LABORATORIUM SPALANIA I PALIW

Podobne dokumenty
LABORATORIUM SPALANIA I PALIW

BioKraft. z automatycznym podawaniem paliwa KOCIOŁ WIELOPALIWOWY

Kontrola procesu spalania

Wpływ współspalania biomasy na stan techniczny powierzchni ogrzewalnych kotłów - doświadczenia Jednostki Inspekcyjnej UDT

Kocioł jest wyposażony w palenisko retortowe do którego dostarczone jest paliwo z zasobnika za pomocą podajnika ślimakowego.

Forum Biomasy i Paliw Alternatywnych

NOWOCZESNE KOMORY SPALANIA BIOMASY - DREWNA DREWNO POLSKIE OZE 2016

Nazwisko...Imię...Nr albumu... ZGAZOWANIE PALIW V ME/E, Test 11 (dn )

Drewno jako surowiec energetyczny w badaniach Instytutu Technologii Drewna w Poznaniu

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

Uwarunkowania czystego spalania paliw stałych w domowych kotłach c.o. i piecach. Cz.3-Nowoczesne instalacje kotłowe

Informacje ogólne. Transport i kompletność dostawy

Technologia w zgodzie z ekologią KOTŁY C.O.

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

Energetyczne wykorzystanie odpadów z biogazowni

Kocioł SAS SOLID 48 kw

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

klasyfikacja kotłów wg kryterium technologia spalania: - rusztowe, - pyłowe, - fluidalne, - paleniska specjalne cyklonowe

Uwarunkowania czystego spalania paliw stałych w domowych kotłach c.o. i piecach. Cz.2-Spalanie paliw stałych, instalacje małej mocy

POLSKA IZBA EKOLOGII. Propozycja wymagań jakościowych dla węgla jako paliwa dla sektora komunalno-bytowego

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

WSPÓŁSPALANIE ODPADÓW

EKOZUB Sp. z o.o Żerdziny, ul. Powstańców Śl. 47 Tel ; Prelegent: mgr inż.

SG 26 SYSTEMY GRZEWCZE KOTŁY NA PALIWO STAŁE

Uwarunkowania czystego spalania paliw stałych w domowych kotłach c.o. i piecach. Cz.1-Paliwa

DEFRO Bio Slim 15 kw kocioł piec na pelet pellet

Biomasa alternatywą dla węgla kamiennego

Nie taki węgiel straszny jak go malują Omówienie właściwości ogrzewania paliwami stałymi (nie tylko węglem). Wady i zalety każdego z paliw

Kotły na paliwo stałe - charakterystyka dostępnych urządzeń

G Sprawozdanie o mocy i produkcji energii elektrycznej i ciepła elektrowni (elektrociepłowni) przemysłowej. Nr turbozespołu zainstalowana

PL B1. SUROWIEC BOGDAN, Bolszewo, PL BUP 18/13. BOGDAN SUROWIEC, Bolszewo, PL WUP 04/16 RZECZPOSPOLITA POLSKA

KOSTRZEWA Maxi Bio SPIN 150 kw kocioł na pelet

Palnik PELLAS X MINI 5-26kW

Usuwanie rtęci z gazów spalinowych z procesów spalania węgla. Piotr Burmistrz, Krzysztof Kogut

ATMOS Kombi AC25S 26 kw + adaptacja na palnik peletowy - kocioł zgazujący węgiel kamienny i drewno

Kocioł EKO-KWPm z automatycznym podajnikiem na miał. Kocioł EKO-KWPns z automatycznym podajnikiem na ekogroszek

WYJAŚNIENIA TREŚCI SIWZ

Emisja pyłu z instalacji spalania paliw stałych, małej mocy

Palnik PELLAS X kW 120kW

Aktualne regulacje prawne wspierające wytwarzanie energii i ciepła z biomasy i innych paliw alternatywnych

Kocioł na pellet KOSTRZEWA Maxi Bio SPIN 50 kw

Jak efektywnie spalać węgiel?

Kocioł SAS EFEKT 36 kw

Niskoemisyjne kierunki zagospodarowania osadów ściekowych. Marcin Chełkowski,

Dlaczego biopaliwa? biomasy,

Kocioł TEKLA DRACO DUO VERSA 30kW

NISKOEMISYJNE PALIWO WĘGLOWE

PROJEKT INDYWIDUALNY MAGISTERSKI rok akad. 2018/2019. kierunek studiów energetyka

Odnawialne Źródła Energii w ogrzewnictwie. Konferencja SAPE

Doświadczenia ENEGRA Elektrownie Ostrołęka SA w produkcji energii ze źródeł odnawialnych

ATMOS D20P 22kW + palnik + podajnik 1,5m - kocioł na pelet i drewno

WYBIERAMY KOCIOŁ NA PALIWO STAŁE

Wybrane aspekty odzysku energii z odpadów. Dr inż. Ryszard Wasielewski Centrum Badań Technologicznych IChPW

Kocioł na pelet ATMOS D31P 30 kw + palnik + podajnik 1,7m

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

Kocioł TEKLA DRACO TYTAN II 4W 18/21kW

Kocioł na pelet KOSTRZEWA Pellets kw

Kocioł TEKLA DRACO 25kW

Kocioł zgazujący węgiel brunatny i drewno ATMOS Kombi C25ST 24 kw z adaptacja na palnik peletowy

Kocioł TEKLA DRACO DUO MULTI 30kW

Problemy konstrukcyjne w badanych kotłach grzewczych małych mocy w świetle wymagań znowelizowanej normy PN-EN 303-5:2012 oraz wymagań Ekoprojektu.

G 10.3 Sprawozdanie o mocy i produkcji energii elektrycznej i ciepła elektrowni (elektrociepłowni) przemysłowej

TECHNOLOGIA ZGAZOWANIA BIOMASY

pellet Stelmet LAVA - 24 palety - worki po 15kg LAVA Pellet Opis produktu

4. ODAZOTOWANIE SPALIN

EKONOMICZNE KOTŁY Z AUTOMATYCZNYM PODAJNIKIEM

ATMOS D14P 14 kw + palnik + podajnik 1,5m - kocioł na pelet

PL B1. Zakłady Budowy Urządzeń Spalających ZBUS COMBUSTION Sp. z o.o.,głowno,pl BUP 04/06

BIOPLEX HL (23-69 kw)

Spalanie 100% biomasy - doświadczenia eksploatacyjne EC SATURN położonej na terenie Mondi Świecie S.A.

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

Kocioł zgazujący węgiel brunatny i drewno ATMOS Kombi C18S kw z adaptacją na palnik peletowy

Wpływ paliw oraz strategie łagodzenia skutków podczas procesów spalania biomasy w energetycznych kotłach pyłowych

Palnik PELLAS X MINI 35 REVO 8-26kW

S Y S T E M Y S P A L A N I A PALNIKI GAZOWE

Część I. Obliczenie emisji sezonowego ogrzewania pomieszczeń (E S ) :

Analiza energetycznego wykorzystania biomasy

Problem emisji zanieczyszczeń z ogrzewnictwa indywidualnego. Ocena przyczyn i propozycja rozwiązania

Biogaz i biomasa -energetyczna przyszłość Mazowsza

Uniwersytet Warmińsko-Mazurski dr inż. Dariusz Wiśniewski

SPALANIE PALIW STAŁYCH W KOTŁACH C.O.

ATMOS D20P 22 kw kocioł na pelet i drewno

Wykorzystanie biogazu jako paliwa transportowego

TECHNIKI ORAZ TECHNOLOGIE SPALANIA I WSPÓŁSPALANIA SŁOMY

ATMOS Kombi C25ST 25 kw kocioł zgazujący węgiel brunatny i drewno

C udział masowy węgla w odniesieniu do paliwa wilgotnego [kg C/kg] G w

Spis treści OPIS TECHNICZNY SPIS TREŚCI

Materiały pomocnicze do laboratorium z przedmiotu Metody i Narzędzia Symulacji Komputerowej

Kotły na paliwo stałe: kocioł z górnym czy dolnym spalaniem?

Kocioł ATMOS DC 32SP (L) - 5 klasa i ECODESIGN

dr inż. Katarzyna Matuszek

Dlaczego biopaliwa? biomasy,

WSPÓŁSPALANIE BIOMASY Z WĘGLEM (co-firing)

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

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

KOTŁY C.O DOMINO ACWADOR PLESZEW

Kocioł TEKLA ECOTEK PLUS 35kW

Transkrypt:

1. Wstęp W ostatnich latach, w związku ze zmianami klimatu, których przyczyn upatruje się w działalności człowieka, duży nacisk kładziony jest na odnawialne i alternatywne źródła energii. Ich zastosowanie ma ograniczyć emisję gazów cieplarnianych, których głównym reprezentantem jest ditlenek węgla - CO 2. Do źródeł takich można zaliczyć biomasę. Jej zeroemisyjność wynika z cyrkulacji ditlenku węgla w przyrodzie. Innymi słowy, w trakcie spalania biomasy do atmosfery wprowadza się tyle CO 2 ile wcześniej zostało pochłonięte przez roślinę w trakcie jej wzrostu. Zgodnie z Rozporządzeniem Unijnym nr 651/2014 za biomasę uznaje się ulegającą biodegradacji frakcję produktów, odpadów i pozostałości z produkcji rolnej (w tym substancje pochodzenia roślinnego i zwierzęcego), leśnej i powiązanych gałęzi przemysłu, w tym rybołówstwa i akwakultury, a także biogazy i ulegającą biodegradacji frakcję odpadów przemysłowych i komunalnych. W praktyce największe zastosowanie znalazły odpady roślinne takie drewno, słomy i trawy oraz skorupy i łuski. Biomasa powstaje w procesie fotosyntezy zgodnie z równaniem: gdzie CH 2 O jest ogólnym wzorem węglowodanów. Biomasa roślinna składa się z trzech podstawowych składników: celulozy (45-55 %), hemicelulozy (12-22 %) oraz ligniny (20-30 %). Wszystkie one są naturalnymi polimerami, z czego dwa pierwsze należą do polisacharydów (cukrów). Poza tymi głównymi składnikami biomasę roślinną tworzą również pektyny, tłuszcze i woski. Ze względu na swój skład, biomasę charakteryzuje inny skład pierwiastkowy niż typowe paliwa kopalne. Zawartość węgla w biomasie jest znacząco mniejsza (około 50 %), co spowodowane jest dużym udziałem tlenu (około 40-50 %). Zawartość wodoru w węglu i biomasie jest zbliżona i wynosi około 6 %. Taki skład skutkuje niższą wartością opałową biomasy, gdy porównamy ją do węgla czy ropy. Dodatkowo, na jej kaloryczność wpływa również negatywnie duża zawartość wilgoci. Inny niż w przypadku paliw kopalnych jest również udział substancji mineralnej. Generalnie, zawartość substancji mineralnej, a tym samym zawartość popiołu, w biomasie jest mniejsza niż w węglu. Różnie natomiast wygląda udział poszczególnych składników. O ile zawartość tlenków glinu i żelaza (Al 2 O 3 i Fe 2 O 3 ) jest nawet kilkunastokrotnie mniejsza, o tyle udział fosforu i metali alkalicznych (MgO, K 2 O) może być nawet kilkunastokrotnie większy (szczególnie w słomie). Dodatkowo, biomasa często charakteryzuje się dużą zawartością chloru. Kolejną charakterystyczną cechą biomasy jest bardzo niska zawartość siarki. Najwyższa zawartość siarki cechuje słomę i wynosi ona maksymalnie 0,5 % ( w przeliczeniu na suszą masę). Dla porównania, zawartość siarki w węglu wynosi przeciętnie od 1 do 5 %. przebiega w czterech etapach (Rys. 1) charakterystycznych również dla węgla: Nagrzewanie i suszenie, Rozkład termiczny, Spalanie produktów rozkładu termicznego, Spalanie pozostałości koksowej. Różni się ono jednak od spalania węgla (szczególnie kamiennego) ze względu na wymienione wyżej właściwości biomasy. Duża zawartość wody opóźnia zapłon i wydłuża czas suszenia. Rozkład termiczny (odgazowanie) powoduje bardzo duży ubytek masy próbki (dla drewna średnio 60-70 %). Niewielka pozostałość koksu spala się znacznie szybciej niż otrzymana przy spalaniu węgla kamiennego. Spalanie tego typu, gdzie dominującym procesem jest odgazowanie i spalanie opracował: P. Kobel, K. Mościcki, M. Wnukowski; zaktualizowano: 2014-09-12 str.1/6

jego produktów, jest charakterystyczne dla paliw od dużej zawartości części lotnych, np. młodych węgli takich jak węgiel brunatny. Części lotne otrzymywane są w wyniku rozkładu termicznego hemicelulozy, celulozy i ligniny. Składniki te ulegają rozkładowi w różnym zakresie temperatur: Hemiceluloza 220 320 C, Celuloza 320 370 C, Lignina 320 500 C. Rysunek 1. Etapy spalania biomasy. Poza wymienionymi różnicami w procesie spalania, użytkowanie biomasy jako paliwa nastręcza dodatkowych problemów: ze względu na swoją włóknistą strukturę biomasa nie nadaje się do mielanie w młynach kulowych. Jej rozdrobnienie jest znacznie bardziej energochłonne niż ma to miejsce w przypadku węgla, niska gęstość nasypowa powoduje, że transport biomasy jest kosztowny, duża zawartość chloru oraz metali alkalicznych powoduje szlakowanie kotła, korozję i defluidyzację złoża (w paleniskach fluidalnych). Paleniska na biomasę powinny uwzględniać specyfikę jej spalania: dłuższą fazę suszenia, dłuższy płomień (wynikający ze spalania części lotnych) czy niższą temperaturę mięknienia popiołu. Z względu na organizację procesu spalania wyróżnia się cztery podstawowe typy palenisk stosowanych również przy spalaniu węgla: Paleniska rusztowe (warstwowe) Fluidalne Retortowe Cyklonowe Dość powszechnym, zwłaszcza w Polsce, procesem wykorzystanie biomasy na dużą skalę jest współspalanie z węglem, które może odbywać się również w kotłach pyłowych. Ze względu na swoje niekorzystne właściwości, biomasę na cele energetyczne poddaje się wstępnej obróbce. Do podstawowych procesów obróbki należy suszenie, rozdrabnianie i zagęszczania. Do tego ostatniego zalicza się peletyzację czy brykietowanie. W ich wyniku, poprzez zastosowanie pras mechanicznych (peletyzarek i brykieciarek) i często dodatku lepiszcza, otrzymuje się bardziej zwarty, łatwiejszy w transporcie i operowaniu produkt. Innym, bardziej zaawansowanym procesem mającym na celu uszlachetnienie biomasy jako paliwa jest toryfikacja. Proces ten polega na termicznym traktowaniu biomasy bez dostępu powietrza w średnim zakresie temperatur (250 300 C). W efekcie toryfikacji otrzymujemy produkt o dużo większej przemiałowości i często większej wartości opałowej. str.2/6

Mówiąc o biomasie warto zaznaczyć, że jej zastosowanie w procesach energetycznych nie ogranicza się tylko do spalania. Biomas znajduje również zastosowanie w następujących procesach: zgazowania i pirolizy fermentacji konwersji do paliw ciekłych: olejów, alkoholi, estrów. 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i działaniem kotła małej mocy na paliwo biomasowe (pelety), wykonanie bilansu energetycznego układu grzewczego oraz pomiar emisji zanieczyszczeń podczas spalania biomasy. 2. Schemat stanowiska Uwaga! Schematów z instrukcji nie wolno wykorzystywać w sprawozdaniach! 1) komin; 2) naczynie wzbiorcze; 3) manometr; 4) przewód spalinowy; 5) panel sterownika kotła; 6) zasobnik paliwa; 7) wodna nagrzewnica powietrza; 8),9) termometr membranowy; 10),11)manometry, 12) pompa obiegowa; 13) kocioł wodny;14) wentylator powietrza; 15) podajnik ślimakowy; 16) silnik krokowy; 17) analizator spalin; 18)miernik temperatury spalin; 20) przepływomierz. 3. Opis kotła KP-15 wchodzącego w skład stanowiska badawczego Zespół kotłowy składa się z 5 zasadniczych elementów: kotła (stalowy korpus, troje drzwiczek - środkowe z wziernikiem do podglądu płomienia, czopuch, płaszcz zewnętrzny, wyczystka górna), zespołu palnika (palenisko retortowe, wentylator podmuchu, regulator wentylatora), zespołu podajnika (podajnik ślimakowy, zasobnik paliwa), str.3/6

zespołu napędowego (silnik elektryczny), sterownika elektronicznego. Kocioł wyposażony jest w elektroniczny sterownik, umożliwiający programowanie trybów pracy poszczególnych podzespołów (wentylator, silnik zespołu podajnika). Dzięki temu możliwe jest takie dobranie parametrów, aby urządzenie pracowało z maksymalną sprawnością przy jednoczesnym ograniczeniu emisji substancji szkodliwych. Paliwo podawane jest automatycznie do retorty przy pomocy podajnika ślimakowego. Jego doprowadzenie następuje od dołu paleniska do warstwy żaru. Powietrze podawane jest w dolnej części retorty, w pobliże warstwy żaru, za pomocą wentylatora podmuchu. Kocioł został dodatkowo wyposażony w regulator obrotów wentylatora podającego powietrze do spalania. Dzięki niemu możliwe jest badanie emisji podczas spalania danego paliwa przy stałym nadmiarze powietrza. Dzięki wyposażeniu zasobnika kotła w silnik krokowy napędzający ślimak, możliwe jest dostarczanie paliwa w sposób okresowy - do spalenia trafia określona porcja paliwa niezbędna do uzyskania temperatury zadanej przez użytkownika na sterowniku elektronicznym. Pozwala to na wydłużenie czasu, w którym urządzenia może pracować bezobsługowo. 4. Przebieg ćwiczenia W trakcie trwania ćwiczenia bada się emisję substancji szkodliwych podczas spalania różnego rodzaju biomas, uformowanych do postaci peletów oraz procentowy udział tlenu O2 w spalinach, z którego wyznaczyć można nadmiar powietrza. Mierzone są też parametry instalacji ciepłowniczej, które pozwalają wyznaczyć sprawność całej instalacji. Badanie obejmują następujące pomiary: temperatura wody gorącej zasilającej instalację, mierzona za pomocą termometru membranowego zamontowanego na wejściu do nagrzewnicy powietrza (8); temperatura wody na powrocie do kotła, mierzona za pomocą termometru membranowego zamontowanego na wyjściu z nagrzewnicy powietrza (9), temperatura płomienia, temperatura spalin na wylocie, mierzona za pomocą miernika i termopary typu K (18), strumień objętości czynnika obiegowego (wody), odczytywany z przepływomierza ultradźwiękowego (20), zużycie paliwa, którego miarą jest ubytek objętości paliwa z zasobnika w czasie, skład spalin (O2, CO, NOx), mierzony np. analizatorem spalin MADUR GA-12 połączonym z króćcem pomiarowym zamontowanym w górnych drzwiczkach kotła poprzez sondę i osuszacz spalin (17). 5. Sposób opracowania wyników 5.1 Wyznaczanie sprawności kotła metodą bezpośrednią gdzie: η b sprawność kotła (procent) m w średni strumień masy wody w instalacji (kg s -1 ) C w ciepło właściwe wody (kj kg -1 deg -1 ) t w1 średnia temperatura wody na powrocie do kotła (deg) t w2 średnia temperatura wody na zasilaniu instalacji (deg) str.4/6

numer pomiaru LABORATORIUM SPALANIA I PALIW Q w wartość opałowa paliwa (kj kg -1 ) B b strumień masy paliwa (kg s -1 ) B b = m/δτ gdzie: m masa zużytego paliwa Δτ czas pomiaru zużycia paliwa 5.2. Wyznaczenie współczynnika nadmiaru powietrza 21 21 O 2 gdzie: współczynnik nadmiaru powietrza 21 zawartość tlenu w powietrzu (procent) O 2 zawartość tlenu w spalinach (procent) 5.3. Przeliczenie poziomu zanieczyszczeń na odniesiony do stałej zawartości tlenu 10% 10% zm 21 10 CO CO 21 O 2 NO 10% X NO zm X 21 21 10 O 2 gdzie: CO 10% przeliczona zawartość CO w spalinach (ppm) NO 10% przeliczona zawartość NO w spalinach (ppm) CO zmierzona zawartość CO w spalinach (ppm) NO zmierzona zawartość NO w spalinach (ppm) 21 zawartość tlenu w powietrzu (procent) 10 referencyjna zawartość tlenu w spalinach (procent) O 2 zawartość tlenu w spalinach (procent) 5.4. Wykonanie wykresów W sprawozdaniu należy wykonać wykresy zależności emisji zanieczyszczeń przeliczonych na 10% udział tlenu w spalinach (CO 10% oraz NO 10% ) oraz temperatury płomienia i spalin (t P i t S ) w funkcji współczynnika nadmiaru powietrza (λ). 6. Zestawienie mierzonych wartości strumień obj. wody V W zasilanie t W1 temperatura wody powrót t W2 płomienia t P spalin t S skład spalin O 2 CO NO - m 3 /h C % ppm ppm 1 2 3 str.5/6

7. Wiadomości uzupełniające Literatura: Spalanie i paliwa * wyd. V, W-w (2008) wyd. IV, W-w (2005) 181-187, 190-199, 446-456, 469-474 171-192, 433-443 * - Podręcznik Politechniki Wrocławskiej Spalanie i paliwa, pod redakcją Włodzimierza Kordylewskiego str.6/6