SKŁAD CHEMICZNY PALIWA Analiza elementarna i techniczna



Podobne dokumenty
Innowacyjna Gospodarka Odpadami Komunalnymi. Starogard

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

Spalarnia. odpadów? jak to działa? Jak działa a spalarnia

Kontrolowane spalanie odpadów komunalnych

Współspalanie paliwa alternatywnego z węglem w kotle typu WR-25? Dr inż. Ryszard Wasielewski Centrum Badań Technologicznych IChPW

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

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

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

LABORATORIUM SPALANIA I PALIW

Krzysztof Stańczyk. CZYSTE TECHNOLOGIE UśYTKOWANIA WĘGLA

SEMINARIUM. Produkcja energii z odpadów w technologii zgazowania Uwarunkowania prawne i technologiczne

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

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

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

NOWOCZESNE KOMORY SPALANIA BIOMASY - DREWNA DREWNO POLSKIE OZE 2016

Paliwa z odpadów - właściwości

Ismo Niittymäki Head of Global Sales Metso Power business line. Zgazowanie biomasy i odpadów Projekty: Lahti, Vaskiluoto

Co można nazwać paliwem alternatywnym?

Zakłady Pomiarowo-Badawcze Energetyki ENERGOPOMIAR Sp. z o.o.

Inwestor: Miasto Białystok

NISKOTEMPERATUROWA TERMOLIZA SPOSOBEM NA OGRANICZANIE ZAWARTOŚCI RTĘCI W SUBSTANCJACH STAŁYCH

TECHNOLOGIA PLAZMOWA W ENERGETYCZNYM ZAGOSPODAROWANIU ODPADÓW

Biomasa i wykorzystanie odpadów do celów energetycznych - klimatycznie neutralne źródła

Elektrofiltry dla małych kotłów na paliwa stałe. A. Krupa A. Jaworek, A. Sobczyk, A. Marchewicz, D. Kardaś

Dr Sebastian Werle, Prof. Ryszard K. Wilk Politechnika Śląska w Gliwicach Instytut Techniki Cieplnej

Niska emisja SPOTKANIE INFORMACYJNE GMINA RABA WYŻNA

Węgiel przyszłościowy nośnik czystej energii

PROJEKT: Innowacyjna usługa zagospodarowania popiołu powstającego w procesie spalenia odpadów komunalnych w celu wdrożenia produkcji wypełniacza

Biomasa alternatywą dla węgla kamiennego

Nowoczesne technologie utylizacji odpadów

LABORATORIUM ENERGETYCZNE

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

Prowadzący: dr hab. inż. Agnieszka Gubernat (tel. (0 12) ;

Załącznik nr 2B do Kontraktu. Paliwo

WSPÓŁSPALANIE ODPADÓW

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

Dlaczego spalarnie odpadów komunalnych są optymalnym sposobem utylizacji odpadów komunalnych

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

LABORATORIUM ENERGETYCZNE

10.2 Konkluzje dotyczące najlepszych dostępnych technik (BAT) dla energetycznego spalania paliw stałych

20 lat co-processingupaliw alternatywnych w cementowniach w Polsce

Współspalanie odpadów komunalnych i osadów ściekowych w elektrociepłowniach - czy jest taka możliwość? Dr inż. Ryszard WASIELEWSKI

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

Doświadczenie PGE GiEK S.A. Elektrociepłownia Kielce ze spalania biomasy w kotle OS-20

zanieczyszczenia powstające w wyniku procesów spalania paliw w lokalnychkotłowniach i piecach domowych sektora komunalno bytowego.

Układ zgazowania RDF

Energetyczne wykorzystanie odpadów z biogazowni

Praktyczne uwarunkowania wykorzystania drewna jako paliwa

Grupa Azoty Zakłady Chemiczne Police S.A. Centrum Analiz Laboratoryjnych Dział Analiz Środowiskowych i Energetycznych LABORATORIUM ENERGETYCZNE

TECHNOLOGIA USZLACHETNIANIA WSZELKIEGO RODZAJU BIOMAS I BIOMASOWYCH PALIW ODPADOWYCH

Modernizacja kotłów rusztowych spalających paliwa stałe

Bogna Burzała Centralne Laboratorium ENERGOPOMIAR Sp. z o.o. Kierunek Wod-Kan 3/2014 ODPADOWY DUET

Energetyczne zagospodarowanie osadów ściekowych w powiązaniu z produkcją energii elektrycznej. Maria Bałazińska, Sławomir Stelmach

Quo vadis energetyko? Europejska i wiatowa droga ku efektywno POWER RING 2009 Czysta Energia Europy Warszawa 9 grudnia 2009 r Waste to energy

NOWOCZESNE TECHNOLOGIE WYTWARZANIA CIEPŁA Z WYKORZYSTANIEM ODPADÓW KOMUNALNYCH I PALIW ALTERNATYWNYCH - PRZYKŁADY TECHNOLOGII ORAZ WDROŻEŃ INSTALACJI

Przemysł cementowy w Gospodarce o Obiegu Zamkniętym

Niska emisja sprawa wysokiej wagi

Odnawialne Źródła Energii w systemach grzewczych. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

Urządzenie do rozkładu termicznego odpadów organicznych WGW-8 EU

OCHRONA POWIETRZA. Opracował: Damian Wolański

PARAMETRY FIZYKOCHEMICZNE BADANYCH PALIW Z ODPADÓW

PRZYKŁADY INSTALACJI DO SPALANIA ODPADÓW NIEBEZPIECZNYCH

WYSOKOTEMPERATUROWE ZGAZOWANIE BIOMASY. INSTYTUT BADAWCZO-WDROŻENIOWY MASZYN Sp. z o.o.

Bezemisyjna energetyka węglowa

Katowicki Węgiel Sp. z o.o. CHARAKTERYSTYKA PALIW KWALIFIKOWANYCH PRODUKOWANYCH PRZEZ KATOWICKI WĘGIEL SP. Z O.O.

Kontrola procesu spalania

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2019 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

PGNiG TERMIKA nasza energia rozwija miasta

Odnawialne Źródła Energii w systemach grzewczych. Edmund Wach Bałtycka Agencja Poszanowania Energii S.A.

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

ZBUS-TKW Combustion Sp. z o. o.

IV. PREFEROWANE TECHNOLOGIE GENERACJI ROZPROSZONEJ

Systemy Gospodarki Odpadami

Uwarunkowania dla wykorzystania paliw z odpadów w energetyce i ciepłownictwie

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2018 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

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

Zespół C: Spalanie osadów oraz oczyszczania spalin i powietrza

TECHNIKI ORAZ TECHNOLOGIE SPALANIA I WSPÓŁSPALANIA SŁOMY

Energetyczne wykorzystanie stałych paliw wtórnych z odpadów (SRF) na przykładzie instalacji współspalania paliw w Cementowni Chełm

PEC S.A. w Wałbrzychu

1. W źródłach ciepła:

Forum czystej energii Targi POLEKO Poznań listopada 2009r.

Wzrastające wymagania ochrony środowiska jako istotny czynnik budowania planów rozwoju firm ciepłowniczych

Świadomi tradycji. Naładowani energią

Fundacja Naukowo Techniczna Gdańsk. Dr inż. Bogdan Sedler Mgr Henryk Herbut

Typowe konstrukcje kotłów parowych. Maszyny i urządzenia Klasa II TD

PIROLIZA BEZEMISYJNA UTYLIZACJA ODPADÓW

Eliminacja smogu przez zastosowanie kotłów i pieców bezpyłowych zintegrowanych z elektrofiltrem

wodór, magneto hydro dynamikę i ogniowo paliwowe.

Wykaz zawierający informacje o ilości i rodzajach gazów lub pyłów wprowadzanych do powietrza oraz dane, na podstawie których określono te ilości.

Forum czystej energii Targi POLEKO Poznań listopada 2009r. Józef Neterowicz

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

WSTĘPNE BADANIA NAD MOŻLIWOŚCIĄ WYKORZYSTANIA PRZEPRACOWANYCH OLEJÓW JAKO KOMPONENTÓW DO PRODUKCJI PALIWA. 1. Wstęp

KONTROLA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ Z INSTALACJI SPALANIA ODPADÓW

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

Paliwo alternatywne na bazie sortowanych odpadów komunalnych dla przemysłu cementowego

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

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

LABORATORIUM ENERGETYCZNE OFERTA WĘGLA I KOKSU POPIOŁÓW LOTNYCH I ŻUŻLI WÓD ENERGETYCZNYCH

OSADÓW ŚCIEKOWYCH. Zbigniew Grabowski. Warszawa r. IV Forum Gospodarka osadami ściekowymi

Transkrypt:

TERMICZNE PRZEKSZTAŁCANIE PALIW TRUDNYCH Zbigniew BIS Katedra Inżynierii Energii Warszawa, 20 sierpień 2012

Główne kierunki działalności naukowo- badawczej w KIE q Podstawy czystych technologii energetycznych (termodynamika, spalanie paliw, aerodynamika przepływów wielofazowych, wymiana ciepła) q Zrównoważone Systemy Energetyczne (ZSE) q Technologie dla ZSE

SKŁAD CHEMICZNY PALIWA Analiza elementarna i techniczna Skład chemiczny (Ultimate Analysis- UA), paliw ustala się przy pomocy odpowiednich analizatorów (chemicznych, elektrochemicznych, spektroskopówmasowych itp..)orazmetod termicznych c+h+s+o+n+w+a=1kg lub100% W przypadku paliw stałych oprócz analizy elementarnej (UA), wykonuje się takżeuproszczoną analizę (ProximateAnalysis-PA): M +VM + FC+ A = 100% M Moisture (wilgoć), kg M/kg p.s.*100 VM VolatileVolatile Matter (częścilotne), kg VM/kg p.s.*100 FC FixedFixed Carbon (pozostałość koksowa), kg FC/kg p.s.*100 A Ash(popiół), kg A/kg p.s.*100

Ciepło spalania i wartość opałowa biomasy o różnej zawartości wilgoci -M W *10-3 g *10-3, W d [kj/kg] 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 W g (X H2O )=(1-X H2O )W dry g W g - stan analityczny W d - stan analityczny W - stan suchy g W d - stan suchy W d - stan roboczy W d (X H2O )=(1-X H2O )W dry g - r*((1-x H2O )*hdry +X H2O ) 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 M = X H2O *100 [%]

Spalanie paliwa stałego

Ranking paliw ze względu na potencjalne trudności w ich spalaniu

Odpady komunalne z polskich gospodarstw domowych

Zmiany stopnia nagromadzenia na 1 mieszkańca

Zmiany gęstości nasypowej

Skład morfologiczny odpadów z wybranych miast

Czas spalania wybranych składników odpadów 1,0 0,8 Tworzywa szt. m/m 0 0,6 Substancje organiczne 0,4 Makulatura 0,2 0,0 1 10 100 1000 t [s]

Szybkość spalania wybranych składników odpadów 0,8 0,7 0,6 1/m 0 dm/dt 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Makulatura Substancje organiczne Tworzywa szt. 0,0 0,1 1 10 100 1000 t [s]

Emisja ze spalarni MSW

Rozkład prędkości spalin w osi kotła

ROZKŁADY W OSI KOTŁA O 2 CO CO 2 Temperatura

Stopiony popiół -żużel

Spalanie w spalarni odpadów Spalanie lub utlenianie to podstawowe procesy zachodzące w palenisku kotła, który opalany MSW nazywa się Incinerator. Spalanie odpadów w takim kotle powoduje powstawanie negatywnychefektówdla środowiskaorazzdrowiapublicznego. Spalarnie śmieci emitują do atmosfery : tlenki azotu, tlenki siarki, lotne popioły, CO, CO 2, gazy kwaśne, ołów, kadm, rtęć oraz składniki organiczne jak dioxynyi furany. W1960 roku wusa spalarnie odpadów przerabiały 30% masy odpadów komunalnych. Ze względu na wykryte i rozpoznane skutki działania dioksyn w 1988 masa odpadów przerabiana w takich urządzeniach spadła do 13% z powodu poważnego zagrożeniaczystościpowietrza.

Spalanie w spalarni odpadów Kiedy w90 tych latach XX wjaponii potwierdzono, że MSWIs (Municipal Solid Waste Incinerators) sągłównymi źródłami emisji dioksyn, byłoto szokiemdlajapońskiegospołeczeństwa. Od tego czasu zlikwidowano małe iśredniej wielkości spalarnie, a zastąpiły je spalarnie dużej mocy, wyposażone w drogie systemy kontroli iusuwania zanieczyszczeń emitowanych do powietrza oraz systemy topienia (vitryfikacji) popiołów. Aktualne wtego rodzaju MSWIsprzetwarzasię do80%odpadów. Wtym samym czasie rozpoczęto intensywne studia oraz badania wdrożeniowe nad procesami, które z powodzeniem mogłyby zastąpić masowespalarnie.

Dioksyny 10 000 razy bardziej trujące niż cyjanek potasowy Związki te tworzą się praktycznie wszędzie tam, gdzie materia zawierająca węgiel, tlen, wodór oraz chlor lub inne halogeny (np. Br -brom if-fluor), przebywa ponad 2s wukładzie wktórym panują warunkiutleniająceoraztemperaturarzędu250-550 0 C. Ze względu na dekompozycję dioksyn w temperaturach ponad 600-650 0 Cich koncentracja wkomorze paleniskowej kotła jest bardzo mała, lecz drastycznie wzrasta wii ciągu iurządzeniach odpylających, gdzie panują wymagane warunki temperaturowe (250-450 0 C) oraz znajduje się wolny tlen, niespalony węgiel i węglowodory, para wodna, związki chloru (np. HCl) oraz ziarna popiołuzawierającemetalekatalizująceproces.

Zmienność składu chemicznego odpadów komunalnych

Dioksyny (cd cd) W przypadku szerokiego zakresu zmian parametrów współspalanych paliw, atakże częstych fluktuacji ich składu, praktycznie niemożliwe jest doprowadzenie do paleniska ilości utleniacza wymaganej w danym momencie dla spalenia całkowitego i zupełnego. W efekcie proces spalania jest losową kombinacją okresów, w których paliwo ulega spaleniu z dużym nadmiarem utleniacza, powodując lokalny wzrost zwartości wolnego tlenu wspalinach, rozdzielonych okresami wktórych zachodzi spalanie podstechiometryczne i następuje wzrost zawartości niespalonych węglowodorów w spalinach. Wzajemne interakcje produktówspalaniazobuokresówskutkują m.in.wysoką emisją dioksyn.

Dioksyny (cd cd) W instalacjach spalarni odpadów dla ograniczenia emisji m.in. dioksyn stosuje się metody fizycznej absorbcji np. na węglach aktywnych. Metoda ta wzależności od realizacji może dać wysokie stopnieoczyszczeniaspalin. Jednak należy pamiętać, że tak jak węgle aktywne, popioły, szczególnie lotne, także posiadają zdolność do absorpcji dioksyn. Ustalono to w Japonii, odtąd wszędzie tam stosuje się metody vitryfikacji (zeszklenia przy użyciu plazmy) dla utylizacji stałych produktówspalania. Deponowanie stałych odpadów w postaci przetworzonej do materiałów budowlanych nie likwiduje problemu zaabsorbowanych wnich zanieczyszczeń!. Sąone stopniowo wymywane do gruntu a następniedowódpodziemnych!

Spalarnia odpadów z odzyskiem energii, Budapeszt, Węgry

Spalarnia odpadów z odzyskiem energii, Würzburg, Niemcy

Naprzysłowiowym ruszcie lub winnym palenisku mamy do czynienia ztakimi procesami jak parowanie, destylacja zparą wodną, sublimacja, Statystyka emisji z niemieckich spalarni odpadów wyposażonych w zaawansowane układy oczyszczania spalin

Instalacja utylizacji stałych produktów spalania odpadów w jednej z niemieckich spalarni odpadów

Spalanie odpadów Spalanie odpadów jest bardzo kosztowne -zarówno inwestycyjnie, jak i operacyjnie. Koszt spalania 1 tony odpadów komunalnych zmieszanych to ok. 550 euro.

W takim razie co robić z odpadami? Rozpocząć od segregacji!

Może System ECO AB?

Zasada poprawnego termicznego przekształcania Odpadów I Najlepszym sposobem termicznej utylizacji wysegregowanych odpadów są procesy etapowe (co najmniej dwustopniowe), pozwalające na wydzielenie z odpadów pod działaniem ciepła (termoliza) gazu (VM) i pozostałości koksowej (FC), a następnie osobne ich spalanielub zgazowanie. Inne warunki techniczne wymagane sąpodczas spalania gazu inne zaś dla spalania pozostałości koksowej.

Kocioł parowy z nowoczesnym paleniskiem do stopniowanego spalania odpadów komunalnych P II Ruszt I Ruszt II

Widok dwu sekcji rusztu posuwisto -zwrotnego P II Ruszt I Ruszt II

Tworzenie się i twardnienie osadów

Skład chemiczny osadów na powierzchni rur Fe Na K K S Ca Si

Wygląd próbek po wyjęciu z kotła

Niespalony węgiel w lotnym popiele (2)

Nowa propozycja paleniska -przedpaleniska

Zasada poprawnego termicznego przekształcania Odpadów II Segregacjaodpadówzrecyklingiem Termoliza (odgazowanie, sucha destylacja, uwęglanie ) Zgazowanie,spalanielub innewykorzystanie pozostałościkoksowej(karbonizatu)

5,0 Przebieg procesu suchej destylacji (termoliza -odgazowania) 40 4,5 5,5 6,0 6,5 h = 3,5 % 35 4,0 ANTRACYT Ciepło spalania [MJ/kg] 30 25 20 15 10 4,0 c = 80 % 4,5 75 70 KARBONIZAT 65 60 WĘGIEL KAMIENNY 50 55 45 WĘGIEL BRUNATNY 40 SLOMA ODP. KOMUN. 35 DREWNO 5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Substancje lotne [%]

Renewable /alternative low quality fuel Autothermal reactor Pyrolytic gases Process schematics Flue gas Option: Heat recovery Option: Flue gas cleaning Flue gas to the atmosphere Initial preparation Combustion Crushing Storage Segregation Drying Thermolysis Biocarbon Clean & upgraded solid product (the biocarbon) for stoker, PC or FBC boiler & power production

Biocarboni toryfikacja doświadczenia P. Cz. Uwęglanie reaktor pionowy Uwęglanie reaktor poziomy

An example biocarbon

Relative concentration [-] 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Fuel Biocarbon Hg Cl Na K Mg Ca P S

Węglowe Ogniwa Paliwowe

TAK JEST... CO 2, SO 2, NO x, CO, Hg, HCl, Pb, Cd,... 100 MW t 35 MW e Energia elektryczna z węgla: nieefektywna, brudna lecz TANIA USA 71%, Chiny 51%, Polska 93%

... A TAK MOŻE BYĆ 50 MW t WĘGLOWE OGNIWO PALIWOWE 35 MW e CAŁKOWITA SPRAWNOŚĆ do 70%; TANIE I MOŻLIWE DO ZAINSTALOWANIA W KAŻDEJ ELEKTROWNI WĘGLOWEJ

Koncepcja przemysłowej kombinacji Reaktora AWP i ogniwa paliwowego Węgiel Biomasa Odpady Powietrze CO 2 + H 2 O Waloryzacja paliwa Układ oczyszczania gazu Ogniwo paliwowe CO 2 +H 2 O Wytwarzanie en. elektrycznej + transformator Popiół 100%

Schemat działania węglowego ogniwa paliwowego

Model Węglowego Ogniwa Paliwowego w P.Cz.

Technologia RATech Technologia, która w pełni realizuje (stopniowego) termicznego przetwarzania zawierającegoco 2,COiH 2. postulat odpadów etapowego do gazu Jej realizacja oparta jest o następujące procesy jednostkowe: Suchadestylacja(termoliza-odgazowanie) odgazowanie)wstępniewstępnie wysegregowanychodpadówodpadów Tlenowezgazowaniekarbonizatu Stopniowalikwidacja zgazówwytlewnychwyższychwęglowodorówwęglowodorów

Technologia RATech

Technologia RATech schemat technologiczny

Nowoczesne i perspektywiczne metody termicznego przekształcania odpadów Segregacjaodpadówzrecyklingiem Zgazowanie przy użyciu plazmy (plasma torch, plasma Zgazowanie przy użyciu plazmy (plasma torch, plasma arc)

Cool Plasma Torch

Calendar

The Plasma Direct Melting Reactor (PDMR) Mihama-Mikata, Japan

AdaptiveARC, USA Cool Plasma T max = 1300 0 C

Cool Plasma Torch

adaptivearc ce25 -obecnie dostępne na rynku Czysta Energia: 25 ton na dzień/ 500 kw e produkcjaciągła Uprzywilejowane ipoufne: Proszę nie rozpowszechniać. Energiaktóra oczyszcza Niedziela, 13 listopada 2011

Przykład: cena $12 / 7 za kwh 100 ton dziennie : 4MW tryb ciągły : 96MWh / dzień Kapitał: $12.5M USD 10-letnirocznyWSZ 21% 10-letniOWN $2.8M Rentowność 1 rok Uprzywilejowane ipoufne: Proszę nie rozpowszechniać. Energiaktóra oczyszcza Niedziela, 13 listopada 2011

Przykład : Cena $0 / 12.5 za kwh 1,000 ton dziennie : 40MW tryb ciągły : 960MWh / dzień Kapitał: $78.8M USD 10-letni roczny WSZ 79% 10-letniOWN $677M Rentowność 3 lata Uprzywilejowane ipoufne: Proszę nie rozpowszechniać. Energiaktóra oczyszcza Niedziela, 13 listopada 2011

Inne metody

Praso ekstruder 2000, wydajność: 15 Mg/h i 35 Mg/h

Praso ekstruder -widok

Dziękuję za uwagę www.is.pcz.czest.pl/hosting/kie