6355785964

Doktoranckie Seminarium Rozliczeniowe Wydziału Mechaniczno-Energetycznego, 3-5 Lutego 2014, Szklarska Poręba-Wroclaw

BADANIA EMISJI ZANIECZYSZCZEŃ GAZOWYCH I RTĘCI ZE SPALANIA WĘGLA BRUNATNEGO W ATMOSFERACH OXY I POWIETRZA W KOTŁACH PYŁOWYCH

RESEARCH OF GASEOUS POLUTATN AND MERCURRY EMISSION RESEARCH FROM BROWN COAL IN OXYFUEL ATMOSPHERE COMBUSTION IN PC BOILERS

Michał Ostrycharczyk Zakład Spalania i Detonacji

Promotor: dr hab. inż. Halina Pawlak-Krncmk, prof. PWr.

Streszczenie

Zastosowanie spalania tlenowego w istniejących kotłach pyłowych wymaga dokładnego poznania wpływu zmiany atmosfery spalania na proces spalania. Istotnym zagadnieniem jest zachowanie się związków siarki podczas spalania w atmosferze 02/C02. Ważnym parametrem jest udział tlenu w mieszaninie, który determinuje intensywność procesu spalania i wpływa na temperaturę spalania, wartości współczynników wymiany ciepła, powstające zanieczyszczenia gazowe z procesu spalania takie jak NOx, S02, S03, Hg. Badania zostały przeprowadzone na izotermicznym reaktorze przepływowym w dużej skali laboratoryjnej, tj. piec opadowy rurowy, o długości 2,5 m i mocy cieplnej ~20kW. Sonda do pomiaru składu gazów wylotowych była umieszczona w odległości 0,7 m. poniżej ostatniej sekcji grzejnej. Pod piecem opadowym został umieszczony system odbioru popiołu. Autor w przedstawionej pracy zbadał wpływ atmosfery oxy o różnych stężeniach tlenu na początku procesu spalania (02 vol= 15%, 20%, 25%, 30%) na stężenie NOx i S02 w komorze paleniskowej i końcową emisję tych związków ze spalania polskiego węgla brunatnego. Z badań wynika, że stężenie NOx jest mniejsze dla atmosfer Oxy dla udziału tlenu poniżej 25%. Aby określić ubytek azotu w badanych atmosferach wykonano analizę procesów pirolizy w gazach N2 i C02. Wyznaczono odmienną charakterystykę koksów z tych atmosfer. N-paliwowego uwalnia się do fazy gazowej we wstępnej wazie spalania w atmosferze C02 około 10% więcej niż w N2. Odpowiada to ilości NOx HCN i NH3. Wyznaczono emisje NOx. Otrzymuje się, że dla węgla brunatnego uzyskuje się we wszystkich atmosferach oxy niższą emisję NOx do atmosfery w jednostkach mg/MJ. W pracy wyznaczono także emisje i stopień konwersji siarki do fazy gazowej do postaci SO2. Węgiel brunatny wybrany do badań charakteryzował się wysoką zawartością wilgoci w paliwie, dlatego do badań wybrano cztery zróżnicowane zawartości wilgoci: 7, 15, 24, 33% (masowo). Do badań zastosowano pył węglowy o d < 0,2 mm. W pracy przedstawiono także badania retencji siarki w popiele, i pomiaru stężenia S03 za komora spalania. Spalanie węgla brunatnego w atmosferach oxy-fuel o większym udziale tlenu niż w powietrzu zwiększa stopień konwersji siarki do fazy gazowe. Jednocześnie zawartość siarki w popiele jest niższa, szczególnie w atmosferze 02/C02=30/70. Stężenie związków S03 z procesu oxy-spalania rośnie nieznacznie w porównaniu do spalania w powietrzu. Dodatkowo wyznaczono stopień retencji rtęci do popiołu i emisje rtęci dla atmosfer Oxy25, Oxy30 i powietrza. Wyniki zawartości Hg odniesione są do masy węgla wprowadzonej do komory spalania. Ilość zaabsorbowanej rtęci w atmosferze Oxy25 dla węgla brunatnego popiele jest większa o około 11%. Natomiast w atmosferze powietrza sorpcja rtęci do popiołu jest na poziomie 80%. Podobne wartość dla tych atmosfer otrzymuje się dla adsorpcji rtęci gazowej w amalgamacie - 10%. Wynik retencji Hg w popiele to dla atmosfery Oxy30 jedynie 70% początkowej masy rtęci, a w gazie zmierzono 2% masy początkowej rtęci.