Analiza możliwości spalania biomasowych paliw energetyki zawodowej w domowych kominkach

The analysis of the possibilities of combustion biomass fuels from conventional power plant in home fireplaces
Kominek z przyłączonym analizatorem spalin
Kominek z przyłączonym analizatorem spalin
Fot. archiwum autorów (K. Pawełek, K. Papis, M. Żołądek, K. Sornek, M. Filipowicz)

Na proces spalania biomasy w kominkach wpływa szereg czynników, m.in. ułożenie paliwa w komorze spalania, dopływ powietrza czy warunki fizykochemiczne paliwa. W praktyce niemożliwe jest dobranie optymalnej stałej nastawy przepustnicy dla danego paliwa – żeby uzyskać niską emisję szkodliwych związków w spalinach oraz efektywne energetycznie spalanie, konieczne jest automatyczne sterowanie przepustnicą w zależności od aktualnego stężenia O2 i CO w spalinach. Odpowiednia kontrola procesu spalania oraz montaż filtrów spalin mogą sprawić, że emisja powodowana przez kominki opalane biomasą będzie mieścić się w zakresie ustalonym dla kotłów piątej klasy.

W artykule:

• Wiadomości ogólne dotyczące spalania biomasy
• Opis eksperymentu badawczego (rodzaj paliwa, opis stanowiska badawczego i metodyki badawczej, wyniki pomiarów, wnioski)

Rozwój energetyki zgodny z zasadą zrównoważonego rozwoju oraz dyrektywami Unii Europejskiej wymaga zwiększania udziału odnawialnych źródeł energii (OZE) i zastępowania nimi paliw konwencjonalnych [1]. Jednym z najpopularniejszych rodzajów „zielonego paliwa” jest biomasa.

Aby skoncentrować masę i energię biomasy oraz zredukować zawartość wilgoci, przekształca się ją w brykiet lub pelet. Proces ten zachodzi pod dużym ciśnieniem i w podwyższonej temperaturze [4].

System dofinansowań termomodernizacji w Polsce, na przykład w ramach programu priorytetowego „Czyste Powietrze”, stawia liczne wymagania, w szczególności wymianę źródeł ciepła na wysokosprawne urządzenia o obniżonej emisji pyłów i tlenku węgla. Na zdjęciu: logo programu Czyste Powietrze

Spalanie cząstki paliwa charakteryzuje się dużą dynamiką i mnogością zachodzących procesów, a jego celem jest uzyskanie maksymalnej ilości energii cieplnej i największego stopnia konwersji do CO2 i H2O. Trzy najważniejsze etapy to:

  • nagrzewanie cząstki z odparowaniem wilgoci,
  • piroliza,
  • spalanie powstającego karbonizatu [5].

Procesom tym towarzyszy wydzielanie szkodliwych dla środowiska naturalnego gazów: CO, NOX i SO2 – ich ilość zależy od składu chemicznego paliwa oraz nadmiaru powietrza. Zwłaszcza pomiary zawartości CO w spalinach są istotnym elementem kontroli jakości spalania biomasy, ponieważ emisje w dużym stopniu zależą od sposobu prowadzenia procesu spalania [6].

Poza bezpośrednim spalaniem lub współspalaniem z węglem, paliwo to wykorzystuje się w procesach: karbonizacji, pirolizy, zgazowania, fermentacji lub transestryfikacji [7].

System dofinansowań termomodernizacji w Polsce, na przykład w ramach programu priorytetowego „Czyste Powietrze”, stawia liczne wymagania, w szczególności wymianę źródeł ciepła na wysokosprawne urządzenia o obniżonej emisji pyłów i tlenku węgla.

W artykule przedstawiono analizę procesu spalania różnych typów biomasy w kominkach, pozwalającą na opracowanie systemu sterowania procesami spalania w celu spełnienia wymagań tego programu.

Wykorzystane paliwo

Próbki poddane badaniom (rys. 1) pochodzą z elektrowni, w której paliwo dla kotła fluidalnego stanowi mieszanina 80% (masowo) biomasy leśnej i 20% biomasy agro.

Rys. 1. Paliwa biomasowe wykorzystane w projekcie badawczym; rys. archiwum autorów (K. Pawełek, K. Papis, M. Żołądek, K. Sornek, M. Filipowicz)
Rys. 1. Paliwa biomasowe wykorzystane w projekcie badawczym; rys. archiwum autorów (K. Pawełek, K. Papis, M. Żołądek, K. Sornek, M. Filipowicz)

Paliwo zostało przygotowane do badań poprzez osuszenie i rozdrobnienie. Analizę techniczną i elementarną przeprowadzono w laboratorium własnym elektrowni – wyniki podano w tab. 1.

Tabela 1. Wartość opałowa oraz zawartość wodoru, siarki, węgla i azotu w badanych paliwach
Tabela 1. Wartość opałowa oraz zawartość wodoru, siarki, węgla i azotu w badanych paliwach

Stanowisko pomiarowe

Próbki paliwa spalano we wkładzie kominkowym, którego parametry podane zostały w tab. 2.

Tabela 2. Dane techniczne wkładu kominkowego
Tabela 2. Dane techniczne wkładu kominkowego

Schemat stanowiska badawczego przedstawia rys. 2.

W skład aparatury kontrolno-pomiarowej wchodziły:

  • analizator spalin Eco 3000 Plus,
  • automatyczna przepustnica regulująca dopływ powietrza do paleniska,
  • termopary typu K umieszczone w deflektorze i na czopuchu,
  • sterownik PLC z serii Wago 750–880,
  • waga pomostowa umożliwiająca pomiar masy paliwa podczas spalania.

Rzeczywisty wygląd stanowiska obrazuje rys. 3.

Analizator spalin wykorzystuje dwie metody pomiarowe: elektrochemiczną i Non-Despersive Infrared (NDIR) [8].

Rys. 2. Schemat stanowiska badawczego; rys. archiwum autorów (K. Pawełek, K. Papis, M. Żołądek, K. Sornek, M. Filipowicz)
Rys. 2. Schemat stanowiska badawczego; rys. archiwum autorów (K. Pawełek, K. Papis, M. Żołądek, K. Sornek, M. Filipowicz) Rys. 3. Kominek z przyłączonym analizatorem spalin; rys. archiwum autorów (K. Pawełek, K. Papis, M. Żołądek, K. Sornek, M. Filipowicz)
Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[spalanie biomasy w kominkach, procesy spalania, kominki opalane biomasą, pelety, spaliny, emisja spalin, kominki]

   03.12.2018
dr hab. inż.  Mariusz Filipowicz
dr hab. inż.  Mariusz Filipowicz
Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego więcej »
mgr inż.  Krzysztof Sornek
mgr inż.  Krzysztof Sornek
Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Energetyki i Paliw, Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego więcej »
inż.  Kamila  Pawełek
inż.  Kamila  Pawełek
Wydział Energetyki i Paliw, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie więcej »
inż.  Karolina  Papis
inż.  Karolina  Papis
Wydział Energetyki i Paliw, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie więcej »
inż.  Maciej  Żołądek
inż.  Maciej  Żołądek
Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie więcej »

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie



Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Zbliża się zima 100-lecia? Z jakim urządzeniem zaoszczędzisz najwięcej »

oszczednosc energii



O czym dowiesz się na międzynarodowym spotkaniu instalatorów »

Czy wiesz, na której platformie znajdziesz niezbędne narzędzia dla instalatora i dostaniesz 500zł »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 



Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


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
7-8/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowe kotły gazowe
  • - Retencja wód opadowych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

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