Experimental studies of coal and biomass co-combustion, in the suspension form

Clean coal technologies are currently the biggest challenge for the Polish energy sector, allowing to reduce the negative effect of the combustion of fuels on the environment and energy security of the country. Mining, forced to deliver power better fuel must use deep cleaning of coal. It results increase in waste sludge flotation. The best method of utilisation of these mules is burning them in the form of suspensions and co-combustion with other fuels. This paper takes experimental studies of co-combustion mechanism of coal with biomass in the form of suspensions, carried in a stream of air.Czyste technologie węglowe stanowią obecnie największe wyzwanie dla polskiej energetyki, umożliwiając ograniczenie negatywnego skutku spalania paliw na środowisko oraz poprawę bezpieczeństwa energetycznego kraju. Górnictwo, zmuszane dostarczać energetyce coraz lepsze paliwo, musi stosować głębsze wzbogacanie węgla. Powoduje to ciągły wzrost odpadów w postaci mułów poflotacyjnych. Najlepszą metodą utylizacji tych mułów jest ich spalanie w postaci zawiesin oraz współspalanie z innymi paliwami. Niniejsza praca podejmuje badania eksperymentalne mechanizmu współspalnia węgla z biomasą w postaci zawiesin, prowadzone w strumieniu powietrza

Analysis of cyclic combustion of the coal-water suspension

Combustion technology of the coal-water suspension creates a number of new possibilities to organize the combustion process fulfilling contemporary requirements, e.g. in the environment protection. Therefore the in-depth analysis is necessary to examine the technical application of coal as a fuel in the form of suspension. The research undertakes the complex investigations of the continuous coal-water suspension as well as cyclic combustion. The cyclic nature of fuel combustion results from the movement of the loose material in the flow contour of the circulating fluidized bed (CFB): combustion chamber, cyclone and downcomer. The experimental results proved that the cyclic change of oxygen concentration around fuel, led to the vital change of both combustion mechanisms and combustion kinetics. The mathematical model of the process of fuel combustion has been presented. Its original concept is based on the allowance for cyclic changes of concentrations of oxygen around the fuel. It enables the prognosis for change of the surface and the centre temperatures as well as mass loss of the fuel during combustion in air, in the fluidized bed and during the cyclic combustion

Spalanie brykietów z mułu węglowego

Combustion technologies coal-mule fuels create a number of new possibilities for organising combustion processes so that they fulfil contemporary requirements (e.g., in terms of the environment protection- related issues). The paper describes the problems of coal-mule fuel combustion that have acquired a wider significance as the quality requirements of coal combustion in power plants have been growing. Coal mines that want to fulfill expectations of power industry workers have been forced to develop and modernize plants of coal wet cleaning. It all results in the growing amount of waste arising in the process of coal wet cleaning which contains smaller and smaller coal undersizes. In this situation the concept of direct combustion of the above mentioned waste and their co-combustion with other fuels, coal and biomass, seems to be attractive. Biomass is one from the most promising sources of renewable energy. The main aim of the paper is to identify the mechanism and kinetics of combustion of coal-mule fuels and their co- -combustion with coal and biomass in the briquettes form based on extensive experimental research in air.Niekorzystny bilans paliwowy naszego kraju powoduje nadmierne obciążenie środowiska, wywołane emisją CO2, NOx, SO2 i pyłów, a także powiększeniem powierzchni koniecznych na składowanie wciąż narastających stałych odpadów paleniskowych. Górnictwo, od którego energetyka oczekuje coraz lepszego paliwa, musi stosować głębsze wzbogacanie węgla. Powoduje to ciągłą produkcję odpadów w postaci mułów poflotacyjnych. Najlepszą metodą utylizacji tych mułów jest ich spalanie w postaci zawiesin, a także ich współspalanie z innymi paliwami, węglem czy biomasą. Biomasa jest bowiem jednym z najbardziej obiecujących źródeł OZE, a jej współspalanie z paliwami węglowymi znajduje w ostatnich latach coraz szersze zastosowanie zarówno w kraju, jak i na świecie. W tej sytuacji istotne jest prowadzenie badań naukowych, mających na celu identyfikację przebiegu procesu spalania paliw, utworzonych nie tylko z mułów poflotacyjnych, ale również z mieszaniny mułów węglowych oraz pyłów węgla i biomasy. Niniejsza praca podejmuje mechanizm i kinetykę spalania oraz współspalania wspomnianych paliw w postaci brykietów, prowadzonego w strumieniu powietrza

Analiza współspalania węgla z mułem węglowym i biomasą w postaci zawiesiny

Combustion technology of coal-water fuels creates a number of new possibilities to organize the combustion process fulfilling contemporary requirements e. g in the environment protection. Therefore an in-depth analysis is necessary to examine the technical application of coal as energy fuel in the form of suspension. The paper undertakes the complex research of the coal with coal-mule and biomass co-combustion. The mathematical model enables the prognosis for change of the surface and the centre temperatures and a mass loss of the fuel during combustion in air and in the fluidized bed.W pracy omówiono problematykę spalania wysoko zawodnionych paliw, która nabiera coraz większego znaczenia w miarę wzrostu wymagań jakościowych węgli spalanych w elektrowniach. Przeanalizowano spalanie mułów poflotacyjnych, a także zawodnionych paliw, będących mieszaniną pyłu węgla i biomasy oraz wody. Kopalnie węgla kamiennego, chcąc spełnić oczekiwania energetyków, zmuszone zostały do rozbudowy i unowocześnienia zakładów wzbogacania węgla. Powoduje to wzrost ilości odpadów, powstających w procesie mokrego wzbogacania, zawierających coraz mniejsze podziarna. W tej sytuacji koncepcja bezpośredniego spalania wspomnianych odpadów, transportowanych np. hydraulicznie do pobliskich elektrowni, wydaje się atrakcyjna zarówno ze względu na możliwość eliminacji konieczności głębokiego odwadniania i suszenia, jak i likwidacji strat najdrobniejszych frakcji węgla przy zrzucie zamulonych wód z zakładów wzbogacania. Opracowany model matematyczny zawiera równania uwzględniające całokształt zjawisk towarzyszących spalaniu zawiesiny w strumieniu powietrza i w warstwie fluidalnej oraz z dostateczną dokładnością opisuje wspomniane procesy, realizowane podczas badań

Badanie spalania zawiesinowych paliw węglowo-wodnych w cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej

In the paper the problem of heavily-watered fuel combustion has been undertaken as the requirements of qualitative coals combusted in power stations have been growing. Coal mines that want to fulfill expectations of power engineers have been forced to extend and modernize the coal enrichment plants. This causes growing quantity of waste materials that arise during the process of wet coal enrichment containing smaller and smaller under-grains. In this situation the idea of combustion of transported waste materials, for example in a hydraulic way to the nearby power stations appears attractive because of a possible elimination of the necessary deep dehydration and drying as well as because of elimination of the finest coal fraction loss arising during discharging of silted water from coal wet cleaning plants. The paper presents experimental research results, analyzing the process of combustion of coal-water suspension depending on the process conditions. Combustion of coal-water suspensions in fluidized beds meets very well the difficult conditions, which should be obtained to use the examined fuel efficiently and ecologically. The suitable construction of the research stand enables recognition of the mechanism of coal-water suspension contact with the inert material, that affects the fluidized bed. The form of this contact determines conditions of heat and mass exchange, which influence the course of a combustion process. The specificity of coal-water fuel combustion in a fluidized bed changes mechanism and kinetics of the process.W pracy omówiono problematykę spalania wysoko zawodnionych paliw, która nabiera coraz większego znaczenia w miarę wzrostu wymagań jakościowych węgli spalanych w elektrowniach. Kopalnie węgla kamiennego, chcąc spełnić oczekiwania energetyków, zmuszone zostały do rozbudowy i unowocześnienia zakładów wzbogacania węgla. Powoduje to wzrost ilości odpadów powstających w procesie mokrego wzbogacania zawierających coraz mniejsze podziarna. W tej sytuacji koncepcja bezpośredniego spalania wspomnianych odpadów, transportowanych np. hydraulicznie do pobliskich elektrowni wydaje się atrakcyjna, zarówno ze względu na możliwość eliminacji konieczności głębokiego odwadniania i suszenia, a także likwidacji strat najdrobniejszych frakcji węgla, przy zrzucie zamulonych wód z zakładów wzbogacania. W pracy zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych, analizujących proces spalania zawiesiny w zależności od warunków prowadzenia procesu. Spalanie zawiesin w-w w warstwie fluidalnej bardzo dobrze spełnia trudne warunki, jakie należy uzyskać, aby sprawnie i ekologicznie wykorzystać rozpatrywane paliwo. Odpowiednia konstrukcja stanowiska badawczego umożliwiła rozpoznanie mechanizmu kontaktu zawiesin w-w z materiałem inertnym, stanowiącym warstwę fluidalną. Od formy tego kontaktu zależą bowiem warunki wymiany ciepła i masy, które decydują o przebiegu procesu spalania. Jak wykazano, specyfika spalania zawiesin w-w w warstwie fluidalnej zmienia mechanizm i kinetykę procesu

Analiza przebiegu procesu spalania osadów ściekowych w odniesieniu do paliw węglowych oraz biomasy

Production of sewage sludge is an inseparable part of the treatment process. The chemical and sanitary composition of sewage sludge flowing into the treatment plant is a very important factor determining the further use of the final product obtained in these plants. The sewage sludge is characterized by heterogeneity and multi-components properties, because they have characteristics of the classical and fertilizer wastes and energetic fuels. The thermal utilization of sewage sludge is necessary due to the unfavorable sanitary characteristics and the addition of the industrial sewage. This method ensures use of sewage sludge energy and return of expenditure incurred for the treatment of these wastes and their disposal. Sewage sludge should be analyzed in relation to conventional fuels (coals and biomass). They must comply with the applicable requirements, for example by an appropriate degree of dehydration, which guarantee the stable and efficient combustion.Produkcja osadów ściekowych jest nierozłącznym elementem procesu oczyszczania ścieków. Skład chemiczny oraz sanitarny ścieków dopływających do oczyszczalni jest niezwykle istotnym czynnikiem determinującym dalsze wykorzystanie produktu finalnego uzyskiwanego w tych zakładach. Osady charakteryzuje niejednorodność oraz wieloskładnikowość, dlatego posiadają one cechy zarówno klasycznego odpadu czy nawozu, a także wartościowego paliwa energetycznego. Termiczna utylizacja osadów ściekowych jest niezbędna ze względu na niekorzystne ich cechy sanitarne, jak również dodatek ścieków przemysłowych. Ten sposób zagospodarowania osadów gwarantuje wykorzystanie zawartej w nich energii oraz zwrot nakładów finansowych poniesionych na obróbkę tych odpadów i ich zbyt. Osady ściekowe powinno się analizować w odniesieniu do tradycyjnych paliw (węgli oraz biomasy). Muszą one spełniać stosowne wymagania, poprzez np. odpowiedni stopień odwodnienia, gwarantujące ich stabilne i sprawne spalanie. Niniejszy artykuł podejmuje problematykę przebiegu procesu spalania osadów ściekowych o różnych własnościach, w postaci granulatu, w odniesieniu do paliw węglowych oraz biomasy

The influence of biomass type and mass fraction on NOx and SO2 maximum emission during the co-combustion process with hard coal and brown coal

W pracy zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych procesu spalania węgli: kamiennego oraz brunatnego z różnymi rodzajami biomasy, w postaci kulistych brykietów, stanowiących mieszankę paliwową. Celem badań było ustalenie oddziaływania udziału biomasy w paliwie i jego uwęglenia na maksymalną emisję spalin, powstałych podczas procesu współspalania paliw w strumieniu powietrza. Do przeprowadzenia badań wykorzystano rotalno–uniformalny plan badań PS/DS-P:λ (λ), który dzięki równoczesnej odpowiedniej zmianie przyjętych wejściowych parametrów procesu umożliwił uchwycenie interakcji między nimi. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że istnieje możliwość wyznaczenia udziału danego rodzaju biomasy w mieszance paliwowej z: węglem kamiennym i węglem brunatnym wpływającego na optymalną wartość maksymalnych emisji NOx i SO2 w procesie współspalania.In the paper the experimental results of hard coal and brown coal with biomass co-combustion are presented. The aim of research was to explain the influence of biomass and carbon participation in fuel-mixture (in briquette form) on NOx and SO2 maximum emission during fuels co-combustion in air. The “rotal” and “uniformall” schedule PS/DS-P:λ (λ) was used in the research. The analysis of results showed that it is the optimal participation of different types biomass in fuel-mixture (biomass and hard coal, biomass and brown coal) on the values of NOx and SO2 maximum emission during co-combustion of hard coal and brown coal with biomass

Experimental study of SO2 and NOx emission during the combustion process of hard coal and biomass briquettes

W pracy zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych procesu spalania węgla kamiennego z różnymi rodzajami biomasy, w postaci kulistych brykietów, stanowiących mieszankę paliwową. Celem badań było ustalenie oddziaływania udziału biomasy w paliwie i jego uwęglenia na emisję spalin, powstałych podczas procesu współspalania paliw w strumieniu powietrza. Do przeprowadzenia badań wykorzystano rotalno–uniformalny plan badań PS/DS-P:λ (λ), który dzięki równoczesnej odpowiedniej zmianie przyjętych wejściowych parametrów procesu umożliwił uchwycenie interakcji między nimi. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że istnieje możliwość wyznaczenia udziału danego rodzaju biomasy w mieszance paliwowej z węglem kamiennym, wpływającego na optymalną wartość emisji NOx i SO2 w procesie współspalania.The experimental results of hard coal and biomass co-combustion are presented in the paper. The aim of research was to explain the influence of biomass and carbon participation in fuel-mixture (in briquette form) on NOx and SO2 emission during fuels co-combustion in air. The “rotal” and “uniformall” schedule PS/DS-P:λ (λ) was used in the research. The analysis of results showed that it is the optimal participation of different types biomass in fuel-mixture (biomass and hard coal) on the values of NOx and SO2 emission during co-combustion of hard coal and biomass

Badania spalania osadów ściekowych jako paliwa energetycznego

Along with the development of civilisation, it can be observed that the amount of waste of different type is growing and the preparation process for further usage of the waste or the utilization process differs. What is to be focused on is municipal sewage sludge which, due to its energetic properties, constitutes a valuable fuel. The problem of usage of municipal sewage sludge remains still unsolved, which stems both from the increasing amount of such waste, and from the lack of properly adjusted systems for thermal processing thereof. What is of an additional obstacle are the increasingly stricter legal regulations regarding disposal of sewage sludge after the year 2013; hence, it is necessary to consider various benefits resulting from thermal processing of such waste. This work presents an overview of methods of disposal of sewage sludge, taking into consideration, in particular, thermal methods including the process of combustion and co-combustion as a means of successful utilization. The research section of the work presents the results of study into the mechanism and kinetics of combustion of sewage sludge in various conditions of the process carried out in air flow. Combustion of sewage sludge has been compared against combustion of coal and biomass.Wraz z rozwojem cywilizacji zaobserwować można postępujące powstawanie różnego rodzaju odpadów różniących się, m.in. sposobem przygotowania do dalszego wykorzystania, czy procesem utylizacji. Na szczególną uwagę zasługują komunalne osady ściekowe, które z uwagi na właściwości energetyczne stanowią cenne paliwo. Problem wykorzystania komunalnych osadów ściekowych jest nadal otwarty, a wynika to zarówno z rosnącej produkcji tych odpadów, jak i braku odpowiednio przystosowanych instalacji do termicznego ich przekształcania. Dodatkowym utrudnieniem są zaostrzające się przepisy prawne dotyczące składowania osadów ściekowych po 2013 r. skłaniające tym samym do rozważań nad korzyściami płynącymi z termicznej obróbki tych odpadów. W pracy przedstawiono przegląd sposobów unieszkodliwiania osadów ściekowych ze szczególnym uwzględnieniem metod termicznych, głównie spalania i współspalania jako drogi do ich sukcesywnej utylizacji. W części badawczej pracy zaprezentowano wyniki badań mechanizmu i kinetyki spalania osadów ściekowych w różnych warunkach procesu prowadzonego w strumieniu powietrza. Spalanie osadów ściekowych porównano ze spalaniem węgla oraz biomasy

Thermal disposal of sewage sludge

Ciągły wzrost wytwarzanych osadów w oczyszczalniach ścieków wymaga ich sukcesywnej utylizacji. Według ustawy z dnia 27 kwietnia 2001 r. [37] przez unieszkodliwianie tych odpadów rozumie się poddawanie ich procesom przekształceń biologicznych, chemicznych czy fizycznych, w celu doprowadzenia do stanu nie zagrażającego zdrowiu oraz życiu ludzi, a także środowisku. W pracy przedstawiono sposoby termicznego unieszkodliwiania osadów ściekowych, a szczególnie spalania oraz współspalania z paliwami węglowymi. Podjęto również zagadnienie suszenia osadów ściekowych, jako wstępnego etapu ich przygotowania do dalszego wykorzystania.Due to the continuous growth of the sludge in sewage treatment plants, to reflect on the various disposal alternatives. Through the disposal of such wastes by the Act of 27 April 2001. [37] is meant to subject them to the processes of biological, chemical or physical, to bring about the state of health and is not threatening people's lives and the environment. The paper presents the properties and methods of disposal of sewage sludge. It should be emphasized significant effects of thermal methods for disposal of these wastes, namely the co-combustion with coal fuels. In this paper the subject of drying of sewage sludge, as the initial stage of its preparation for further use