m n 3, natomiast przy dodatkowym spalaniu biomasy w postaci słomy stęŝenie NO x wyniosło 260 mg/m n 3. Podobne rezultaty i zachowanie biomasy obserwowano przy wspólnym spalaniu słomy i węgla w badaniach innych autorów. Stwierdzono, Ŝe spalanie biomasy z węglem powoduje zmniejszenie emisji typowych dla spalania węgla zanieczyszczeń SO 2 i NO x,. Pokazano, iŝ udziały SO 2 i NO x w spalinach maleją proporcjonalnie do udziału sieczki w strumieniu paliwa podawanego do kotła pyłowego. Jednocześnie jednak obserwowano większą emisje zanieczyszczeń (cząstki koksu, WWA i CO), a w przypadku spalania słomy odnotowano duŝy udział HCl w spalinach (ok. 200 ppm). Analiza popiołu W badaniach spalania biomasy stwierdzono, iŝ duŝym problemem jest zjawisko aglomeracji. Dotyczy to głównie biomasy charakteryzującej się wysoka zawartością sodu i potasu. Jako materiał warstwy wykorzystuje się często piasek kwarcowy, którego głównym składnikiem jest SiO 2. Jego temperatura mięknięcia wynosi 1723 K. W wyniku reakcji tlenków metali alkalicznych lub ich soli z SiO 2 powstaje eutektyczna mieszanka o temperaturze mięknięcia odpowiednio 1147 i 1037 K. Zjawisko to pogarsza warunki przepływowe w komorze paleniskowej, co bezpośrednio wpływa na jakość procesu spalania i jego stabilność. Występowanie zjawiska aglomeracji moŝe być równieŝ
wynikiem duŝego gradientu temperatury w warstwie, spowodowanego słabym wymieszaniem paliwa. DuŜa zawartość tlenków metali alkalicznych (K 2 O i Na 2 O) powodowała równieŝ zanieczyszczenie powierzchni wymiany ciepła w kotle. Odkładanie popiołu z biomasy na elementach stalowych kotła moŝe ponadto przyczynić się do ich korozji. Naukowcy Saxena, Rao i Kasi zbadali kilka alternatywnych wobec piasku kwarcowego materiałów, tworzących warstwę w procesie fluidalnego spalania biomasy. NaleŜą do nich m.in. dolomit, magnezyt, i tlenek Ŝelazowy. W badaniach stwierdzono, Ŝe mieszanki eutektyczne powstałe w wyniku reakcji Fe 2 O 3 i tlenków czy solo alkalicznych miały temperaturę mięknienia równą 1408 K. Innym rozwiązaniem zjawiska aglomeracji jest wspólne spalanie biomasy z węglem, zawierającym wyŝsze zawartości popiołu, jako mieszanki paliwowej. Powoduje to obniŝenie koncentracji sodu i potasu w popiele. W badaniach przeprowadzono testy spalania lucerny w warstwie fluidalnej. Sześciokrotnie powtórzone jednogodzinne testy przy temperaturze warstwy około 1123 K doprowadziły do powstania spieczonej warstwy. Elementarna analiza spieczonego materiału wykazała obecność krzemianów potasowo-aluminiowych, które mogły mieć niską temperaturę topnienia na poziomie 973 K. Podczas spalania węgla wraz z lucerną nie zaobserwowano zjawiska spiekania w próbie trwającej ponad trzy godziny. Analizę popiołu lotnego, powstałego w procesie fluidalnego spalania mieszanek węgla, drewna i torfu, przeprowadzono w badaniach. W porównaniu z popiołem lotnym ze spalania drewna i kory j otrzymane popioły z procesu spalania mieszanek charakteryzowały się mniejszą zawartością wapnia, potasu, magnezu i chloru. Dodanie węgla lub torfu do mieszanki z biomasą powodował podwyŝszenie zawartości aluminium, Ŝelaza, magnezu i siarki w popiele. Poziom metali śladowych utrzymywał się na zbliŝonym pułapie w stosunku do popiołu z drewna. Podczas fluidalnego spalania paliw metale cięŝkie mogą występować w popiele dennym, popiele lotnym oraz spalinach. Wiązanie metali cięŝkich w materiale warstwy fluidalnej podczas spalania ziaren drewna było badane przez Ho. Autor uzyskał efektywne wiązanie wymienionych metali juŝ przy temperaturze 973 K. Autorzy pracy stwierdzili, Ŝe przy temperaturze 1103 K tylko 0,8-4% kadmu było obecne w fazie gazowej, natomiast przewaŝająca jego część została związana na duŝych ziarnach popiołu lotnego. Ołów i miedź zachowują się w warstwie fluidalnej podobnie i głównie umiejscowione są w popiele dennym, przy czym większe wartości przypadają dla Cu (28-30% Cu zawartego w popiele) niŝ dla Pb (14-16% Pb zawartego w popiele). Udział cynku w popiele dennym wyniósł 65-685, natomiast w spalinach 0,1-0,3%. Ponadto ołów i cynk, które były obecnie w fazie gazowej przy temperaturze 1103 K (odpowiednio 7-15% i 24-27%) zostały wychwycone w strumieniu duŝych ziaren popiołu lotnego w ciągu konwekcyjnym. W badaniach stwierdzono, iŝ uwalnianiu Cd, Cu i Pb sprzyja wysoka zawartość Cl i S. Zmiana proporcji biomasy i węgla w mieszance paliwowej prowadzić będzie do wzrostu lub obniŝenia stęŝenia metali alkalicznych w popiele. Stwarza to moŝliwość występowania lub eliminacji zjawiska aglomeracji materiału warstwy fluidalnej. Ponadto stwierdzono, iŝ w wyniku dobrego wiązania metali cięŝkich w materiale warstwy fluidalnej będą one występować głównie w popiele dennym i lotnym. Plusy i minusy współspalania Współczesne energetyczne kotły parowe mają paleniska pyłowe, w których spala się od 200 do 600 ton pyłu węglowego na godzinę. Zastąpienie węgla biomasą w duŝych kotłowniach pyłowych jest niemoŝliwe z powodu trudności z dostawą i magazynowaniem, wymaganym dla takiego kotła ilości paliwa. Ponadto trudno dokonać wymaganego dla kotłów pyłowych rozdrobnienia biomasy w młynach węglowych.
Interesująca jest natomiast koncepcja współspalania biomasy z węglem, poniewaŝ nawet niewielki udział biomasy w wytwarzaniu energii elektrycznej oznacza znaczne wykorzystanie jej energetycznego potencjału. Pozwoli na obniŝenie wzrostu stęŝenia CO 2 w atmosferze. Biomasa charakteryzuje się zerowym bilansem CO 2, który związany jest z zamknięciem obiegu C-CO 2 -C. Spalanie mieszanki biomasy i węgla brunatnego to równieŝ interesujące rozwiązanie ze względu na uzupełniające się wzajemne właściwości tych dwóch paliw. W przeciwieństwie do typowych charakterystyk tych węgli biomasa ma niski poziom zawartości siarki, powodując małą emisję SO 2 w procesie jej spalania. Wysokie stęŝenie CaO w popiele pochodzącym z biomasy równieŝ moŝe przyczynić się do poprawy skuteczności redukcji SO 2. Z drugiej strony wyŝsza zawartość popiołu w węglu brunatnym daje moŝliwość obniŝenia stęŝenia metali alkalicznych pochodzących z biomasy podczas procesu spalania mieszanek tych paliw. Jednym z powaŝniejszych problemów powstających przy spalania biomasy jest przyspieszona korozja elementów grzewczych kotła. Związane ze spalaniem słomy zagroŝenia korozyjne metalowych powierzchni nie są jeszcze dobrze poznane. najwięcej wiadomo na temat korozji w kotłach opalanych słomą oraz w kotłach przeznaczonych do jednoczesnego spalania słomy i węgla. Korozja ta ma przede wszystkim charakter wysokotemperaturowy i w znacznej mierze zaleŝy od zawartości potasu i chloru w słomie. Korozja chlorowa jest szczególnie intensywna, kiedy biomasa dodatkowo spala się z gorszym węglem. Występuje wówczas niekorzystna kombinacja oddziaływania chlorków metali alkalicznych powstających podczas spalania słomy oraz SO 2 ze spalania węgla. Zachodząca w osadzie reakcja siarkowania chlorku potasu z udziałem SO 2 ze spalin powoduje wyzwolenie gazowego chloru, który atakuje Ŝelazo i chrom ze stali. DuŜa róŝnorodność związków mineralnych, które powstają w kotłach podczas spalania biomasy i węgla, powoduje, Ŝe identyfikacja rodzaju osadów i oddziaływań korozyjnych tych związków jest bardzo złoŝonym problemem. Podczas spalania biomasy lub współspalania biomasy z węglem w złoŝu fluidalnym dochodzi do zjawiska zwanego defluidyzacją. Jest ono spowodowane aglomeracją materiału złoŝa w wyniku oddziaływania popiołu. Zwykle materiał złoŝa to piasek (SiO 2 ), którego temperatura topnienia (1450 o C) jest daleko poza temperaturą pracy złoŝa fluidalnego (800-900 o C), ale obecne w popiele ze tlenki i sole metali alkalicznych mogą reagować z Si materiału złoŝa. W ostatnim okresie czasu większość elektrowni zawodowych, np. Dolna Odra, Opole, PAK, prowadzi badania nad współspalaniem biomasy z węglami. W kraju posiadamy moc zaistalowaną w elektrowniach zawodowych oraz elektrociepłowniach szacowaną na ok. 33000MW mocy elektrycznej. Zdecydowana większość elektrowni zawodowych i elektrociepłowni posiada wysoko skuteczne instalacje odsiarczające, a takŝe wysoko sprawne urządzenia odpylające. W kraju pracują dziesiątki tysięcy kotłów rusztowych opalanych węglem kamiennym o wartości opałowej 22000-25000 kj/kg. Zdecydowana większość nowych kotłowni o mocy od kilku do kilkudziesięciu MW nie posiada instalacji odsiarczających, a urządzenia odpylające w zdecydowanej większości (cyklony i multicyklony) mają sprawność ok. 88-90%. Prowadzone badania w pyłowych kotłach energetycznych wykazują, Ŝe przy współspalaniu w większości przypadków uŝywa się zrębków, które miesza się z węglem i podaje do młynów. Autorzy są przekonani, Ŝe w pierwszej kolejności naleŝy modernizować kotły rusztowe opalane węglem z przejściem na biopaliwa. Źródła S. Kruczek: Kotły. Konstrukcje i obliczenia. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej 200.