Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2019 

Porównanie wpływu na środowisko spalania węgla kamiennego i tzw. błękitnego węgla w kotle c.o. z wykorzystaniem analizy tradycyjnej oraz analizy LCA

Comparison of the environmental impact of hard coal and “blue coal” combustion in the small scale boiler using traditional analysis and LCA analysis
Celem artykułu jest przedstawienie korzyści środowiskowych, jakie wiążą się z zastąpieniem węgla kamiennego przez „błękitny węgiel” w istniejącej infrastrukturze grzewczej Polski, przede wszystkim w oparciu o wyniki analizy LCA (Life Cycle Assessment)
Celem artykułu jest przedstawienie korzyści środowiskowych, jakie wiążą się z zastąpieniem węgla kamiennego przez „błękitny węgiel” w istniejącej infrastrukturze grzewczej Polski, przede wszystkim w oparciu o wyniki analizy LCA (Life Cycle Assessment)

Jednym ze sposobów ograniczania emisji pyłów i związków organicznych ze spalania węgla w zamontowanych kotłach grzewczych małej mocy jest odpowiedni standard paliw węglowych wprowadzanych do obrotu. Działania te będą jeszcze skuteczniejsze, jeśli zostaną ustanowione lub dobrowolnie przyjęte przez producentów odpowiednio wysokie wymagania prawne dla paliw węglowych. Istotnym wyznacznikiem popytu na takie paliwa kwalifikowane będzie ich cena, która nie powinna przekraczać ceny już dostępnych na rynku węgli niskoemisyjnych, jak koks i antracyt.

W artykule:

• Założenia eksperymentu badawczego i cel artykułu
• Opis badań energetyczno-emisyjnych
• Tradycyjna analiza wyników
• Zastosowanie LCA do oceny wyników badań: obliczenia z wykorzystaniem metody IPCC 2013 oraz ReCiPe Midpoint
• Analiza determinantów wartości wskaźników kategorii wpływu

Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla od ponad 25 lat prowadzi wielotorowe działania zmierzające do ograniczenia niskiej emisji. Przeprowadza m.in. akredytowane badania paliw stałych, kotłów c.o., pieców, kominków itp. Opracowuje także technologie uszlachetniania paliw kopalnych oraz doskonali systemy eksploatacji kotłów c.o.

W związku z narastającym problemem zanieczyszczenia powietrza w Polsce, za które w dużej mierze odpowiedzialny jest sektor ogrzewnictwa indywidualnego, oparty w naszym kraju głównie na spalaniu stałych paliw węglowych w urządzeniach z ręcznym podawaniem paliwa, w Instytucie podjęto działania zmierzające do opracowania sposobu natychmiastowej poprawy jakości powietrza.

Głównym założeniem było pozostawienie istniejącej infrastruktury, której wymiana na nowoczesną będzie trwała kilkanaście lat.

Dla osiągnięcia założonego celu zaproponowano zastosowanie w ogrzewnictwie indywidualnym odpowiednio zmodyfikowanego paliwa węglowego. Instytut przygotował wytyczne odnośnie do parametrów, jakimi powinno się charakteryzować tego typu paliwo, i znalazł partnera przemysłowego (Polchar Sp. z o.o.), który podjął z nim współpracę w celu opracowania nowego rozwiązania.

W sezonie grzewczym 2015/2016 przeprowadzono duży program pilotażowy, w którym na terenie trzech województw, w wybranych lokalizacjach, rozdysponowano 2 tys. ton odpowiednio zmodyfikowanego paliwa węglowego, które nazwano „błękitnym węglem” [1].
Obecnie trwają prace zmierzające do budowy przemysłowej instalacji wytwórczej tego paliwa.

Na potrzeby niniejszego artykułu wykorzystano wyniki badań, które przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, zanim „błękitny węgiel” trafił do testów w ramach programu pilotażowego.

Celem artykułu jest przedstawienie korzyści środowiskowych, jakie wiążą się z zastąpieniem węgla kamiennego przez „błękitny węgiel” w istniejącej infrastrukturze grzewczej Polski, przede wszystkim w oparciu o wyniki analizy LCA (Life Cycle Assessment – ocena cyklu życia), która dzięki zastosowaniu uniwersalnych wskaźników umożliwia porównanie oddziaływania na środowisko różnych produktów.

Badania energetyczno-emisyjne

Na potrzeby artykułu z testów energetyczno-emisyjnych przeprowadzonych w ramach zadania 3 w projekcie nr ID:268432 GEKON wybrano dwa, które pozwalają w prosty sposób przeprowadzić analizę porównawczą [2].

Fot. 1. Kocioł c.o. KSW 30 PLUS o mocy 20 kW; fot. archiwum autorów)

Badania energetyczno-emisyjne przeprowadzono na stanowisku testowym w Laboratorium Technologii Spalania i Energetyki IChPW. Stanowisko to pozwala na przeprowadzanie testów kotłów c.o. zasilanych paliwami stałymi zgodnie z normą PN-EN 303-5:2012 [3]. Jest ono wyposażone w regulowany i opomiarowany odbiór ciepła realizowany przez podłączone w odpowiedniej konfiguracji nagrzewnicę powietrza oraz chłodnię wentylatorową (pomiar temperatury wody i przepływu wody przez kocioł c.o.).

Stanowisko ma również system odbioru spalin z kotła c.o. (przewód dymowy/komin) z regulowanym ciągiem i zainstalowanymi układami pomiarowymi (temperatura, ciśnienie i skład spalin).

W ramach realizacji projektu na opisanym stanowisku zainstalowano standardowy kocioł c.o. z ręcznym zasypem paliwa typ KSW 30 PLUS o mocy nominalnej 20 kW (fot. 1).

Jest to jednostka niskotemperaturowa stalowa przeznaczona do układów otwartych, przystosowana do spalania węgla kamiennego sortyment orzech, sortyment groszek oraz drewna kawałkowego.

W DTR producent kotła nie podaje informacji dotyczących możliwości stosowania koksu w urządzeniu.

W jednostkach tych paliwo zasypywane jest do komory załadowczej na ruszt wodny.

  • Komora załadowcza zamknięta jest drzwiczkami zasypowymi. Na nich umieszczona jest przepustnica powietrza wtórnego.
  • Nad drzwiczkami zasypowymi znajdują się drzwiczki wyczystne umożliwiające dostęp do wymiennika ciepła.
  • Pod ruszt podawany jest za pomocą wentylatora nadmuchowego strumień powietrza pierwotnego.
  • Spaliny po przejściu przez wymiennik ciepła spaliny-woda przechodzą przez czopuch kotła do komina.
  • Regulacja wydajności cieplnej kotła realizowana jest przez elektroniczny sterownik. Steruje on pracą wentylatora powietrza i pompą obiegową c.o., dążąc do utrzymania zadanej temperatury wody wychodzącej z kotła.
  • Jednostka wyposażona jest również w mechaniczny przegarniacz rusztu.
  • Kocioł izolowany jest wełną mineralną osłoniętą blachą stalową.
Tabela 1. Wybrane parametry fizykochemiczne „błękitnego węgla” i węgla kamiennego, z którego został on wyprodukowany [2]
Tabela 1. Wybrane parametry fizykochemiczne „błękitnego węgla” i węgla kamiennego, z którego został on wyprodukowany [2]

Do badań wybrano dwa paliwa stałe:

1) węgiel bazowy sortyment orzech oraz

2)  wytworzony z niego „błękitny węgiel”.

Wybrane parametry fizykochemiczne tych paliw przedstawiono w tab. 1.

Celowo podano trzy różne wartości opisujące „kaloryczność” badanych paliw – każda z nich może być wykorzystana przy okazji np. sprzedaży.

Dobrze, żeby kupujący był zorientowany, iż ciepło spalania każdego z paliw stałych zawsze będzie wyższe od jego wartości opałowej, a ta może być także podana w różnym stanie i mieć tym samym różny poziom.

Ponieważ paliwa spalamy w warunkach rzeczywistych (roboczych), jako użytkowników powinna nas interesować przede wszystkim wartość opałowa w stanie roboczym, bo w rzeczywistości tylko te „kalorie” możemy wykorzystać.

Testy energetyczno-emisyjne każdego z paliw przeprowadzano zgodnie z wytycznymi normy PN-EN 303-5:2012 [3].

W dużym skrócie badania przeprowadzane są w następujący sposób:

  • Najpierw wytwarza się na ruszcie warstwę żaru z podpałki i paliwa testowego.
  • Gdy warstwa ta jest już wystarczająca do rozpalenia ilości paliwa wystarczającej do pracy kotła z mocą nominalną przez co najmniej 4 h, jednorazowo zasypuje się do komory spalania paliwo.
    W omawianym przypadku jest to jednorazowy zasyp około 20 kg paliwa węglowego (ok. 2 wiadra).
  • Po wypaleniu się tego złoża paliwa na warstwę żaru zasypuje się kolejny raz tę samą ilość paliwa (ok. 20 kg) i jest to pierwszy z zasypów, nazywany roboczo „pomiarowym”.
  • Po około 4 h, czyli wypaleniu się pierwszego zasypu „pomiarowego”, następuje drugi zasyp „pomiarowy”.

Rozważane wyniki pomiarów to średnie wartości zebrane w czasie trwania obu zasypów „pomiarowych”.

Czytaj też: Wpływ standardów energetycznych i rodzaju zaopatrzenia w ciepło na emisję zanieczyszczeń oraz koszty ekonomiczne >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[energia, niska emisja, paliwa węglowe, spalanie węgla kamiennego, błękitny węgiel]

   11.06.2018
dr inż.  Katarzyna Matuszek
dr inż.  Katarzyna Matuszek
Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla więcej »
mgr inż.  Piotr Hrycko
mgr inż.  Piotr Hrycko
Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla więcej »
dr inż.  Sławomir  Stelmach
dr inż.  Sławomir  Stelmach
Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla więcej »
mgr Agata  Blaut
mgr Agata  Blaut
Główny Instytut Górnictwa więcej »

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Poznaj nowinki z branży HVAC »

klimatyzatory

 



4 sposoby zastosowania wymienników ciepła »

Na czym polega automatyzacja instalacji  w technice budowlnej »
wymienniki ciepła systemy kanalizacyjne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Grzejnik czy podłogówka - czym ogrzewać? »

ogrzewanie hybrydowe

 



Jak prawidłowo odizolować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

Zdradzamy 3 funkcje ultra nowoczesnych klimatyzatorów »
produkcja studni wodomierzowych film o pompowni ppoz
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Czy znasz 5 funkcji, które ułatwią pomiary? »

systemy wentylacyjne

 



Poznaj sposób na optymalizację strat energii »

Jakie są korzyści płynące ze stosowania pomp wodnych »
pompy cyrkulacyjne pompy wodne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zaprojektować niezawodne instalacje w budynku »

innowacyjne projektowanie instalacji

 



5 sposobów na szybką i dokładną pracę w miernictwie »

Dobierz wielogazowy detektor podtynkowy »
rozwiązania pomiarowe detektor gazów
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Elektryka nie jest Ci obca? Dołącz do klubu »

klub instalatora

 



Dobierz urządzenie tłoczące do pomieszczenia » Jaki rekuperator nadaje się do budynków jednorodzinnych »
kanalizacja centrale rekuperacyjne
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
7-8/2020

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne kotły na gaz i paliwa stałe
  • - Dezynfekcja powietrza wentylacyjnego
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl