Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Podobne dokumenty
Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Sprawozdanie z pomiarów emisji nr 135a/10 (zbiornik na olej opałowy lekki o pojemności 60 m 3 )

STRABAG Sp. z o.o. Ul. Parzniewska Pruszków

LABORATORIUM SPALANIA I PALIW

SBB Bogdan Chobel. Sprawozdanie nr 704/SE/15 LABORATORIUM BADAŃ I EKSPERTYZ. z pomiarów emisji zanieczyszczeń pyłowych do powietrza wykonanych dla

SBB Bogdan Chobel. Sprawozdanie nr 316/SE/16 LABORATORIUM BADAŃ I EKSPERTYZ

GRUPA ENERGOTHERM. Przedsiębiorstwo Badań i Analiz Energetycznych ENERGOTHERM. ENERGOTHERM Biuro Realizacji Inwestycji ENERGOTHERM B

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 753

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 799

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1134

SBB Bogdan Chobel. Sprawozdanie nr 810/SE/17 LABORATORIUM BADAŃ I EKSPERTYZ

BADANIE PARAMETRÓW PROCESU SUSZENIA

Paliwa alternatywne z odpadów komunalnych dla przemysłu cementowego

Praktyczne uwarunkowania wykorzystania drewna jako paliwa

KONTROLA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ Z INSTALACJI SPALANIA ODPADÓW

Rtęć w przemyśle. Technologia usuwania rtęci z węgla przed procesem zgazowania/spalania jako efektywny sposób obniżenia emisji rtęci do atmosfery

Opracowanie wyników porównania międzylaboratoryjnego w zakresie emisji zanieczyszczeń gazowo-pyłowych SUWAŁKI 2008

Ulrich Energia S.A Starachowice ul. Radomska 53C. Ulrich Energia S.A Starachowice ul. Radomska 53C SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1008

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (emisja, imisja)

Konsekwencje termodynamiczne podsuszania paliwa w siłowni cieplnej.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1134

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

Energetyczne wykorzystanie odpadów z biogazowni

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

SPRAWOZDANIE NR 160/2017

do przetargu na Wykonanie pomiarów gwarancyjnych instalacji katalitycznego odazotowania spalin na bloku nr 5 5 (dalej Ogłoszenie Ogłoszenie )

Instalacja testowa do wytwarzania biowęgla z różnych rodzajów biomasy

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Metodyka szacowania niepewności w programie EMISJA z wykorzystaniem świadectw wzorcowania Emiotestu lub innych pyłomierzy automatycznych

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (emisja, imisja)

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 2 czerwca 2010 r.

PALIWA ALTERNATYWNE W CEMENTOWNI NOWINY

Materiały zebrane i opracowane w tym materiały udostępnione przez właściciela patentu i opracowań w celach promocyjnych i edukacyjnych zebrane i

PARAMETRY FIZYKOCHEMICZNE BADANYCH PALIW Z ODPADÓW

Kontrola procesu spalania

Warszawa, dnia 14 czerwca 2016 r. Poz. 847 ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1) z dnia 8 czerwca 2016 r.

OCHRONA POWIETRZA. Opracował: Damian Wolański

Laboratorium InŜynierii i Aparatury Przemysłu SpoŜywczego

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (emisja, imisja)

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

SPRĘŻ WENTYLATORA stosunek ciśnienia statycznego bezwzględnego w płaszczyźnie

Wpływ składu mieszanki gazu syntetycznego zasilającego silnik o zapłonie iskrowym na toksyczność spalin

Układ zgazowania RDF

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (Pobieranie próbek) Metoda badawcza

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 994

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1593

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 975

Paliwa alternatywne jako odnawialne źródła energii w formie zmagazynowanej. Prezentacja na podstawie istniejącej implementacji

KATEDRA INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ INSTRUKCJE DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH LABORATORIUM INŻYNIERII CHEMICZNEJ, PROCESOWEJ I BIOPROCESOWEJ

AUTOMATYKA I POMIARY LABORATORIUM - ĆWICZENIE NR 15 WYMIENNIK CIEPŁA CHARAKTERYSTYKI DYNAMICZNE

Redukcja tlenków azotu metodą SNCR ze spalin małych i średnich kotłów energetycznych wstępne doświadczenia realizacyjne

Bezpieczeństwo ekologiczne współspalania odpadów w piecach cementowych. Dyrektor ds. Produkcji Paweł Zajd

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

Wykaz urządzeń Lp Nazwa. urządzenia 1. Luksomierz TES 1332A Digital LUX METER. Przeznaczenie/ dane techniczne Zakres /2000/20000/ lux

NISKA EMISJA. -uwarunkowania techniczne, technologiczne i społeczne- rozwiązania problemu w realiach Polski

Od uwęglania wysegregowanych odpadów komunalnych w wytwórniach BIOwęgla do wytwarzania zielonej energii elektrycznej

BADANIE PROCESU ROZDRABNIANIA MATERIAŁÓW ZIARNISTYCH 1/8 PROCESY MECHANICZNE I URZĄDZENIA. Ćwiczenie L6

Co można nazwać paliwem alternatywnym?

PIROLIZA BEZEMISYJNA UTYLIZACJA ODPADÓW

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1111

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1078

Analizator spalin Wöhler A 400 ihc z sondą na przewodzie 1,7 m - z drukarką i sondą temp.

1. Część teoretyczna. Przepływ jednofazowy przez złoże nieruchome i ruchome

Kinetyka procesu suszenia w suszarce fontannowej

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 950

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 073

Badania nad zastosowaniem kondycjonowania spalin do obniżenia emisji pyłu z Huty Katowice S.A w Dąbrowie Górniczej

BILANS CIEPLNY CZYNNIKI ENERGETYCZNE

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Przemysł cementowy w Polsce

CIEPŁO (Q) jedna z form przekazu energii między układami termodynamicznymi. Proces przekazu energii za pośrednictwem oddziaływania termicznego

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 073

Zadanie 1. Zadanie 2.

Paliwa z odpadów - właściwości

1. Szczelność powietrzna budynku

Ćwiczenie 3: Wyznaczanie gęstości pozornej i porowatości złoża, przepływ gazu przez złoże suche, opory przepływu.

Wiktor Hibner Marian Rosiński. laboratorium techniki cieplnej

Redukcja NOx w kotłach OP-650 na blokach nr 1, 2 i 3 zainstalowanych w ENERGA Elektrownie Ostrołęka SA

Zał.3B. Wytyczne w zakresie określenia ilości ograniczenia lub uniknięcia emisji zanieczyszczeń do powietrza

Skraplanie czynnika chłodniczego R404A w obecności gazu inertnego. Autor: Tadeusz BOHDAL, Henryk CHARUN, Robert MATYSKO Środa, 06 Czerwiec :42

LABORATORIUM PODSTAW BUDOWY URZĄDZEŃ DLA PROCESÓW MECHANICZNYCH

Kongres Innowacji Polskich KRAKÓW

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 762

Suszarki do tarcicy. Maszyny i urządzenia Klasa III TD

Dane techniczne. PELLEMATIC Plus PE(S)K kw.

KATALOG. Odpylacze koncentratory pyłów typu OKZ. ZAMER Zdzisław Żuromski Sp.K.

Dane techniczne. PELLEMATIC Maxi.

Uniwersytet Warmińsko-Mazurski dr inż. Dariusz Wiśniewski

Badania morfologii, właściwości fizykochemicznych i wartości opałowej odpadów dla Regionu tarnowskiego

Zagadnienia bezpieczeństwa współspalania paliw alternatywnych w cementowniach

Modernizacja kotłów rusztowych spalających paliwa stałe

Badania pirolizy odpadów prowadzone w IChPW

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

Najnowsze rozwiązania stosowane w konstrukcji wirówek odwadniających flotokoncentrat i ich wpływ na osiągane parametry technologiczne

Rejestracja temperatur, ciśnień oraz analiz spalin za kotłem WR 25 nr 2 w MEC Sp. z o.o. w Ostrowcu Świętokrzyskim

Najlepsze dostępne technologie i wymagania środowiskowe w odniesieniu do procesów termicznych. Adam Grochowalski Politechnika Krakowska

Instrukcja stanowiskowa

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 797

Transkrypt:

Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych Scientific Works of Institute of Ceramics and Building Materials Nr 20 (styczeń marzec) Prace są indeksowane w BazTech i Index Copernicus ISSN 1899-3230 Rok VIII Warszawa Opole 2015

Prace ICiMB 2015 nr 20: 34 46 WOJCIECH KALINOWSKI * Słowa kluczowe: suszenie fluidalne, pomiary technologiczne, suszarka doświadczalna, emisje gazowe. W ramach prac statutowych Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych podjęto próbę opracowania sposobu suszenia lekkich frakcji materiałów kawałkowych w złożu fluidalnym. Jako materiał do badań wykorzystano paliwa alternatywne, coraz szerzej stosowany substytut paliw konwencjonalnych. Wykorzystując doświadczenia z wcześniejszych badań zmodernizowano stanowisko, zmieniając kształt komory procesowej, co pozwoliło na zwiększenie prędkości gazów suszących. Na podstawie pomiarów parametrów pracy suszarki określono wskaźniki jakościowe procesu. Pomiar składu gazów odlotowych pozwolił na ocenę koncentracji zanieczyszczeń gazowych emitowanych z procesu. Wykorzystując formuły empiryczne dla warunków eksperymentu, obliczono wartości współczynników wymiany ciepła i masy. Dla badanego materiału nie stwierdzono zwiększonych poziomów emisji zanieczyszczeń gazowych suszarni. W związku z dużym zróżnicowaniem własności składników paliw alternatywnych stwierdzono, że wykorzystanie techniki fluidyzacji złoża może mieć ograniczone zastosowanie. Paliwa z odpadów charakteryzują się wysoką zawartością wilgoci, przekraczającą niekiedy nawet 40%. Zwiększona zawartość wilgoci istotnie obniża ich jakość i cenę rynkową, jest przyczyną niekorzystnych zmian w procesie spalania oraz może być źródłem nadmiernych strat ciepła w procesach technologicznych. W praktyce przemysłu cementowego zawartość wilgoci paliw stanowi pierwsze kryterium oceny jakości dostaw i jest jednym z czynników decydujących o wyborze paleniska (palnik główny pieca, kalcynator). * Dr inż., Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych w Warszawie, Oddział Inżynierii Procesowej Materiałów Budowlanych w Opolu, w.kalinowski@icimb.pl

SUSZENIE LEKKICH FRAKCJI MATERIAŁÓW KAWAŁKOWYCH W DOŚWIADCZALNEJ SUSZARCE... 35 Skalę problemu mogą obrazować dane dotyczące ilości paliw alternatywnych wykorzystywanych energetycznie w krajowym przemyśle cementowym. Podstawową grupę paliw alternatywnych stanowią paliwa grupy 191210, których zużycie w 2011 r., według danych Stowarzyszenia Przemysłu Cementowego [1], wyniosło 939,5 tys. t przy całkowitym zużyciu paliw alternatywnych na poziomie 1227,1 tys. t. Udział ciepła z paliw alternatywnych w krajowym przemyśle cementowym przekracza już 40% (średnia w państwach UE 34%), w większych zakładach oscyluje wokół 50%, a w jednym z przedsiębiorstw produkcyjnych przekracza nawet 80%. W ramach działalności statutowej Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych podjęto realizację pracy badawczej, której celem jest opracowanie sposobu suszenia lekkich materiałów kawałkowych. Pierwsze badania suszenia paliw alternatywnych na stanowisku doświadczalnym [2] wykazały stosunkowo niską efektywność procesu wymiany masy, wynikającą głównie z niskiego obciążenia powierzchni rusztu gazami suszącymi. Rzeczywista prędkość gazów suszących w warstwie fluidalnej wahała się w zakresie 0,2 0,5 m/s i była znacznie niższa od teoretycznej wartości prędkości fluidyzacji warstwy. Przy wyższej prędkości gazów obserwowano porywanie drobniejszej frakcji paliwa ze złoża i transport pneumatyczny w gazach odlotowych. Dla poprawy warunków pracy złoża wykonano modernizacje komory procesowej, co pozwoliło na istotne zwiększenie jednostkowego strumienia gazów suszących. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań procesu suszenia lekkich frakcji materiałów kawałkowych na przykładzie paliwa alternatywnego typu 191210. Na rycinie 1 przedstawiono stanowisko pomiarowe. Z lewej strony widoczne są analizatory gazu wraz z systemem rejestracji danych, w głębi model suszarni. Materiał do badań zmagazynowano w worku typu big-bag.

36 WOJCIECH KALINOWSKI Ryc. 1. Widok stanowiska suszarni fluidalnej Doświadczenia z pierwszego etapu prac wykorzystano do rekonstrukcji stanowiska badawczego suszarni fluidalnej. Modernizacja objęła układ doprowadzenia gazów grzewczych, układ wyciągu gazów odlotowych oraz samą komorę procesową. Dla poprawy warunków transportu w warstwie zmieniono organizację przepływu gazów suszących przez modelową suszarnię. Przyjęto pracę złoża w warunkach nadciśnienia, co wymagało zmiany regulacji wydajności wentylatora wyciągowego. Zastosowano dławieniową regulację z quasi-ciągłym otwieraniem przepustnicy. Dla zmniejszenia oporów przepływu gazów wykonano bezpośrednie podłączenie rurociągu gazów wylotowych z suszarki do wentylatora wyciągowego. Rozbudowano układ doprowadzenia gazów pod ruszt oraz wyeliminowano komorę mieszającą o dużej bezwładności cieplnej (wykładzina ogniotrwała). Modernizacja stanowiska pozwoliła na zwiększenie możliwości regulacyjnych oraz skrócenie czasu jego nagrzewania. Najważniejszym elementem modernizacji była przebudowa komory procesowej. Istotę rozwiązania pokazano schematycznie na rycinie 2.

SUSZENIE LEKKICH FRAKCJI MATERIAŁÓW KAWAŁKOWYCH W DOŚWIADCZALNEJ SUSZARCE... 37 Ryc. 2. Schemat modernizacji komory procesowej (przekrój poprzeczny) W pierwotnie prostokątnym przekroju komory nad rusztem zabudowano skośnie ustawioną ściankę b. W wyniku tego uzyskano zmianę kształtu warstwy i stopniowe zwiększanie się przekroju czynnego aparatu w kierunku przepływu gazów. Zmniejszenie powierzchni rusztu pozwoliło na uzyskanie stosunkowo wysokich prędkości gazów w warstwie materiału suszonego przy istotnym ograniczeniu prędkości gazów odlotowych. Dzięki temu zmniejszono wynoszenie drobnych frakcji suszonego materiału z komory wraz z gazami odlotowymi. Podstawowa charakterystyka stanowiska: 1. Suszarnia fluidalna: podajnik wibracyjny rynnowy typ PR 300/2500-2SW, wydajność 500 kg/h, powierzchnia czynna rusztu 0,3480 m 2 (150 x 2321 mm), obciążenie jednostkowe rusztu 1450 kg/m 2 h, pochylenie regulowane +/-15 o. 2. Wytwornica ciepła: typ MASTER B 100CED, wydajność cieplna nom. 29,0 kw, paliwo olej opałowy lekki L1, zużycie paliwa 2,7 dm 3 /h, kaloryczność paliwa 42,0 MJ/kg. 3. Wentylator wyciągowy: typ WPHS 31.5/0.75PO, strumień 3,0 m 3 /s, spiętrzenie 4500 Pa, moc 18,5 kw.

38 WOJCIECH KALINOWSKI Materiał wprowadzany do suszarki fluidalnej stanowią paliwa alternatywne kod odpadu 191210. Duża zmienność wymiarów i kształtu ziaren oraz własności fizykochemicznych rozdrobnionych odpadów stwarzają poważne trudność w ustaleniu jednoznacznej charakterystyki materiału. Metody badań materiału Rodzaj materiału Oznaczenie Metoda badań Paliwo alternatywne TOC PN-EN 13137:2004 P C, H, N, S PN-G-04584:2001 (S) PN-G-04571:1998 (CHN) zawartość wilgoci PN-EN 15934:2012 ciepło spalania PN-EN 15400:2001 T a b e l a 1 Charakterystykę paliwa w stanie roboczym przedstawiono w postaci tabelarycznej (tab. 2 4). Oznaczenie kaloryczności paliwa oraz podstawowych składników pierwiastkowych zobrazowano w tabeli 2. Charakterystyka techniczna paliwa alternatywnego T a b e l a 2 Wilgoć C H N S Ciepło spalania Paliwo % % % % % kj/kg Paliwo alternatywne 19,0 41,42 5,47 1,29 0,63 22 892 Dla badanego paliwa została wyznaczona również gęstość nasypowa. Wyniki tego oznaczenia widnieją w tabeli 3. Oznaczenie gęstości nasypowej badanego paliwa T a b e l a 3 Objętość naczynia 0,010999 m 3 masa próbki gęstość g kg/m 3 Paliwo alternatywne 1 373 124,83 1 390 126,37 1 575 143,19 1 459 132,65 średnio 131,76

SUSZENIE LEKKICH FRAKCJI MATERIAŁÓW KAWAŁKOWYCH W DOŚWIADCZALNEJ SUSZARCE... 39 Badania morfologii odpadów wskazują na obecność odpadów komunalnych, papieru, gumy, drewna, folii, elementów plastiku. Średnią wartość gęstości właściwej materiału określono jako średnią ważoną jej składników. Rodzaj odpadu Morfologia paliwa alternatywnego T a b e l a 4 Udział masowy* Gęstość właściwa [4 5] % kg/m 3 Papier + tektura 6,9 715 Tworzywa sztuczne (folie) 46,0 915 Tworzywa sztuczne (twardy plastik) 13,0 920 Tekstylia 14,0 300 Guma 7,3 1 300 Drewno 3,3 500 Skóra 1,8 860 Balast (metal, szkło, części mineralne) 7,7 2 200 Średnia 928,11 * Opracowanie własne. Do określenia parametrów procesu suszenia wykorzystano aparaturę pomiarową stanowiącą wyposażenie mobilnego Laboratorium Pomiarów Przemysłowych Oddziału Inżynierii Procesowej Materiałów Budowlanych w Opolu. Pomiary wykonano przy zastosowaniu metod pomiarowych zamieszczonych w tabeli 5. T a b e l a 5 Metody pomiarowe Badane cechy Metody Normy i/lub udokumentowane badawcze/pomiarowe procedury badawcze Strumień objętości gazu metoda spiętrzenia PN-z-04030-7:1994 Pobieranie próbek do badań: stężenie pyłu, emisja pyłu metoda grawimetryczna PN-z-04030-7:1994 metoda elektrochemiczna Stężenie O 2 metoda celka cyrkonowa PN-ISO10396:2001 metoda z detekcją SOP-OP-02 Stężenie CO, CO 2, NO, SO 2 w podczerwieni (NDIR) metoda FT-IR Strumień objętości gazów obliczono z pomiaru średniej prędkości gazu w rurociągu, metodą sondowania przekroju poprzecznego. Zastosowano spiętrzające

40 WOJCIECH KALINOWSKI rurki Prandtla. Równocześnie mierzono temperaturę gazów oraz podciśnienie w rurociągu. Pomiary wykonano przy pomocy automatycznego pyłomierza typu EMIOTEST 2598. Stopień zawilżenia gazów określono metodą kondensacyjno-wagową, a wilgotność resztkową gazów po przejściu przez skraplacz przy pomocy modułu higrometrycznego stanowiącego wyposażenie przyrządu EMIOTEST 2598. Stopień zawilżenia gazu jest określany jako suma zawilżenia obliczonego z kondensatu i zawilżenia resztkowego odczytanego z modułu higrometrycznego. Pomiar stężeń składników gazowych spalin pomiary wykonano analizatorami Gasmet DX-4000 (FTIR) i analizatorem tlenu AMS 3220 oraz analizatorem Horiba PG-250 (NDIR dla CO, CO 2 i SO 2 ; CLD dla NO/NO x oraz celką paramagnetyczną dla O 2 ). Pobór prób prowadzony jest według metodyki referencyjnej opartej na procedurze badawczej SOP-OP-02. Pomiar temperatury pomiar temperatury gazów przeprowadzono przy użyciu termopary NiCr-NiAl oraz termopary typu N wraz z miernikiem Digital Thermometer HH 506 R. Wydajność suszarni strumień masowy paliwa po suszeniu obliczono na podstawie pomiaru masy i czasu napełniania wytarowanego pojemnika z materiałem na wylocie z suszarni. Do pomiaru mas wykorzystano wychyłową wagę dziesiętną. Pomiar warunków otoczenia warunki otoczenia ustalono za pomocą termohigrobarometru. W tabeli 6 przedstawiono podstawowe parametry suszarni, po wygrzaniu stanowiska i ustabilizowaniu się rozkładu temperatur, bez obciążenia materiałem. Jest to tzw. próba zerowa dla określenia tła emisji gazowej. T a b e l a 6 Pomiar tła emisji gazowej Parametr Jednostka Punkt 1 Punkt 2 Punkt 3 Temperatura gazów suszących C 143 147 151 Temperatura gazów (wylot) C 89 105 99 Strumień objętości gazów m 3 n/h 219 193 208 Stopień zawilżenia gazów (emitor) kg/m 3 0,020 0,020 0,020 Ciśnienie gazów pod rusztem (wlot) hpa 0,01 0,01 0,01 Ciśnienie gazów na wylocie hpa -1,0-1,0-1,0 Punkty 1, 2, 3 oznaczają punkty pomiarowe w kanałach wyciągowych gazów odlotowych z suszarni. Podczas pomiarów prowadzono ciągłą rejestrację składu

SUSZENIE LEKKICH FRAKCJI MATERIAŁÓW KAWAŁKOWYCH W DOŚWIADCZALNEJ SUSZARCE... 41 gazów wylotowych z suszarni. Zarejestrowano przebiegi 19 składników spalin, z których wartości średnie wybranych składników gazowych zestawiono w tabeli 7. T a b e l a 7 Skład gazów odlotowych (gazy spalinowe) Pomiar stężenia składników gazowych O 2 CO 2 H 2 O CO SO 2 HCl CH 4 C 6 H 14 [%] [%] [%] [ppm] [ppm] [ppm] [ppm] [ppm] Wartość 19,11 1,13 1,68 4,08 3,73 0,42 1,66 0,18 σ 0,57 0,03 0,02 0,22 0,96 0,26 0,08 0,04 Aby uniknąć wyprowadzenia frakcji drobnej paliwa z gazami odlotowymi, ustalono wartość strumienia objętości gazów na podstawie obserwacji złoża. Dla każdego obciążenia suszarni modelowej wykonano pomiary jej wydajności (pomiar masy i czasu napełniania wytarowanego naczynia). Wydajność układu zmieniano poprzez zmianę grubości warstwy materiału przy ustalonej pozycji mas wirujących na wibratorze. Próby wykonano dla trzech wydajności instalacji. Dla zachowania jednorodności rozkładu wilgoci w materiale wprowadzanym do suszarni pomiary wykonano na próbie pierwotnej, bez dodatkowego zwilżania nadawy podczas prób. Wyniki suszenia materiału przedstawiono w tabeli 8 oraz na rycinach 3 i 4. T a b e l a 8 Wyniki suszenia materiału Rodzaj materiału Wydajność instalacji Wilgotność nadawy Wilgotność produktu Czas suszenia [kg/h] [%] [%] [s] Paliwo alternatywne 23,85 23,52 10,42 219 39,30 24,90 16,4 177 * Materiał po wstępnym suszeniu. 51,25 13,52 * 7,56 153 Dla wilgotności materiału na wejściu do suszarni na poziomie 23 24% uzyskano zmniejszenie wilgotność materiału o ok. 8 13% w zależności od wydajności instalacji. Wynik ten odnosi się do jednorazowego przejścia materiału przez

42 WOJCIECH KALINOWSKI suszarnię. Przy rosnącym czasie przebywania materiału w suszarni, obserwuje się nieliniowy spadek wilgotności produktu. czas [s] 350 300 250 200 150 100 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 17,0 wigotność produktu [%] Ryc. 3. Krzywa suszenia paliw typu RDF w złożu fluidalnym 50 45 temperatura [ C] 40 35 30 25 20 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 17,0 19,0 wilgotność produktu [%] Ryc. 4. Zależność temperatury materiału od zawartości wilgotności produktu W badanym zakresie zmian temperatury gazów suszących 133 150ºC temperatura materiału na wylocie mieściła się w zakresie 33 45ºC, co pozwala zauważyć, że wraz z obniżeniem się wilgotności materiału na wylocie z suszarni rośnie jego temperatura. Charakter obserwowanych zależności odpowiada wynikom teoretycznej symulacji procesu suszenia fluidalnego dla innych materiałów ziarnistych [6 8]. Uzyskane z danych eksperymentalnych wartości wskaźników charakteryzujących jakość procesu zestawiono w tabeli 9.

SUSZENIE LEKKICH FRAKCJI MATERIAŁÓW KAWAŁKOWYCH W DOŚWIADCZALNEJ SUSZARCE... 43 Charakterystyka procesu suszenia T a b e l a 9 Wielkość Jednostka Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 Wydajność suszarni kg/s 0,0066 0,0109 0,0142 kg/h 23,85 39,30 51,25 Strumień odparowanej wody kg/s 0,0011 0,0012 0,0010 Gęstość strumienia odparowanej wody m' H2O kg/m 2 h 14,07 15,36 12,17 Prędkość gazów w warstwie * m/s 0,782 1,888 1,805 Obciążenie rusztu * m 3 n/m 2 s 0,582 1,487 1,747 Moc strumienia cieplnego kw 29,7 82,5 79,8 * w przeliczeniu na pusty przekrój. Modyfikacja kształtu komory procesowej pozwoliła na niemal trzykrotne zwiększenie prędkości gazów w złożu, w porównaniu z wynikami wcześniejszych badań [2]. W wyniku tego istotnie zwiększyła się intensywność procesów wymiany masy i ciepła, ale wskaźnik jednostkowego odparowania wody, w przeliczeniu na pusty przekrój, wykazuje nadal stosunkowo niskie wartości (12,2 15,4 kg/ /m 2 h). Możliwość wzrostu wydajności badanej suszarni są ograniczone, co wynika z konieczności utrzymywania prędkości gazów w warstwie poniżej prędkości transportu pneumatycznego materiału oraz ograniczonych warunków transportowych podajnika wibracyjnego. Próby dociążania suszarni wilgotnym materiałem oraz zmiana pochylenia rusztu, w zakresie możliwości regulacyjnych stanowiska, nie dały satysfakcjonujących wyników. W praktycznych rozwiązaniach urządzeń do suszenia lekkich frakcji materiałów kawałkowych typu paliwa alternatywne, oprócz utrzymania warstwy fluidalnej materiału, należy poprawić warunki transportu materiału wzdłuż suszarni oraz zainstalować układ separacji drobnych frakcji z gazów odlotowych. Gazy emitowane z procesu suszenia paliw alternatywnych, materiału wytworzonego z odpadów, mogą stwarzać problemy wynikające z emisji zanieczyszczeń, zwłaszcza zanieczyszczeń gazowych uwalnianych w procesie suszenia oraz emisji odorów. W trakcie badań prowadzono ciągłą rejestrację składu gazów wylotowych z suszarni. Zarejestrowano przebiegi 19 składników, z których średnie wartości wybranych składników gazów emitowanych z procesu suszenia paliw zestawiono w tabeli 10.

44 WOJCIECH KALINOWSKI Pomiar składu gazów wylotowych z suszarni T a b e l a 10 Obciążenie Pomiar stężeń składników gazowych O 2 CO 2 H 2 O CO SO 2 HCl CH 4 C 6 H 14 [%] [%] [%] [ppm] [ppm] [ppm] [ppm] [ppm] Pomiar 1 18,74 1,61 4,51 5,64 5,20 0,37 1,76 1,40 Pomiar 2 20,04 0,56 2,04 0,56 1,11 0,00 1,84 0,47 Pomiar 3 20,10 0,49 1,66 1,37 0,89 0,00 1,88 0,37 Zwraca uwagę pojawienie się w gazach odlotowych nieznacznych ilości węglowodorów grupy C n H n+2, z których największy udział ma metan CH 4. Obok wymienionych wyżej składników pojawiają się także inne, ale ich koncentracja nie jest wysoka. Paliwa wytworzone z odpadów charakteryzują się zróżnicowanym składem morfologicznym, uzależnionym od rodzaju odpadów wchodzących w ich skład, wysoką zawartością wilgoci oraz stosunkowo niską wartością opałową. W celu opracowania efektywnego sposobu suszenia lekkich frakcji materiałów kawałkowych typu paliwa alternatywne oraz oceny stopnia zanieczyszczeń gazowych, emitowanych z takiego procesu, podjęto badania doświadczalne procesu suszenia w warstwie fluidalnej. Wcześniejsze badania suszenia paliw alternatywnych na stanowisku doświadczalnym [2] wykazały stosunkowo niską efektywność procesu wymiany masy, wynikającą głównie z niskiego obciążenia powierzchni rusztu gazami suszącymi. Zastosowana modyfikacja kształtu komory procesowej pozwoliła na niemal trzykrotne zwiększenie prędkości gazów w złożu. Uzyskane wyniki gęstości strumieni odparowanej wody m' H2O, w przeliczeniu na pusty przekrój suszarni, mieszczą się w przedziale 12 16 kg/m 2 h, co stanowi o ok. 50% wzrost wartości tego wskaźnika w stosunku do wcześniejszych doświadczeń. Wyniki te świadczą jednak o nadal stosunkowo niskiej intensywność procesów wymiany masy. Zwiększenie nadmuchu gazów suszących aeracji warstwy suszonego paliwa pogarsza warunki transportowe złoża, co nie pozwala na zwiększenie grubości warstwy materiału. W wyniku tego uzyskuje się stosunkowo niską wydajność suszarni, a konieczność ograniczania prędkości gazów, ze względu na unoszenie drobnych frakcji z gazami odlotowymi, ujemnie wpływa na intensywność procesów wymiany ciepła i masy.

SUSZENIE LEKKICH FRAKCJI MATERIAŁÓW KAWAŁKOWYCH W DOŚWIADCZALNEJ SUSZARCE... 45 Pomiary składu gazów odlotowych z doświadczalnej suszarni fluidalnej paliwa alternatywnego wykazały występowanie nieznacznych ilości węglowodorów uwalnianych w procesie suszenia, zwłaszcza grupy C n H 2n+2, z których największy udział ma metan CH 4. Obok wymienionych składników (tab. 10) pojawiają się także inne zanieczyszczenia, ale ich koncentracja nie jest wysoka. Odczuwalna jest także emisja odoru. W praktycznych rozwiązaniach urządzeń do suszenia lekkich frakcji materiałów w warstwie fluidalnej należy usprawnić warunki transportu materiału wzdłuż suszarni oraz zainstalować układ separacji drobnych frakcji z gazów odlotowych. [1] Przemysł cementowy w liczbach, Stowarzyszenie Producentów Cementu, Kraków 2014. [2] K a l i n o w s k i W., Suszenie paliw alternatywnych w warstwie fluidalnej, Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych 2013, nr 15, s. 18 29. [3] B r e t s z n a j d e r S., Własności gazów i cieczy, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1962. [4] J a s i ń s k i A., Obecny i perspektywiczny rynek paliw alternatywnych rynek odbiorców paliw alternatywnych, http://www.forum-dyrektorow.pl/zipy/mat,wisla, 2011/A.Jasinski_ Obecny_i_perspektywiczny_rynek_paliw_alternatywnych.pdf (20.02.2015). [5] W a n d r a s z J.W., W a n d r a s z A.J., Paliwa formowane, biopaliwa i paliwa z odpadów w procesach termicznych, Wydawnictwo Seidel-Przywecki Sp. z o.o.,warszawa 2006. [6] S t r u m i ł ł o C., Podstawy teorii i techniki suszenia, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1983. [7] C i e s i e l c z y k W., K a m i ń s k a A., S ł o n e c z n a J., Badania procesu suszenia fluidalnego biomasy drzewnej, Inżynieria i Aparatura Chemiczna 2011, nr 5, s. 26 27. [8] P a w ł o w K.F., R o m a n k o w P.G., N o s k o w A.A., Przykłady i zadania z zakresu aparatury i inżynierii chemicznej, wyd. 5 pol. przer. i uzup., Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1981. WOJCIECH KALINOWSKI DRYING OF LIGHT LUMP MATERIALS FRACTIONS IN EXPERIMENTAL FLUID BED DRYER Keywords: fluid bed drying, technological measurements, research dryer unit, gas emissions. As part of the statutory works of ICiMB attempt was made to develop a method for drying light fractions of lump materials in the fluidized bed. Alternative fuels were used as the material in the research, more widely applied substitute for conventional fuels. Using experience from previous studies [1]

46 WOJCIECH KALINOWSKI test stand was modernized by changing the shape of the process chamber, which increased the speed of drying gas. Based on measurements the dryer operating parameters quality indicators of the process were determined. The measurement of composition of exhaust gases allowed the assessment of the concentration of gaseous pollutants emitted from the process. Using formula for fluidized bed heat and mass transfer coefficients for the experiment were calculated. For test material, there was no increased levels of gaseous emissions from the dryer. Due to the large diversity of properties of alternative fuels has been found that the use of fluidized bed technology may be limited.