Petrographic composition of coals and products of coal combustion from the selected combined heat and power plants (CHP) and heating plants in Upper Silesia, Poland

Coal samples and by-products resulting from the combustion process collected from seven combined heat and power (CHP) plants and heating plants located in Upper Silesia, southern Poland, were subjected to petrographic analysis. The coal used as a fuel in these plants was collected from mines of the Upper Silesian Coal Basin; it occurs in a wide range of coalification and has variable quality parameters. The coal is dominated by macerals from the vitrinite group; however, a high content of macerals from the inertinite group has also been observed. Based on petrographic analysis of ash and slags, a highly variable mineral matter content, confirming variable combustion efficiency, has been found. In the case of samples collected from large CHP plants with pulverized and fluidized bed boilers, the mineral matter content is high. The share of mineral matter in combustion products clearly decreases in the case of smaller power plants and heating plants, especially those using grate boilers. The increased content of unburned coal can be explained by the fact that coals of higher rank are often used as fuels in the mentioned plants. The greatest diversity of char forms can be observed in the case of samples collected from small CHP plants. In the case of three samples of slag, collected from small heating plants using grate boilers, additional presence of coke, thermally altered, and unaltered coal has also been found

Wpływ parametrów petrograficznych węgli kamiennych na jakość koksu metalurgicznego

Badania związane z jakością węgli kamiennych koncentrują się w głównej mierze na analizie fizykochemicznej, w której skład wchodzi oznaczenie zawartości popiołu, siarki, części lotnych, wilgoci i wartości opałowej. Do chwili obecnej są to podstawowe parametry, na których oparta jest polska norma (PN-82/87002) klasyfikująca polskie węgle kamienne na poszczególne typy. Uzupełniająco, lecz nie dla wszystkich pobieranych prób, wykonuje się analizę elementarną, która dostarcza informacji na temat zawartości podstawowych pierwiastków wchodzących w skład substancji organicznej paliw stałych, czyli węgla, wodoru, azotu, tlenu oraz siarki. Powstało wiele opracowań, które bez wątpienia wnoszą bezcenne informacje z uwagi na ogromną ilość danych, lecz jak sygnalizują sami autorzy, istnieje ciągły brak informacji na temat petrografii węgla, a także informacji na temat właściwości koksotwórczych (Probierz i in. 2012) czy też informacji na temat samego koksu otrzymanego z pojedynczych węgli w wyniku testów otrzymanych na przykład w instalacji Karbotest, czy też z prób skrzynkowych, które umieszcza się bezpośrednio w baterii koksowniczej. W artykule omówiono wpływ budowy petrograficznej na jakość koksu metalurgicznego. Analizy wykonano na przykładzie węgla koksowego pochodzącego z kopalń: Pniówek, Zofiówka, Borynia i Krupiński, z których komponowane są mieszanki węgla stosowanego do produkcji koksu w zakładach koksowniczych Przyjaźń i Radlin. Na podstawie stopnia uwęglenia oraz parametrów fizykochemicznych zaklasyfikowano dany węgiel do danego typu stosując polską oraz międzynarodową klasyfikację węgla w pokładzie (UN/ECE 1995). Przeprowadzono prognozę termomechanicznych właściwości koksu CSR i CRI według autorskiej metody CCP, którą porównano z wynikami otrzymanymi klasyczną metodą Nippon Steel Corporation

Thermal history of the lower Carboniferous Culm Basin in the Nizky Jesenik Mts. (NE Bohemian Massif, Czech Republic and Poland)

Raman microspectroscopy of organic matter, vitrinite reflectance and fluid inclusion data were used to reconstruct the thermal history in the lower Carboniferous accretionary prism of the Culm Basin in the Nízký Jeseník Mts. (NE Bohemian Massif). The model involves the Variscan (mid–late Carboniferous) burial diagenesis, which was overprinted by a post-Variscan, probably Permian and/or early Mesozoic, thermal pulse(s) in its central and western parts. The latter may have been related to advective heat transport and the circulation of hot fluids. In the siliciclastic rocks of the Culm Basin, the maximum palaeotemperatures varied from ~200 ± 30 °C in the E (in the Hradec-Kyjovice Formation) to ~350 ± 30 °C in the NW (in the Andìlská Hora Formation)

The quality of wood pellets used in automatic class 5 Ecodesign boilers on the retail market in the context of air protection in Poland

Wood pellets, commonly referred to as biomass fuel, are increasingly used in heating and district heating in the European Union countries, including Poland. Their use in class 5 and/or Ecodesign boilers enables an individual consumer to use energy from renewable sources, reduce the environmental burden by reducing the emission of harmful compounds, and provides a sense of comfort by automating the boiler system. The article presents the current situation in the global wood pellet market, describes the basic quality standards applicable to this fuel during production, and indicates the difficulties in the implementation of programs co-financing the replacement of obsolete coal-fired boilers with automatic class 5 biomass-fired boilers. The research presented in this article is focused on the presence of contaminants in the DIN Plus, EN Plus, and A1 pellets, as well as in non-certified pellets. The analysis has shown that the use of wood pellets containing prohibited substances negatively affects boiler operation and contributes to the formation of slag and the emission of harmful compounds, making the discussed fuel non-ecological. Pellet drzewny, potocznie nazywany biomasą, staje się coraz bardziej dostępnym paliwem stosowanym w ogrzewnictwie i ciepłownictwie w krajach Unii Europejskiej, jak również w Polsce. Jego zastosowanie w kotłach grzewczych posiadających 5. klasę lub/i świadectwo Ecodesign umożliwia indywidualnemu konsumentowi wykorzystanie energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych, zmniejszenie uciążliwości dla środowiska poprzez redukcję emisji szkodliwych związków do powietrza oraz zapewnia poczucie komfortu użytkowania poprzez automatyzację obsługi urządzenia grzewczego. W artykule przedstawiono bieżącą sytuację na światowym rynku pelletu drzewnego, opisano podstawowe standardy jakości obowiązujące dla tego paliwa podczas produkcji oraz wskazano trudności w realizacji programów dofinansujących wymianę starych kotłów węglowych na kotły automatyczne 5. klasy na biomasę. Badania prezentowane w niniejszej publikacji ukazują problem, jakim jest obecność niedozwolonych zanieczyszczeń zarówno w certyfikowanym pellecie DIN Plus, EN Plus A1 jak i takim, który tego certyfikatu nie posiada. Badania te dowodzą, że stosowanie pelletów drzewnych, w których zastosowano niedozwolone substancje, wpływają negatywnie na pracę kotła, powodują powstawanie twardych spieków żużlowych i wprowadzają szkodliwe związki do atmosfery powodując, że to paliwo staje się nieekologiczne

Modelowanie złóż w oparciu o właściwości petrograficzne kopalin stałych na przykładzie Jastrzębskiej Spółki Węglowej S.A.

Jastrzębska Spółka Węglowa S.A. utworzona została jako jedna z siedmiu powstałych wówczas spółek węglowych 1 kwietnia 1993 roku. Pod względem wielkości produkcji Grupa JSW jest największym producentem wysokiej jakości węgla koksowego hard i znaczącym producentem koksu w Unii Europejskiej. W 2004 r. rozpoczęto w niej wdrażanie Numerycznego Modelu Złoża (NMZ), który jest tu rozumiany bardzo szeroko jako System Informacji o Przestrzeni Górniczej zawierający wyrobiska górnicze, geologię, wentylację itd. W JSW S.A. zastosowano architekturę opartą na zintegrowanym pakiecie aplikacji inżynierskich: AutoCAD Civil 3D, Oracle Spatial, Edbj, Geonet i Geolisp. Program Geolisp jest autorskim programem umożliwiającym automatyzację najczęściej wykonywanych prac w zakresie sporządzania dokumentacji niezbędnej w toku prac wydobywczych. Umożliwia kalibrację i wektoryzację map górniczych. Ułatwia tworzenie numerycznego modelu złoża. Pozwala na generowanie izolinii, obliczenie objętości, tonażu i parametrów jakościowych kopaliny. Złoże jest odwzorowane poprzez zestaw powierzchni TIN – siatek trójkątów, których wierzchołkami są punkty o określonych współrzędnych X, Y, Z. w którym wartość Z jest równa wartości wybranej atrybutu, np. zawartość siarki. Utworzoną powierzchnię można wizualizować za pomocą izolinii, hipsometrycznych map, albo w 3D. System pomaga w projektowaniu działki geologicznej. Rezultatem jest poprawna topologia, która polega na sprawdzeniu relacji między obiektami mapy (wierzchołki linii i centroidów). Na podstawie wcześniej wybudowanych powierzchni TIN, system automatycznie uzupełnia odpowiednie zdefiniowane atrybuty geologiczne, takie jak pole, tonaż, średnia dip, zawartość siarki itp. Pozwala to na przygotowanie raportów opcjonalnych map tematycznych lub poszukanie map z działkami, które spełniają kryteria wyszukiwania

Quantitative Assessment of Organic and Inorganic Contaminants in Charcoal

Thirty-one batches of commercial charcoal from various regions of Poland and Germany were tested for the presence of 20 toxic elements and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) using gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Elements that are toxic to living organisms were determined using atomic absorption spectroscopy (AAS). They were classified as elements representing a very high degree of hazard (As, Cd, Cu, Hg, and Pb), high degree of hazard (Zn, Ba, Cr, Mn, and Mo), moderate degree of hazard (Co, Ni, Sn, and Te), and a low degree of hazard for living organisms and the environment (Ag, Bi, Ce, Se, Sr, and Zr). In regard to the most toxic elements, the highest concentration in the whole tested material was recorded for Cu. In addition, considerable amounts of Ba, Mn, and Sr, i.e., elements representing a high or moderate degree of hazard, were found in the tested charcoals. Moreover, all charcoals contained a wide range of PAHs, from naphthalene to benzo(ghi)perylene, with concentrations in a range between 12.55 and 3554.11 ng/g charcoal. In total, 25 unsubstituted PAHs were identified in the charcoal extracts. PAHs distributions were dominated by five-ring PAHs. The results indicate high carcinogenicity with ∑PAHcarc/∑PAHtot close to 1, as well as high TEQ and MEQ values. Thus, prolonged exposure to charcoal and charcoal dust might cause serious health problems. This applies to employees actively involved in the production and transport of charcoal and, to a lesser extent, users of this fuel.Uniwersytet Śląski w Katowicac

The optimal position of a pumping station in the mining area based on the digital terrain model

The purpose of the work described in the article was to find the optimal location of the pumping station for the mining area Krzyżowice III Hard Coal Mine “Pniówek”. Mining exploitation causes lowering of the area and changes in water relations. Hence, it is necessary to perform a gravitational, and if it is impossible, forced outflow of water. Localization of the pumping station should assure removal of excess water and prevent flooding. Not only was the present relief taken into account, but also the entire period of the mine’s existence. On the basis of the results of airborne laser scanning a digital terrain model (DTM) was generated. Then a catchment division was made for the entire analyzed area. The article presents the workflow of performing the simulation as the area will be changed due to forecasted mining operations. A practical way to solve the problem of simplifying large amounts of data was also shown. The obtained source materials were developed with the use of the Geolisp software. The system operates in a CAD graphic environment and allows for automation of the most frequently performed works in the field of mining map preparation. The Geolisp cooperates with EDN-OPN program. Thanks to this fact it is possible to combine the obtained results of calculations of predicted deformations of the mining area and the rock mass with the digital map

Atlas of Charcoal-Based Grilling Fuel Components

This “Atlas of Charcoal-Based Grilling Fuel Components” features compilation of over 620 microscopic images taken between 2019 and 2021 while our team was improving methodology of using reflected light microscopy in identification of charcoal-based grilling fuels constituents. These photomicrographs provide documentation of the composition of the fuels and demonstrate the array of impurities that can be present. As such, this atlas is a valuable source of information for anyone interested in grilling, pellet fuels, optical microscopy, and quality assessment techniques

Emissions during grilling with wood pellets and chips

The quality check of grilling wood pellets should be of a critical importance as smoke from their combustion has a direct contact with food, impacts human safety, and pollutes the atmosphere. Therefore, the main purpose of this study is to investigate the purity of grilling wood pellets and chips available on the market, analyze the properties of their combustion gases, and determine if a relationship between the fuel composition and emissions during grilling can be established. In this study, we investigated 45 types of BBQ wood pellets and wood chips available for purchase in the USA and Europe. Based on reflected light microscopy analysis, the samples are composed dominantly of biomass, ranging from 87.5 to 99.8 vol % for wood pellets and 96.5 to 99.1 vol % for wood chips, with the average impurities content of 1.7 vol % for wood pellets and 2.2 vol % for wood chips. The undesired components included bark, mineral matter, charcoal, coke, metal, rust, slag, and petroleum products. Our data show that grilling with wood pellets and chips leads to elevated emissions of particulate matter (PM), NO2, SO2, CO, CO2, and formaldehyde in comparison with recommended exposure limits. The average emissions of PM are higher from wood chips than from pellets by approximately 85 μg/m3, and they come mainly from PM2.5; the contribution from PM of 2.5–10 μm in size is rather insignificant. CO2 emissions, on average 2.67% from pellets and 2.27% from wood chips, were elevated comparing with a typical outdoor air level of 0.03–0.05% (300–500 ppm). The level of emissions of individual components also changes during the grilling cycle, and depends on the type of combusted wood, grilling conditions and fuel moisture content

Atlas of Wood Pellet Components

Concerns about climate change, energy security, and the diversification of energy supplies have made renewable resources increasingly more attractive and important sources of energy. As interest grows, bioenergy (energy from bio-based sources) is becoming more environmentally friendly and economically viable and has started to play a more prominent role in the global energy mix. In this changing market, wood pellets have emerged as a sustainable source of power with the potential to become a mainstream fuel in the future energy market