Nazwa modułu: Surowce energetyczne stałe i ich przetwarzanie Rok akademicki: 2016/2017 Kod: STC-1-603-s Punkty ECTS: 6 Wydział: Energetyki i Paliw Kierunek: Technologia Chemiczna Specjalność: Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 6 Strona www: Osoba odpowiedzialna: prof. nadzw. dr hab. inż. Strugała Andrzej (strugala@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr inż. Dziok Tadeusz (tadeusz.dziok@agh.edu.pl) prof. nadzw. dr hab. inż. Strugała Andrzej (strugala@agh.edu.pl) dr inż. Grzywacz Przemysław (grzywacz@agh.edu.pl) mgr inż. Makowska Dorota (makowska@agh.edu.pl) dr inż. Rozwadowski Andrzej (rozwadow@agh.edu.pl) Krótka charakterystyka modułu Celem przedmiotu jest zapoznanie się z procesami pozyskiwania, wytwarzania konwersji i wykorzystania paliw stałych wraz z metodami oceny ich jakości. Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Student dysponuje wiedzą w zakresie procesów pozyskiwania i przetwarzania surowców energetycznych stałych oraz ich właściwości i wykorzystania TC1A_W19, TC1A_W14 Egzamin M_W002 Student zna procesy i operacje jednostkowe techno-logii pozyskiwania, wytwarzania, konwersji i wykorzystania paliw a także metody oceny ich jakości TC1A_W19, TC1A_W11 Kolokwium, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych Umiejętności M_U001 Student posiada umiejętność pracy indywidualnej i w zespole, wykonywanie obliczeń chemicznych TC1A_U02 Zaangażowanie w pracę zespołu, Aktywność na zajęciach, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych 1 / 6
M_U002 Student potrafi: - aplikować normy i procedury badawcze - posługiwać się sprzętem laboratoryjnym - samodzielnie wykonywać podstawowe analizy - dokonać analizy wyników badań surowców energetycznych i paliw stałych, - wykonywać odpowiednie obliczenia i wyciągnąć wnioski z przeprowadzonych badań TC1A_U08, TC1A_U10, TC1A_U25 Kolokwium, Sprawozdanie, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych M_U003 Student potrafi zbilansować podstawowe węzły technologiczne energochemicznego przetwórstwa paliw stałych. TC1A_U09, TC1A_U24 Projekt M_U004 Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole. TC1A_U04 Projekt Kompetencje społeczne M_K002 Ma świadomość roli procesów energochemicznego przetwórstwa paliw stałych w rozwoju społecznym i technologicznym TC1A_K02, TC1A_K06, TC1A_K07 Udział w dyskusji Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 Umiejętności M_U001 Student dysponuje wiedzą w zakresie procesów pozyskiwania i przetwarzania surowców energetycznych stałych oraz ich właściwości i wykorzystania Student zna procesy i operacje jednostkowe technologii pozyskiwania, wytwarzania, konwersji i wykorzystania paliw a także metody oceny ich jakości Student posiada umiejętność pracy indywidualnej i w zespole, wykonywanie obliczeń chemicznych + - + - - - - - - - - + - + + - - - - - - - - - + + - - - - - - - 2 / 6
M_U002 M_U003 M_U004 Student potrafi: - aplikować normy i procedury badawcze - posługiwać się sprzętem laboratoryjnym - samodzielnie wykonywać podstawowe analizy - dokonać analizy wyników badań surowców energetycznych i paliw stałych, - wykonywać odpowiednie obliczenia i wyciągnąć wnioski z przeprowadzonych badań Student potrafi zbilansować podstawowe węzły technologiczne energochemicznego przetwórstwa paliw stałych. Student potrafi konstruktywnie współpracować w zespole. - - + - - - - - - - - - - - + - - - - - - - - - + + - - - - - - - Kompetencje społeczne M_K002 Ma świadomość roli procesów energochemicznego przetwórstwa paliw stałych w rozwoju społecznym i technologicznym + - - - - - - - - - - Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład 1. Udział paliw stałych w strukturze zasobów i zużycia pierwotnych nośników energii, 2. Złoża węgla brunatnego i kamiennego oraz ich geneza; główne zagłębia węglowe, 3. Metody eksploatacji węgla brunatnego i kamiennego, 4. Analiza techniczna, elementarna i petrograficzna paliw stałych; ocena właściwości koksotwórczych węgli; pobieranie próbek do analizy; stany przeliczeniowe i symbole stosowane w analizie paliw stałych, 5. Klasyfikacja paliw stałych ze szczególnym uwzględnieniem klasyfikacji węgla kamiennego i brunatnego, 6. Główne kierunki użytkowania paliw stałych, 7. Procesy mechanicznej przeróbki węgla (wzbogacanie), procesy kompaktowania węgla i biomasy, 8. Procesy odgazowania paliw stałych: odgazowanie drewna, wysokotemperaturowa piroliza węgla kamiennego, wytlewanie węgla kamiennego i brunatnego, 9.Podstawy technologii koksownia węgla: przygotowanie węgla do procesu koksowania, przebieg procesu koksowania w komorze koksowniczej, budowa i eksploatacja baterii koksowniczych, chłodzenie i sortowanie koksu, właściwości użytkowe koksu i jego wykorzystanie, wykorzystanie gazowych i ciekłych produktów koksowania, koksownie dwuproduktowe, 9. Inne procesy pirolizy: wytlewanie drewna, węgla brunatnego i odpadów, produkcja paliw bezdymnych, 10. Zgazowanie paliw stałych; podstawy procesu zgazowania; charakterystyka 3 / 6
wybranych technologii I, II, i III generacji; przygotowanie węgla i mediów zgazowujących do procesu zgazowania, oczyszczanie i konwersja gazu syntezowego, przemysłowe technologie zgazowania węgla, chemiczne, energetyczne (IGCC) i poligeneracyjne wykorzystanie gazu ze zgazowania węgla, podziemne zgazowanie węgla. 11. Wytwarzanie paliw ciekłych z węgla; synteza Fischera-Tropscha; uwodornienie węgla i produktów jego pirolizy, uwodornienie ekstraktów węglowych, 12. Spalanie węgla; kotły rusztowe, fluidalne i pyłowe, oksyspalanie; współspalanie węgla i biomasy; oczyszczanie spalin i zagospodarowanie produktów odpadowych spalania, metody redukcji emisji CO2, NOx, tlenków siarki oraz Hg w energetyce węglowej, współspalanie węgla i biomasy oraz spalanie wybranych typów biomasy (siano, słoma, zboże itp.), 13. Ekologiczne aspekty energetyki węglowej, procesy sekwestracji CO2, gospodarka niskowęglowa (Low Carbon Economy). 14. Energetyczne wykorzystanie odpadów wytwarzanie paliw alternatywnych. Ćwiczenia laboratoryjne 1. Analiza elementarna paliw stałych: oznaczanie zawartości C i H w węglu kamiennym metodą Sheffield; oznaczenie zawartości siarki całkowitej w węglu kamiennym metodą spalania w wysokiej temperaturze z miareczkowaniem alkalimetrycznym. 2. Analiza techniczna: oznaczanie zawartości wilgoci, części lotnych oraz popiołu w paliwach stałych, oznaczanie ciepła spalania i obliczanie wartości opałowej paliw stałych 3. Oznaczanie właściwości koksotwórczych węgla kamiennego: analiza wskaźnika wolnego wydymania, pomiar ciśnienia rozprężania, oznaczenie wskaźników dylatometrycznych i plastometrycznych. 4. Ocena właściwości koksu: porowatość, reaktywność, temperatura zapłonu, wytrzymałość strukturalna. Ćwiczenia projektowe 1. Wyznaczenie krzywej wzbogacalności węgla kamiennego, 2. Proces rozdrabniania węgla wyznaczenie parametrów charakterystycznych rozkładu ziarnowego wg Rosina- Rammlera (RRSB), 3. Bilans materiałowy procesu koksowania, 4. Bilans cieplny procesu koksowania, Sposób obliczania oceny końcowej Oceny z ćwiczeń laboratoryjnych (L), projektowych (P) oraz z egzaminu (E) obliczane są następująco: procent uzyskanych punktów przeliczany jest na ocenę zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona powyższych ocen: OK = 0,5w E + 0,25w L + 0,25w P gdzie w=1 dla I-go terminu, w=0,9 dla II-go terminu, w = 0,8 dla III-go terminu. Wymagania wstępne i dodatkowe Zaleca się aby student znał tematykę zajęć z przedmiotów: Chemia ogólna i Chemia nieorganiczna. Zalecana literatura i pomoce naukowe 1. Praca pod redakcją Jasieńki S., Chemia i fizyka węgla, Politechnika Wrocławska, Wrocław 1995 (BG AGH) 2. Karcz A., Koksownictwo cz. I i II, skrypt, Wydawnictwo AGH, Kraków 1991 (BG AGH lub wersja elektroniczna cz.i http://winntbg.bg.agh.edu.pl/skrypty2/0279/ i cz. II 4 / 6
http://winntbg.bg.agh.edu.pl/skrypty2/0280/) 3. Praca pod redakcją Ściążko M. i Zielińskiego H., Termochemiczne przetwórstwo węgla i biomasy, Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, Zabrze, Kraków 2003 (BG AGH i biblioteka wydziałowa WEiP) 4. Roga B., Tomków K., Chemiczna technologia węgla, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1971 (BG AGH) 5. Wandrasz J.W., Paliwa formowane: biopaliwa i paliwa z odpadów w procesach termicznych, Wydawnictwo Seidel-Przywecki, Warszawa 2006 (BG AGH) 6. Praca pod redakcją Kordylewskiego W., Spalanie i paliwa, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2005 (biblioteka wydziałowa WEiP) 7. Bębenek Z., Karcz A., Leśniak K., Wełna A., Ćwiczenia rachunkowe z koksownictwa, skrypt, Wydawnictwo AGH, Kraków 1989 (BG AGH) 8. Taubman J., Węgiel i alternatywne źródła energii : prognozy na przyszłość, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2011. 9. Wasilewski P., Ćwiczenia laboratoryjne z koksownictwa, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1983, skrypt 1083 10. Wasilewski P., Chemiczna przeróbka węgla kamiennego, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1977, skrypt 1083 Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu 1. Dorota Makowska, Faustyna Wierońska, Andrzej Strugała, Katarzyna Kosowksa: Germanium content in Polish hard coals. E3S Web of Conferences Czasopismo elektroniczne, 2016, vol. 10 art. no. 00121, s. 1 6, SEED 2016. 2. Andrzej Strugała: Prognozowanie porowatości koksu [W:] Prognozowanie jakości koksu Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla. Zabrze 2015, s. 107 124. 3. Stanisław Porada, Andrzej Strugała (red.): Baza danych procesów i operacji w technologiach zgazowania węgla. Drukarnia Cyfrowa Partner Poligrafia, Kraków, 2015. 4. Stanisław Porada, Andrzej Strugała (red.): Procesy i operacje w technologiach zgazowania węgla. Drukarnia Cyfrowa Partner Poligrafia, Kraków2015. 5. Tadeusz Dziok, Andrzej Strugała, Andrzej Rozwadowski, Mariusz Macherzyński: Studies of the correlation between mercury content and the content of various forms of sulfur in Polish hard coals. Fuel, 2015 t. 159, s. 206 213. 6. Dorota Makowska, Krzysztof Bytnar, Tadeusz Dziok, Teresa Rozwadowska: Wpływ procesu wzbogacania na zawartość niektórych metali ciężkich w polskich węglach kamiennych. Przemysł Chemiczny, 2014, t. 93, nr 12, s. 2048 2053. 7. Krzysztof Bytnar, Tadeusz Dziok, Przemysław Grzywacz: Zanieczyszczenia w koksie i możliwość obniżenia ich zawartości. Karbo, 2011, t. 56, nr 4, s. 273 279. 8. Andrzej Rozwadowski Uwagi na temat oznaczania ciśnienia rozprężania według PN-73/G-04522, Karbo, 2006, nr 3, s. 148-151. 9. Andrzej Rozwadowski, Andrzej Strugała Badania ciśnienia koksowania wybranych węgli, Karbo, 2005, nr.1, s. 24-30. 10. Aleksander Karcz, Jerzy Jonas, Elżbieta Jurzecka, Andrzej Rozwadowski Temperatura zapłonu karbonizatów węglowych, Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 2001, t. 17, z.2, s. 19-18. Informacje dodatkowe Wykłady: Obecność na wykładach jest nieobowiązkowa. Studenci, którzy uczestniczyli w minimum 70% wykładów mają prawo przystąpić do egzaminu w terminie zerowym. Ćwiczenia laboratoryjne: Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych wiąże się z uzyskaniem pozytywnej oceny z części teoretycznej z każdego ćwiczenia, wykonaniem części praktycznej, a także uzyskaniem pozytywnej oceny z raportu końcowego. Na ćwiczeniach dopuszczalna jest jedna nieobecność nieusprawiedliwiona, podlegająca odrobieniu na ćwiczeniach dla osób odrabiających bądź na innej grupie laboratoryjnej za zgodą osoby prowadzącej tą grupę. Ponadto uzyskanie na ćwiczeniach oceny negatywnej z części teoretycznej podlega zaliczeniu w terminie wskazanym przez prowadzącego. Ćwiczenia projektowe: Warunkami zaliczenia części projektowej przedmiotu Surowce Energetyczne Stałe i Ich Przetwarzanie są: oddanie projektów, których zakres i forma zostaną określone podczas zajęć; wyznaczone będą 3 terminy oddania projektów; warunkiem uzyskania zaliczenia i przystąpienia do egzaminu w 1 terminie jest oddanie projektu w 1 terminie; oddanie projektu w kolejnych terminach przesuwa na kolejne 5 / 6
terminy możliwość przystąpienia do egzaminu; uzyskanie pozytywnej oceny z odpowiedzi ustnej; wyznaczone będą 3 terminy odpowiedzi powiązane z terminami oddania projektów; warunkiem uzyskania zaliczenia i przystąpienia do egzaminu w 1 terminie jest odpowiedź w 1 terminie; termin odpowiedzi determinuje termin uzyskania zaliczenia, tzn. nawet jeżeli projekt został oddany w 1 terminie a odpowiedź będzie miała miejsce w 2 terminie, to zaliczenie uzyskuje się w 2 terminie; posiadanie wymaganej liczby obecności na zajęciach: sumaryczna dopuszczalna liczba nieobecności wynosi 3 na co składa się 1 nieobecność nieusprawiedliwiona i 2 nieobecności usprawiedliwione; w przypadku przebywania na zwolnieniu lekarskim powinno ono być dostarczone prowadzącemu na kolejnych od daty zakończenia leczenia zajęciach; Odrabianie zajęć dopuszczalne jest odrabianie zajęć w innej grupie pod warunkiem, że tematyka zajęć pokrywa się z tematem odrabianym, oraz że liczebność grupy studenckiej wraz z osobami odrabiającymi nie przekroczy 30 osób; pierwszeństwo na zajęciach mają osoby należące do danej grupy. Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Udział w ćwiczeniach projektowych Przygotowanie do zajęć Wykonanie projektu Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 45 godz 40 godz 30 godz 15 godz 30 godz 20 godz 180 godz 6 ECTS 6 / 6