Evaluation of the quality of briquettes produced on the basis of corn straw and low density polyethylene

Podobne dokumenty
OCENA TRWAŁOŚCI BRYKIETÓW WYTWORZONYCH Z MASY ROŚLINNEJ KUKURYDZY PASTEWNEJ

ZAPOTRZEBOWANIE MOCY PODCZAS ROZDRABNIANIA BIOMASY ROŚLINNEJ DO PRODUKCJI BRYKIETÓW

OCENA JAKOŚCI BRYKIETÓW Z BIOMASY ROŚLINNEJ WYTWORZONYCH W ŚLIMAKOWYM ZESPOLE ZAGĘSZCZAJĄCYM

WPŁYW CECH FIZYCZNYCH SUROWCÓW ROŚLINNYCH NA JAKOŚĆ I ENERGOCHŁONNOŚĆ WYTWORZONYCH BRYKIETÓW

PORÓWNANIE EKSPANSJI BRYKIETÓW WYTWORZONYCH ZE SŁOMY Z DODATKIEM POLIETYLENU JAKO LEPISZCZA

METODY BADAŃ WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNYCH KRUSZYW str. 1 d6

Systemy jakości w produkcji i obrocie biopaliwami stałymi. Zajęcia VI - Ocena jakościowa brykietów oraz peletów. grupa 1, 2, 3

WPŁYW PARAMETRÓW ZAGĘSZCZANIA BIOMASY ROŚLINNEJ NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE BRYKIETÓW

dr inż. Paweł Strzałkowski

OCENA ENERGETYCZNA PROCESU ZAGĘSZCZANIA WYBRANYCH SUROWCÓW ROŚLINNYCH W BRYKIECIARCE ŚLIMAKOWEJ*

Raport z badań betonu zbrojonego włóknami pochodzącymi z recyklingu opon

OCENA WYDAJNOŚCI BRYKIETOWANIA ORAZ JAKOŚCI BRYKIETÓW WYTWORZONYCH Z WYBRANYCH SUROWCÓW ROŚLINNYCH*

Temat: kruszyw Oznaczanie kształtu ziarn. pomocą wskaźnika płaskości Norma: PN-EN 933-3:2012 Badania geometrycznych właściwości

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNIKI CIEPLNEJ I MECHANIKI PŁYWNÓW ZAKŁAD SPALANIA I DETONACJI Raport wewnętrzny

LABORATORIUM: ROZDZIELANIE UKŁADÓW HETEROGENICZNYCH ĆWICZENIE 1 - PRZESIEWANIE

Wpływ promieniowania na wybrane właściwości folii biodegradowalnych

APARATURA BADAWCZA I DYDAKTYCZNA

WPŁYW WIELKOŚCI WYDZIELEŃ GRAFITU NA WYTRZYMAŁOŚĆ ŻELIWA SFEROIDALNEGO NA ROZCIĄGANIE

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Temat: Badanie Proctora wg PN EN

pobrano z

WPŁYW WILGOTNOŚCI SŁOMY NA TRWAŁOŚĆ KINETYCZNĄ BRYKIETÓW

OCENA CECH JAKOŚCIOWYCH PELETÓW WYTWORZONYCH Z BIOMASY ROŚLINNEJ *

Politechnika Białostocka

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

Wykorzystanie biomasy na cele energetyczne w UE i Polsce

Biomasa. Rodzaje i charakterystyka form biomasy. Zrębki

Systemy jakości w produkcji i obrocie biopaliwami stałymi. grupa 1, 2, 3

Wpływ stopnia rozdrobnienia pędów wierzby oraz ciśnienia aglomeracji na trwałość brykietów

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

ANALIZA CECH FIZYCZNYCH BRYKIETÓW Z BIOMASY ROŚLINNEJ *

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PL B1. ECOFUEL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Jelenia Góra, PL BUP 09/14

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

Wytrzymałość peletów z biomasy istotnym parametrem technologicznym i rozliczeniowym w energetyce i ciepłownictwie

ANALIZA WYBRANYCH CECH JAKOŚCIOWYCH PELETÓW WYTWORZONYCH Z SUROWCÓW ROŚLINNYCH *

OCENA WŁAŚCIWOŚCI ENERGETYCZNYCH I MECHANICZNYCH BRYKIETÓW Z MASY POŻNIWNEJ KUKURYDZY

Określenie wpływu dodatku bentonitu na polepszenie właściwości geotechnicznych osadów dennych Zbiornika Rzeszowskiego.

Wskaźnik szybkości płynięcia termoplastów

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

PŁYTY GIPSOWO-KARTONOWE: OZNACZANIE TWARDOŚCI, POWIERZCHNIOWEGO WCHŁANIANIA WODY ORAZ WYTRZYMAŁOŚCI NA ZGINANIE

PALIWA FORMOWANE. Co to są paliwa formowane? Definicja i nazewnictwo.

Brykietowanie odpadów bazaltowych

Badanie procesu spalania warstwy odpadów stałych poprzez wskaźniki oceny ilościowej - instrukcja laboratoryjna

Systemy regeneracji osnowy zużytych mas formierskich, jako sposoby optymalnego zagospodarowania odpadu

Ćwiczenie nr 1. Klasyfikacja piasków formierskich wg PN-85/H w zależności od zawartości lepiszcza

WPŁYW TEMPERATURY NA GĘSTOŚĆ I TRWAŁOŚĆ BRYKIETÓW WYTWORZONYCH W BRYKIECIARCE ŚLIMAKOWEJ *

Możliwości wykorzystania frakcjonowanych UPS z kotłów fluidalnych w produkcji zapraw murarskich i tynkarskich

ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII. Seminarium Biomasa na cele energetyczne założenia i realizacja Warszawa, 3 grudnia 2008 r.

TECHNIKI ORAZ TECHNOLOGIE SPALANIA I WSPÓŁSPALANIA SŁOMY

Grawitacyjne zagęszczanie osadu

WPŁYW WIELOKROTNYCH OBCIĄŻEŃ STATYCZNYCH NA STOPIEŃ ZAGĘSZCZENIA I WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE MASY NASION ROŚLIN OLEISTYCH

dr inż. Paweł Strzałkowski

RECYKLING MATERIAŁOWY ODPADÓW TETRA PAKU MATERIAL RECYCLING OF TETRA PAK WASTE

ZASTOSOWANIE OCHŁADZALNIKA W CELU ROZDROBNIENIA STRUKTURY W ODLEWIE BIMETALICZNYM

Materiałowe i technologiczne uwarunkowania stanu naprężeń własnych i anizotropii wtórnej powłok cylindrycznych wytłaczanych z polietylenu

WPŁYW STOPNIA ROZDROBNIENIA GRANULOWANEJ MIESZANKI PASZOWEJ NA WYTRZYMAŁOŚĆ KINETYCZNĄ GRANUL I WYDAJNOŚĆ PRODUKCJI ZWIERZĘCEJ

PORÓWNANIE DWÓCH SPOSOBÓW OKREŚLENIA WYTRZYMAŁOŚCI BRYKIETÓW Z MATERIAŁÓW DROBNOZIARNISTYCH

Characteristics of ashes from fireplace

Mechaniczno-biologiczne przetwarzanie zmieszanych odpadów komunalnych na podstawie rozporządzenia Ministra Środowiska z dnia 11 września 2012 r.

STUDIA PODYPLOMOWE WYKORZYSTANIE BIOMASY NA CELE ENERGETYCZNE

Adsorpcja wybranych jonów metali ciężkich na biowęglu pochodzącym z komunalnych osadów ściekowych

Politechnika Białostocka

Paliwa alternatywne z odpadów komunalnych dla przemysłu cementowego

TECHNOLOGIA ORAZ KOSZTY PRODUKCJI BRYKIETÓW I PELETÓW Z WIERZBY ENERGETYCZNEJ

WPŁYW CZYNNIKÓW AGROTECHNICZNYCH NA WŁAŚCIWOŚCI ENERGETYCZNE SŁOMY 1

- ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

ZACHOWANIE SIĘ STWARDNIAŁEGO ZACZYNU GIPSOWEGO SUCHEGO I NASYCONEGO WODĄ POD OBCIĄŻENIEM ŚCISKAJĄCYM I ZGINAJĄCYM

RAPORT BADANIA MORFOLOGII ODPADÓW KOMUNALNYCH POCHODZĄCYCH Z TERENU MIASTA GDAŃSKA. Warszawa, styczeń 2014 r.

WYNIKI BADAŃ WARTOŚCIOWANIA PROCESU OBSŁUGI TECHNICZNEJ CIĄGNIKÓW ROLNICZYCH O RÓŻNYM POZIOMIE WYKORZYSTANIA

WPŁYW STOPNIA ROZDROBNIENIA SŁOMY NA TRWAŁOŚĆ KINETYCZNĄ BRYKIETÓW

The fuel biomass about raised caloricity


Uniwersytet Warmińsko-Mazurski dr inż. Dariusz Wiśniewski

"Metale ciężkie w osadzie z wiejskiej oczyszczalni ścieków i kompoście - ocena przydatności do rolniczego wykorzystania"

Streszczenie. Assesment of MSW landfill gas afluence. Wstęp.

PARAMETRY FIZYKOCHEMICZNE BADANYCH PALIW Z ODPADÓW

ĆWICZENIE NR 4. Zakład Budownictwa Ogólnego. Kruszywa budowlane - oznaczenie gęstości nasypowej - oznaczenie składu ziarnowego

PUREX NG-0428 / HG Przegląd:

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Załącznik nr 2B do Kontraktu. Paliwo

Wdrażanie norm jakości pelletów i brykietów

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

BADANIA MODUŁÓW SPRĘŻYSTOŚCI I MODUŁÓW ODKSZTAŁCENIA PODBUDÓW Z POPIOŁÓW LOTNYCH POD OBCIĄŻENIEM STATYCZNYM

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1110

A. PATEJUK 1 Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej WAT Warszawa ul. S. Kaliskiego 2, Warszawa

CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH BIOPALIW Z BIOMASY STAŁEJ

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

WPŁYW DODATKU SORBITOLU NA WYBRANE CECHY PRODUKTU PO AGLOMERACJI WYSOKOCIŚNIENIOWEJ

INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

ZLECAJĄCY: ECO FUTURE POLAND SP. Z O.O. Ul. Puławska 270/ Warszawa

WPŁYW WILGOTNOŚCI SORPCYJNEJ NA PRZEWODNOŚĆ CIEPLNĄ BETONÓW KOMÓRKOWYCH

OPTYMALIZACJA STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PIECZARKARNI

Dlaczego biopaliwa? biomasy,

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Transkrypt:

Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska ISSN 1733-4381, vol. 14, issue 4 (2012), p. 41-50 http://awmep.org Evaluation of the quality of briquettes produced on the basis of corn straw and low density polyethylene Małgorzata KAJDA-SZCZEŚNIAK 1 1 Politechnika Śląska,Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Katedra Technologii Urządzeń i Zagospodarowania Odpadów, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel.: 32-23-72-104, fax: 32-23-71-167, e-mail: mkajda@polsl.pl Abstract The article presents results of tests of the quality of briquettes. Briquettes made of corn straw and low density polyethylene (PE-LD) were submitted for tests, performed with pre-defined temperature and pressure parameters. In order to evaluate reactions of briquettes during storage, transport and reloading compressive strength, abrasion strength and drop strength were tested. Additionally, tests for water absorbability, water resistance and sorptive properties were included in the experiment. Results of the above tests have been presented in graphic form and listed in a table. Keywords: quality of briquettes, corn straw, PE-LD Streszczenie Ocena jakości brykietów wykonanych w oparciu o słomę kukurydzy i polietylenu o niskiej gęstości W artykule przedstawiono wyniki badań odnośnie jakości brykietów. Badaniom poddano brykiety ze słomy kukurydzy i polietylenu o niskiej gęstości (PE-LD), które wykonano przy założonych parametrach temperatury i ciśnienia. W celu możliwości dokonania oceny zachowywania się brykietów podczas magazynowania, transportu i przeładunku przeprowadzono badania wytrzymałościowe na ściskanie, ścieranie i zrzucanie, które dodatkowo poszerzono o badania pod kątem wyznaczenia stopnia nasiąkliwości, wodoodporności i właściwości sorpcyjnych. Rezultaty powyższych badań zestawiono w formie graficznej i tabelarycznej. Słowa kluczowe: jakość brykietów, słoma kukurydzy, PE-LD. 1. Wstęp Ze sporządzonego przez [1] krajowego bilansu odnawialnych nośników energii za lata 2006 2010 widoczny jest wzrost ilości energii pozyskanej ze źródeł odnawialnych z 199566 TJ w 2006 r. do 287640 TJ w 2010 r. Należy nadmienić, że spośród wszystkich nośników energii największą pozycję bilansu energii odnawialnej w 2010 r. stanowiła energia biomasy stałej, której udział wyniósł 85,36% [1]. Słoma to jedna z form biomasy stałej, stanowią ją dojrzałe i wysuszone źdźbła m. in. roślin zbóż, roślin strączkowych, lnu i rzepaku. Oprócz zastosowania w rolnictwie, ogrodnictwie, czy budownictwie znajduje również zastosowanie w energetyce [2, 3]. Wg [3] przyjmuje się, że w krajach Unii Europejskiej aż 50% masy roślinnej pochodzącej z uprawy zbóż może zostać zagospodarowana w celach energetycznych. W wyniku termicznego przekształcenia słomy można odzyskać energię możliwą do wykorzystania m. in. W indywidualnych gospodarstwach np. do ogrzewania mieszkań, obór, chlewni, szklarni oraz w energetyce zawodowej [3, 4, 5]. Ponieważ słoma niezależnie od gatunku charakteryzuje się dużą objętością formuje się ją w bele, brykiety lub pelety, w celu obniżenia kosztów transportu, przechowywania oraz usprawnienia organizacji procesu spalania [3, 6]. Słomiane brykiety i pelety wytwarza się poprzez sprasowanie komponentów pod wysokim ciśnieniem z możliwością zastosowania dodatkowego komponentu jakim jest lepiszcze [6, 7, 8].

42 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 14 issue 4 (2012) Przedmiot badań, mający za zadanie ocenę jakości paliwa, stanowią brykiety wykonane w oparciu o dwa komponenty tj. słomę kukurydzy i polietylen o niskiej gęstości (PE-LD), który w brykiecie pełni wspomnianą wyżej funkcję lepiszcza. Proces brykietowania omówiono szerzej w publikacjach [9, 10, 11, 12]. W artykule przebadano parametry wytrzymałościowe będące wyznacznikami jakości brykietu. Określają one zachowanie kształtu, odporności na ścieranie i kruszenie badanego materiału. Dodatkowo sprawdzono również odporność brykietów na działanie wilgoci w trakcie magazynowania. Uzyskane wyniki badań mają pomóc w określeniu i zapewnieniu odpowiednich warunków w trakcie transportu, operacji załadunku i rozładunku oraz składowania z uwzględnieniem m. in. nacisków w warstwie składowanego paliwa, odporności paliwa na działanie opadów atmosferycznych typu deszcz, czy śnieg [6, 13, 14, 15]. 2. Materiał i metodyka badań Badaniom pod kątem wyznaczenia jakości poddano następujące rodzaje brykietów: Brykiet 1 na bazie słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD rozdrobnionego* wykonane przy parametrach: 68 MPa, 200 o C. Brykiet 2 na bazie słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD rozdrobnionego* wykonane przy parametrach: 82 MPa, 200 o C. Brykiet 3 na bazie słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD rozdrobnionego* wykonane przy parametrach: 95 MPa, 200 o C. Brykiet 4 na bazie słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD rozdrobnionego* wykonane przy parametrach: 82 MPa, 190 o C. Brykiet 5 na bazie słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD rozdrobnionego* wykonane przy parametrach: 82 MPa, 210 o C. Brykiet 6 na bazie słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD nierozdrobnionego** wykonane przy parametrach: 68 MPa, 200 o C. Brykiet 7 na bazie słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD nierozdrobnionego** wykonane przy parametrach: 82 MPa, 200 o C. Brykiet 8 na bazie słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD nierozdrobnionego** wykonane przy parametrach: 95 MPa, 200 o C. Brykiet 9 na bazie słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD nierozdrobnionego** wykonane przy parametrach: 82 MPa, 190 o C. Brykiet 10 na bazie słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD nierozdrobnionego** wykonane przy parametrach: 82 MPa, 210 o C. * Pod pojęciem PE-LD rozdrobnionego należy rozumieć rozdrobniony polietylen do frakcji poniżej 10 mm wymieszany ze słomą kukurydzianą i zbrykietowany. ** Pod pojęciem PE-LD nierozdrobnionego należy rozumieć zewnętrzną otoczkę z polietylenu wokół zbrykietowanej słomy kukurydzianej. Parametry wytwarzania brykietów wyznaczono doświadczalnie, gwarantowały one zachowanie trwałej formy brykietów. Otrzymane brykiety miały kształt walca o średnicy 25 mm i długości od 20 mm do 60 mm w zależności od zastosowanych parametrów wytwarzania. W celu określenia jakości brykietów wykonano następujące badania pod kątem wytrzymałości na zrzucanie, wytrzymałości na ścieranie, nasiąkliwości i wodoodporności, zgodnie z obowiązującymi normami [16, 17, 18]. Ponadto wykonano badania określające wytrzymałość na ściskanie, oraz właściwości sorpcyjne według metodyki własnej popartej danymi literaturowymi [6, 14, 15]. 2.1. Oznaczanie wytrzymałości na zrzucanie Każdorazowo do oznaczenia pobierano brykiety danego rodzaju wykonane przy tych samych parametrach. Brykiety zrzucano na stalową płytę z wysokości 2 m, czynność powtarzano 4-krotnie. Następnie brykiety przesiano przez sito do całkowitego oddzielenia podziarna. Pozostałe na sicie brykiety zważono z dokładnością do 0,0001 g [6, 13, 16]. Wytrzymałość na zrzucanie wyrażono jako udział masowy elementów nie uszkodzonych do całości badanej próbki [6, 13, 16].

Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 14 issue 4 (2012) 43 m masa brykietów pobranych do oznaczenia, kg m a masa pozostałości brykietów na sicie o wymiarze boku oczka 25 mm, kg ma wz 100% (2.1.1) m Na rysunkach 2.1.1 2.1.2 pokazano kształty brykietów po próbie wytrzymałości na zrzucanie. brykiet 1 brykiet 2 brykiet 3 brykiet 4 brykiet 5 Rys. 2.1.1. Brykiety ze słomy kukurydzy i PE-LD rozdrobnionego po badaniu wytrzymałości na zrzucanie (fot. M. Kajda-Szcześniak). brykiet 6 brykiet 8 brykiet 9 brykiet 7 brykiet 10 Rys. 2.1.2. Brykiety ze słomy kukurydzy i PE-LD nierozdrobnionego po badaniu wytrzymałości na zrzucanie (fot. M. Kajda-Szcześniak). 2.2. Oznaczanie wytrzymałości mechanicznej metodą bębnową Do oznaczenia pobrano każdorazowo brykiety danego rodzaju wykonane w założonych parametrach, zważono je z dokładnością do 0,0001 g i umieszczono w bębnie. Po wykonaniu 100 obrotów zatrzymano bęben, wyjęto brykiety i zważono z dokładnością do 0,0001 g. Następnie badaną próbę ponownie umieszczono w bębnie. Po wykonaniu dalszych 400 obrotów brykiety zważono w celu wyznaczenia wskaźnika wytrzymałości mechanicznej [17]. Wskaźnik wytrzymałości na ścieranie określono jako stosunek masy brykietów po teście do masy brykietów zasypanych do bębna [6, 13, 17]. Wskaźnik wytrzymałości W 100 określony po wykonaniu 100 obrotów [17]: m b masa pozostałości brykietów w bębnie po 100 obrotach, [kg] mb w100 100% m (2.2.1)

44 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 14 issue 4 (2012) m masa brykietów załadowanych do bębna, kg Wskaźnik wytrzymałości W 500 określony po wykonaniu 500 obrotów [17]: mc w 500 100% m (2.2.2) m c masa pozostałości brykietów w bębnie po 500 obrotach, kg m masa brykietów załadowanych do bębna, kg Na rysunkach 2.2.1 2.2.2 pokazano kształty brykietów po próbie wytrzymałości na ścieranie. brykiet 1 brykiet 2 brykiet 3 brykiet 4 brykiet 5 Rys. 2.2.1. Brykiety ze słomy kukurydzy i PE-LD rozdrobnionego po badaniu wytrzymałości mechanicznej metodą bębnową (fot. M. Kajda-Szcześniak). brykiet 6 brykiet 8 brykiet 9 brykiet 7 brykiet 10 Rys. 2.2.2. Brykiety ze słomy kukurydzy i PE-LD nierozdrobnionego po badaniu wytrzymałości mechanicznej metodą bębnową (fot. M. Kajda-Szcześniak). 2.3. Oznaczanie wytrzymałości na ściskanie Oznaczenie wykonano na uniwersalnej maszynie Heckert FPZ 100/1, którą charakteryzował zakres parametrów pracy do 100 kn, posuw 2,5 mm/min, ścisk 10 mm. Do oznaczenia pobrano każdorazowo 3 brykiety wykonane zgodnie z założonymi parametrami. Brykiet umieszczono pod trzpieniem oporowym i tarczą zgniatającą, które opuszczano do momentu zgniotu próbki. Następnie odczytano zarejestrowaną wartość siły ściskającej [9]. Na rysunkach 2.3.1 2.3.2 pokazano kształty brykietów po próbie wytrzymałości na ściskanie wzdłużne.

Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 14 issue 4 (2012) 45 brykiet 1 brykiet 2 brykiet 3 brykiet 4 brykiet 5 Rys.2.3.1. Brykiety ze słomy kukurydzy i PE-LD rozdrobnionego po badaniu wytrzymałości na ściskanie wzdłużne (fot. M. Kajda-Szcześniak). brykiet 6 brykiet 8 brykiet 9 brykiet 7 brykiet 10 Rys. 2.3.2. Brykiety ze słomy kukurydzy i PE-LD nierozdrobnionego po badaniu wytrzymałości na ściskanie wzdłużne (fot. M. Kajda-Szcześniak). 2.4. Oznaczanie nasiąkliwości i wodoodporności Z brykietów wykonanych w zadanych parametrach pobrano losowo 10 z każdego rodzaju, zważono je z dokładnością do 0,0001 g i umieszczono na podstawce z sitem tak żeby nie stykały się ze sobą. Następnie podstawkę umieszczono w pojemniku z wodą destylowaną o temperaturze pokojowej. Warstwa wody ponad brykietami wynosiła ok. 35 mm. Tak przygotowane brykiety pozostawiono na 24 godziny, po upływie tego czasu podstawkę wyjęto z wody w celu odcieknięcia [18]. Nasiąkliwość brykietów wyznaczono z następującego wzoru [18]: m d masa brykietów po nasyceniu wodą, kg m masa brykietów pobranych do oznaczenia, kg md m n 100% m Wodoodporność brykietów wyznaczono z następującego wzoru [18]: ' (2.4.1) wz w o 100% (2.4.2) w w z wskaźnik wytrzymałości na zrzucanie przed oznaczeniem nasiąkliwości brykietów, % w z wskaźnik wytrzymałości na zrzucanie po oznaczeniem nasiąkliwości brykietów, % z

46 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 14 issue 4 (2012) 2.5. Oznaczanie właściwości sorpcyjnych Badaniom mającym na celu określenie właściwości sorpcyjnych poddano odpowiednio brykiety 1, 4, 6, 9 ze względu na najniższe uzyskane parametry wytwarzania, przy których brykiety zachowały trwałą formę po wykonaniu prób wytrzymałościowych. Powyższe badania przeprowadzono w zasymulowanych warunkach laboratoryjnych. Oznaczanie właściwości sorpcyjnych polegało na składowaniu wybranych rodzajów brykietów w dwóch skrajnie różnych warunkach środowiskowych mogących wystąpić w czasie rzeczywistego magazynowania tj. w środowisku o średniej wilgotności względniej 44,20% i średniej temperaturze 24,55 o C oraz w środowisku o średniej wilgotności względniej 91,76% i średniej temperaturze 24,60 o C. Brykiety przechowywano w symulowanych warunkach i badano w odstępach czasowych następujące parametry [19]: nasycenie brykietów wilgocią, wilgotność względną powietrza, temperaturę powietrza. Na tej podstawie obliczono współczynnik pęcznienia sorpcyjnego wg zależności [15]: v w objętość brykietów po składowaniu w symulowanych warunkach, m 3 v s objętość brykietów przed składowaniem w symulowanych warunkach, m 3 3. Wyniki badań v w s (2.5.1) v s Na podstawie przeprowadzonych badań pod kątem wytrzymałości na zrzucanie zaobserwowano, że brykiety wykonane w oparciu o słomę kukurydzy oraz PE-LD rozdrobniony lub nierozdrobniony wytworzone w założonych parametrach ciśnienia i temperatury charakteryzują się bardzo dużą wytrzymałością na zrzucanie, która kształtuje się na poziomie powyżej 99%. Zgodnie z normą [16] różnica między uzyskanymi wynikami dwóch równoległych oznaczeń nie przekroczyła 5% wyniku wyższego. Otrzymane wyniki badań dla poszczególnych rodzajów brykietów zestawiono w tabelach 3.1 i 3.2. Tabela 3.1. Wytrzymałość na zrzucanie brykietów wytworzonych ze słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD rozdrobnionego. Rodzaj brykietu Brykiet 1 Brykiet 2 Brykiet 3 Brykiet 4 Brykiet 5 Wskaźnik wytrzymałości brykietów na zrzucanie [%] 99,47 99,94 99,74 99,51 99,68 Tabela 3.2. Wytrzymałość na zrzucanie brykietów wytworzonych ze słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD nierozdrobnionego. Rodzaj brykietu Brykiet 6 Brykiet 7 Brykiet 8 Brykiet 9 Brykiet 10 Wskaźnik wytrzymałości brykietów na zrzucanie [%] 99,97 99,87 99,86 99,88 99,90 Na podstawie otrzymanych wyników badań odnośnie wytrzymałości na ścieranie stwierdzono, że brykiety cechuje równie wysoka wytrzymałość na ścieranie co na zrzucanie. Przeprowadzony test dowiódł, że brykiety osiągają wytrzymałość rzędu 99% zarówno po 100 jak i po 500 obrotach testera niezależnie od rodzaju badanego brykietu. Zgodnie z normą [17] różnica między uzyskanymi wynikami dwóch równoległych oznaczeń nie przekroczyła 5% wyniku wyższego. Otrzymane wyniki badań dla poszczególnych rodzajów brykietów zestawiono w tabelach 3.3 i 3.4.

wytrzymałość brykietów na ściskanie [MPa] Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 14 issue 4 (2012) 47 Tabela 3.3. Wytrzymałość mechaniczna brykietów wytworzonych ze słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD rozdrobnionego. Rodzaj brykietu Brykiet 1 Brykiet 2 Brykiet 3 Brykiet 4 Brykiet 5 Wskaźnik wytrzymałości mechanicznej brykietów po 100 obrotach [%] Wskaźnik wytrzymałości mechanicznej brykietów po 500 obrotach [%] 99,63 99,57 99,65 99,32 99,87 99,57 99,47 99,55 99,10 99,71 Tabela 3.4. Wytrzymałość mechaniczna brykietów wytworzonych ze słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD nierozdrobnionego. Rodzaj brykietu Brykiet 6 Brykiet 7 Brykiet 8 Brykiet 9 Brykiet 10 Wskaźnik wytrzymałości mechanicznej brykietów po 100 obrotach [%] Wskaźnik wytrzymałości mechanicznej brykietów po 500 obrotach [%] 99,96 99,92 99,98 99,89 99,94 99,73 99,73 99,95 99,73 99,51 Brykiety charakteryzuje również duża wytrzymałość na ściskanie wzdłuż osi brykietu, i tak brykiety z dodatkiem PE-LD rozdrobnionego charakteryzuje odpowiednio wytrzymałość na ściskanie w przedziale od 36,16 MPa (dla brykietu 1) do 49,94 MPa (dla brykietu 5). Z kolei wytrzymałość na ściskanie brykietów z dodatkiem PE-LD nierozdrobnionego kształtuje się na poziomie od 48,24 MPa (dla brykietu 9) do 51,30 MPa (dla brykietu 10). Otrzymane wyniki badań dla poszczególnych rodzajów brykietów zobrazowano na rysunkach 3.1 i 3.2. 60 50 40 30 20 10 0 brykiet 1 brykiet 2 brykiet 3 brykiet 4 brykiet 5 Rys. 3.1. Wytrzymałość na ściskanie brykietów wytworzonych ze słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD rozdrobnionego.

wytrzymałość brykietów na ściskanie [MP 48 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 14 issue 4 (2012) 60 50 40 30 20 10 0 brykiet 6 brykiet 7 brykiet 8 brykiet 9 brykiet 10 Rys. 3.2. Wytrzymałość na ściskanie brykietów wytworzonych ze słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD nierozdrobnionego. Równolegle do badań wytrzymałościowych wykonano oznaczenia mające na celu wyznaczenie stopnia nasiąkliwości i wodoodporności słomianych brykietów. Wszystkie brykiety ze słomy kukurydzy niezależnie od stopnia rozdrobnienia lepiszcza i parametrów wytwarzania uległy po 24 godzinach od zanurzenia w wodzie destylowanej całkowitemu rozmoknięciu, uniemożliwiając tym samym ponowne zważenie brykietów. Nasiąkliwość badanych brykietów wynosi 100%, natomiast wodoodporność jest równa 0. Ocenę właściwości sorpcyjnych brykietów przeprowadzono poprzez wyznaczenie współczynników pęcznienia sorpcyjnego i określenie czasu trwania nasączania brykietów wilgocią. Uzyskane rezultaty badań zestawiono w tabeli 3.5 oraz na rysunkach 3.3 i 3.4. Zaobserwowano, że brykiety kukurydziane niezależnie od stopnia rozdrobnienia PE-LD podczas składowania w pierwszym środowisku charakteryzującym się średnią wilgotnością względną 44,20% i średnią temperaturą 24,55 o C nie uległy spęcznieniu przez okres składowania wynoszący 9 tygodni. Na podstawie przeprowadzonego eksperymentu odnotowano przyrost wilgoci poniżej 1% dla brykietów składowanych przez okres 9 tygodni w środowisku o średniej wilgotności względniej 44,20% i średniej temperaturze 24,55 o C. Natomiast w środowisku drugim cechującym się średnią wilgotnością względną 91,76% i średnią temperaturą 24,60 o C stwierdzono, że brykiety z dodatkiem PE-LD rozdrobnionego charakteryzowały się większą chłonnością wilgoci z otoczenia niż brykiety z lepiszczem polietylenowym nierozdrobnionym. Na początku eksperymentu założono, że brykiety w obu zasymulowanych środowiskach będą składowane przez okres 9 tygodni. Jednakże brykiety w środowisku o średniej wilgotności względniej 91,76% i średniej temperaturze 24,60 o C składowano tylko przez okres 18 dni, ponieważ po tym czasie brykiety uległy spęcznieniu, a tym samym całkowitemu zniszczeniu. Oznacza to, że jeśli brykiety będą bezpośrednio narażone na działanie środowiska o dużej wilgotności ulegną zniszczeniu. W rozpatrywanym przedziale czasu tj. 18 dni brykiety z dodatkiem PE-LD rozdrobnionego cechowały się przyrostem wilgoci rzędu 12 14%, a w przypadku brykietów z dodatkiem PE-LD nierozdrobnionego zaobserwowano przyrost wilgoci na poziomie 10 11% [19]. Tabela 3.5. Współczynnik pęcznienia sorpcyjnego dla wybranych brykietów wytworzonych ze słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD [19]. Rodzaj brykietu Brykiet 1 Brykiet 4 Brykiet 6 Brykiet 9 Współczynnik pęcznienia brykietów (φ=44,20 %, t=24,55 o C) * 1,01 1,06 1,00 1,02 Współczynnik pęcznienia brykietów (φ=91,76 %, t=24,60 o C) * 2,09 2,19 1,34 1,72 * φ wilgotność względna powietrza [%]; t temperatura powietrza [ o C];

zawartość wilgoci [%] zawartość wilgoci [%] Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 14 issue 4 (2012) 49 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 czas [tygodnie] brykiet 1 brykiet 4 brykiet 6 brykiet 9 Rys. 3.3. Zmiana zawartości wilgoci w wybranych brykietach wytworzonych ze słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD w zależności od czasu składowania w środowisku o średniej wilgotności względnej 44,20% i średniej temperaturze 24,55 o C [19]. 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 czas [dni] brykiet 1 brykiet 4 brykiet 6 brykiet 9 Rys. 3.4. Zmiana zawartości wilgoci w wybranych brykietach wytworzonych ze słomy kukurydzy z dodatkiem PE-LD w zależności od czasu składowania w środowisku o średniej wilgotności względnej 91,76% i średniej temperaturze 24,60 o C [19]. Wnioski Słoma jest materiałem trudno podatnym na brykietowanie [8], dlatego zdecydowano o dodaniu komponentu posiadającego właściwości spajające tj. PE-LD. Przebadane brykiety posiadają wysoką jakość istotną z uwagi na transport, magazynowanie, dystrybucję i przeładunek. Powyższe badania przyczyniły się do określenia najniższych parametrów wytwarzania, przy których brykiety zachowują trwałą formę zarówno bezpośrednio po

50 Archives of Waste Management and Environmental Protection, vol. 14 issue 4 (2012) wytworzeniu jak i po próbach wytrzymałościowych. Zgodnie z uzyskanymi rezultatami badań dobre parametry wytrzymałościowe można uzyskać stosując najniższe założone wartości ciśnienia i temperatury, a mianowicie przy: 68MPa, 200 o C brykiet 1 i brykiet 6 82MPa, 190 o C brykiet 4 i brykiet 9. W wyniku przeprowadzonych badań pod kątem nasiąkliwości, wodoodporności i sorpcji zaobserwowano dużą wrażliwość brykietów na działanie wilgoci. Badania sugerują, aby do przechowywania powyższych brykietów stosować worki np. z tworzyw sztucznych w celu wyeliminowania dostępu wilgoci pochodzącej m. in. z opadów atmosferycznych. Literatura 1. GUS. Energia ze źródeł odnawialnych w 2010 r. 2. Denisiuk W.: Słoma potencjał masy i energii. Inżynieria Rolnicza 2(100)/2008, s. 23 30. 3. Kotowski W.: Utylizacja i gospodarka odpadami. Wyższa Szkoła Ekonomii i Administracji w Bytomiu. Wyd. TRIADA. Bytom 2006. 4. Kubica K., Jewiarz M., Szlęk A., Werle S., Kubica R., Mokrosz W.: The influence of kaolin on the straw combustion parameters in grate boilers, International Conference on Carbon Reduction Technologies Care Tech 2011,, Polish Jurassic Highland (Jura Region), Poland 19-22 September 2011, red. Andrzej Ksiądz, Sebastian Werle, 2011, pp. 137. 5. Niedziółka I., Zuchniarz A.: Analiza energetyczna wybranych rodzajów biomasy pochodzenia roślinnego. MOTROL, 2006, 8A, s. 232 237. 6. Hejft R.: Ciśnieniowa aglomeracja materiałów roślinnych. Wyd. ITE, Białystok 2002. 7. Jakubiak M., Kordylewski W.: Pelety podstawowym biopaliwem dla energetyki. Archiwum Spalania, Vol. 8 (2008), nr 3 4. 8. Hejft R.: Granulowanie i brykietowanie słomy. Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 2011, 50, 1, s. 13 14. 9. Kajda-Szcześniak M.: Analiza możliwości wykorzystania wybranej biomasy w procesie formowania paliw. Praca doktorska, Politechnika Śląska, Gliwice 2008. 10. Wandrasz J. W., Kajda-Szcześniak M.: Gas products of briquette combustion process. Ochrona i Inżynieria Środowiska - Zrównoważony Rozwój. Monografie nr 37, Kraków 2008, s. 233 240. 11. Wandrasz J.W., Kajda-Szcześniak M.: Badania jakości paliwa formowanego na bazie słomy z pszenżyta i folii polietylenowej. Przegląd komunalny 9/2007 (dodatek do numeru). 12. Wandrasz J.W., Kajda-Szcześniak M.: Badania procesów przetwarzania biomasy w postaci słomy w paliwa formowane. Zbornik prednášok z medzinárodnej konferencie Odpady 2006, Spišská Nová Ves, s.165 172, 13. Hejft R., Demianiuk L.: Badanie jakości brykietów opałowych z materiału roślinnego. Materiały Konferencyjne, KMiUPS, Politechnika Białostocka. 14. Thome-Kozmiensky K. J.: Brennstoff aus Müll. Herstellung und Verwertung von Rückstandsbrennstoffen als Bestandteil eines Ent- und Versorgungskonzepts von Kommunen. E. F.-Verlag für Energie- und Umwelttechnik GmbH, Berlin 1984. 15. Wandrasz J. W., Wandrasz A. J.: Paliwa formowane. Biopaliwa i paliwa z odpadów w procesach termicznych. Wyd. Seidel-Przywecki Sp. z o.o. Warszawa 2006. 16. PN-G-04651 Paliwa formowane. Oznaczanie wytrzymałości na zrzucanie. 17. PN-G-04650 Paliwa formowane. Oznaczanie wytrzymałości mechanicznej metodą bębnową. 18. PN-G-04652 Paliwa formowane. Oznaczanie nasiąkliwości i wodoodporności. 19. Wandrasz J. W., Kajda-Szcześniak M.: Badanie właściwości sorpcyjnych brykietów. Paliwa z odpadów. Tom VI. Praca zbiorowa pod red. Janusza W. Wandrasza i Krzysztofa Pikonia. Wyd. Helion, Gliwice 2007, s. 155 159.