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

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.

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.

Literatura

  1. Kosowska-Golachowska M., Wolski K., Sieradzka M., Skrzypczyk D., Musiał T., Analiza właściwości fizyko-chemicznych brykietów z biomasy Agro,www.researchgate.net/publication/304479576 (dostęp: 16.12.2017).
  2. Denisiuk W., Słoma – potencjał masy i energii, „Inżynieria Rolnicza” nr 2/2008, s. 23–30.
  3. Szufa S., Biomasa i jej wykorzystanie w energetyce, www.proakademia.eu (dostęp: 29.12.2017).
  4. Wisz J., Matwiejew A., Biomasa – badania w laboratorium w aspekcie przydatności do energetycznego spalania, Energopomiar Sp. z o.o., Centralne Laboratorium „Energetyka” – wrzesień 2005.
  5. Ściążko M., Pronobis M., Zuwała J., Termochemiczne przetwórstwo węgla i biomasy, Zabrze–Kraków 2003.
  6. Filipowicz M., Sornek K., Figórski A., Badania energetycznych i ekologicznych parametrów pracy domowych urządzeń grzewczych typu piecokominki, „Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury” nr 2/2015, s. 79.
  7. Proces spalania, www.rojewo.osp.org.pl (dostęp: 16.12.2017).
  8. Dane firmy Mru-Instruments nt. analizatora ECO 3000 PLUS, www.mru-instruments.pl (dostęp: 17.12.2017).
  9. Sornek K., The Impact of Micro Scale Combustion of Biomass Fuels on Environment, „Ecological Chemistry and Engineering”, 23 (2), 2016, p. 247.
  10. Żołądek M., Boroń A., Nabożna S., Markuś M., Sornek K., Filipowicz M., Analiza pracy wymiennika akumulacyjnego jako elementu wspomagającego system grzewczy z kominkiem, „Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja” nr 10(48)/2017, s. 395.

W artykule:

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

streszczenie

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących parametrów procesu spalania dla czterech paliw: peletów ze słomy, peletów z łusek słonecznika, brykietu ze słomy oraz zrębek drzewnych, które pobrano z placów składowych elektrowni konwencjonalnej. Analizowano udział CO2, O2, emisje CO, NOX i SO2 oraz rozkład temperatury w komorze spalania i ciągu spalinowym przy regulowanym dopływie powietrza do kominka.



abstract

The paper presents results obtained during study of the parameters of the combustion process of four biomass fuels: straw pellets and sunflower husks, straw briquettes and wood chips which were taken from conventional power plant’s storage yards. CO2 and O2 content, CO, NOX, SO2 emissions and also temperatures in the combustion chamber and exhaust system were annalysed. The air flow to the boiler was regulated.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

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

   03.12.2018
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 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

 


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