Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

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.

streszczenie

W artykule przedstawiono ideę powstania tzw. błękitnego węgla. Zaprezentowano wskaźniki emisji z przeprowadzonych w kotle c.o. z ręcznym zasypem paliwa testów energetyczno-emisyjnych spalania węgla kamiennego, z którego wytworzono „błękitny węgiel”, oraz samego „błękitnego węgla”. Wskaźniki emisji poddano następnie analizie tradycyjnej oraz wykorzystującej metodę LCA (Life Cycle Assessment – ocena cyklu życia).



abstract

This work presents the idea of “blue coal” creation. Emission factors were presented from energy and emission tests during combustion of hard coal and “blue coal” in the boiler with manual fuel feeding. Next, the emission factors were subject to traditional analysis and analysis using the LCA (Life Cycle Assessment).

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

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].

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”.

Literatura

1. Polchar Sp. z o.o., IChPW, Badania nad innowacyjnym, niskoemisyjnym paliwem bezdymnym, wniosek do NCBiR oraz NFOŚiGW.
2. Sobolewski A., Stelmach S., Matuszek K., Hrycko P., Kotyczka-Morańska M., Plis A., Mertas B., Badania nad innowacyjnym, niskoemisyjnym paliwem bezdymnymzadania 3 i 5, Sprawozdanie IChPW nr 136/2016.
3. PN-EN 303-5:2012 Kotły grzewcze. Cz. 5. Kotły grzewcze na paliwa stałe z ręcznym i automatycznym zasypem paliwa o mocy nominalnej do 500 kW. Terminologia, wymagania, badania i oznakowanie.
4. Matuszek K., Hrycko P., Przeliczanie składników gazowych i pyłu w spalinach na tlen referencyjny – idea stosowania, „COW” nr 2/2015, s. 43–45.
5. Fugiel A., Burchart-Korol D., Identyfikacja problemów środowiskowych z wykorzystaniem metody oceny cyklu życia na przykładzie technologii zgazowania węgla, „Polityka Energetyczna”, 2016, Tom 19, Zeszyt 4, s. 51–62.
6. Raport końcowy z badań i prac technicznych projektu „Opracowanie technologii zgazowania węgla dla wysokoefektywnej produkcji paliw i energii”, Część Tematu Badawczego nr 4.7 pt. Analiza LCA modelowanych układów użytkowania gazów z podziemnego zgazowania węgla, Główny Instytut Górnictwa, 2015.
7. Blaut A., Zawartka P., Analiza LCA procesu spalania „błękitnego węgla” oraz węgla bazowego, nr pracy w GIG wykonanej na zlecenie Polchar: 58303338-343, 2018.

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
Dostęp do pełnej treści tego artykułu jest BEZPŁATNY, wymaga jednak zalogowania.
Logowanie
zapomniałem hasła
Załóż konto
Jeśli nie masz jeszcze Konta Użytkownika - prosimy o wypełnienie formularza rejestracyjnego. Czas potrzebny na założenie Konta Użytkownika to max. 1 minuta.
Chcę założyć konto użytkownika
Dlaczego warto założyć konto użytkownika?
otrzymujesz bezpłatny dostęp do wielu przydatnych informacji: artykułów znanych ekspertów, przeglądów produktów, porad i raportów
co tydzień otrzymasz bezpłatny Newsletter informujący o nowych artykułach, produktach i wydarzeniach związanych z izolacjami i rynkiem budowlanym
będziesz miał możliość brania udziału w konkursach z cennymi nagrodami
utworzysz swój Profil, dzięki któremu będziesz mógł brać udział w dyskusjach na Forum, wymieniać się poglądami z innymi użytkownikami oraz pisać opinie i komentarze
będziesz otrzymywać powiadomienia o promocjach i rabatach w naszej Księgarni Technicznej oraz zniżkach w sklepach naszych partnerów biznesowych.
Jednocześnie zapewniamy Cię, iż podczas rejestracji nie zbieramy żadnych szczegółowych danych personalnych i teleadresowych. W każdej chwili możesz zmienić swoje dane lub zażądać usunięcia konta.
Przed założeniem Konta sugerujemy zapoznać się z regulaminem.
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

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


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
9/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dofinansowanie ogrzewania i fotowoltaiki
  • - Eksploatacja gruntowych pomp ciepła
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