Jedną z powszechnie stosowanych metod zagospodarowania odpadów gumowych jest odzysk energii. Może on być realizowany w sposób pośredni, po uprzedniej pirolizie1, 2), w wyniku której otrzymuje się gaz opałowy lub poprzez spalenie odpadu w specjalnie przystosowanych do tego procesu paleniskach. Odpady gumowe ze względu na swoją wartość opałową sięgającą 38 MJ/kg oraz niską cenę (zależną jednak od takich czynników jak transport lub koszt przygotowania paliwa)3, 4), mogą stanowić atrakcyjne źródło energii. Dodatkowo wykorzystaniu tego rodzaju odpadów mogą sprzyjać odpowiednie regulacje prawne5). Najczęściej proces spalania odpadów gumowych prowadzony jest w trakcie wypalania klinkieru przy produkcji cementu. Takiej operacji poddaje się 91% opon poddawanych odzyskowi energii5). Zastosowanie alternatywnego paliwa w postaci opon umożliwia obniżenie kosztów produkcji cementu, a ponadto niektóre substancje niepalne (np. tlenki metali z utylizowanych opon) wchodząc w skład powstającego klinkieru, poprawiają jego jakość. Jest to proces bezodpadowy umożliwiający jednoczesny odzysk termiczny i recykling materiałowy odpadów. Wadą pieców cementowych jest ich lokalizacja w odległych regionach, co zwiększa koszty transportu. Innym przykładem mało rozpowszechnionej, aczkolwiek zyskującej coraz większe zainteresowanie metody utylizacji opon, jest spalanie fluidalne. Światowym liderem w termicznej utylizacji gumy w złożu fluidalnym jest Japonia, w której w latach 2005-2010 uruchomiono 9 instalacji fluidalnych spalających odpady gumowe6). Dużą zaletą palenisk fluidalnych jest możliwość spalania i współspalania odpadów we wszystkich stanach skupienia7). Paleniska takie charakteryzują się dużą burzliwością w strefie reakcyjnej, co zapewnia jednorodne warunki termiczne oraz dobre wymieszanie w układzie paliwo- -utleniacz. Podstawową wadą procesów fluidalnych w kontekście spalania ciała stałego jest konieczność odpowiedniej granulacji paliwa. Najstarsz[...]

  Paleniska fluidalne charakteryzują się dużą elastycznością, tzn. możliwością spalania paliw we wszystkich stanach skupienia1-7), w warunkach termicznych w miarę jednorodnych oraz z dobrą homogenizacją układu paliwo-utleniacz. Stosowane są one do spalania takich paliw stałych, jak węgiel8, 9) lub biomasa10, 11), oraz wykorzystywane są w utylizacji odpadów stałych. Wśród spalanych odpadów można wymienić m.in. odpady elektroniczne12, 13), polimery14, 15), odpady nisko kaloryczne i zawierające wodę, jak np. mokry osad ściekowy16, 17) oraz odpady gumowe18-21). W przypadku odpadów gumowych spalanie fluidalne coraz częściej znajduje zastosowanie komercyjne, a światowym liderem w termicznej utylizacji gumy w złożu fluidalnym jest Japonia20). Komercyjnym przykładem zastosowania spalania fluidalnego w termicznej utylizacji odpadów gumowych są produkty firmy Ebara21). Dozowanie paliwa stałego do reaktora fluidalnego wymaga jego odpowiedniego rozdrobnienia. Wielkoskalowa realizacja procesu spalania tego rodzaju materiałów palnych, przy ustalonej organizacji procesu spalania, wymaga wcześniejszego poznania zachowania się drobin paliwa w środowisku reakcji. Po wprowadzeniu do rozgrzanego złoża fluidalnego z cząstki paliwa stałego odparowuje znajdująca się w niej woda, a następnie, w miarę wzrostu temperatury cząstki następuje proces odgazowania produktów pirolizy i ich utlenienie. Końcowym etapem spalania cząstki paliwa stałego jest proces spalania stałej pozostałości (koksiku). Przy badaniu kinetyki spalania cząstki stałej, należy uwzględnić dyfuzję utleniacza do wnętrza cząstki, dyfuzję produktów pirolizy na zewnątrz cząstki, powierzchnię wymiany ciepła i masy (gdzie dużą rolę odgrywa defragmentacja cząstki), centra aktywne na jej powierzchni oraz gradient temperatury wewnątrz cząstki9). Należy też uwzględnić fakt, że mechanizm kontrolujący reakcje spalania cząstki ciała stałego zmienia się wraz z temperaturą procesu22). Podstawowe informa[...]

  Wzrost poziomu życia napędzany postępem technologicznym powoduje rosnące zapotrzebowanie na energię i dobra materialne, ponadto generuje powstawanie znacznych ilości odpadów. Przykładowo, Malinauskaite i współpr.1) oszacowali, że roczna ilość produkowanych w Unii Europejskiej odpadów komunalnych może przykryć całą Maltę warstwą śmieci o grubości 2 m. Przez wzgląd na niepokojące zmiany środowiskowe Unia Europejska wprowadza nowe i zaostrza obecne regulacje dotyczące gospodarki odpadami2-4), a także energią5). Aby sprostać nowym wymaganiom państwa UE wprowadzają zmiany w zarządzaniu odpadami i pozyskiwaniu energii. Stosowanie technologii waste-to-energy jest rozwiązaniem obu problemów. Są kraje Europy, które od dawna spalając śmieci zapewniają energię elektryczną i ciepło dla wielu domostw. Przykładowo we Francji oraz w Niemczech jest odpowiednio 126 i 121 zakładów stosujących technologię waste-to-energy (dane na 2015 r.)6). W Polsce jeszcze do 2015 r. pracowała tylko jedna spalarnia odpadów o wydajności 60 tys. t/r1). Aby sprostać wymaganiom UE, od tego czasu w Polsce powstało 6 Zakładów Termicznego Przekształcania Odpadów Komunalnych w Krakowie, Poznaniu, Bydgoszczy, Szczecinie, Koninie i Białymstoku, o łącznej wydajności ok. 1 mln t/r. Dzięki powstaniu tych spalarni z zebranych w 2016 r. 11,6 mln t odpadów komunalnych 2,1 mln t (18,1% mas.) poddano termicznej utylizacji7). Jest to 1,6 razy więcej niż w roku poprzedzającym, w którym termicznie przekształcono 1,3 mln t odpadów. Ze względu na zaostrzające się unijne przepisy dotyczące cyrkulacyjnej gospodarki odpadami, obecnie skorzystanie ze znanych Cenospheres (300 g, 25-300 μm grain size) and air (30 L/min) were used in a fluidized bed reactor (96 mm diam., 500 mm length) for sep. utilization of 3 polyethylene and 2 polypropylene types at temp. 450-650°C. IR spectroscopy with Fourier transformation was used to det. the content of CO, CO2 and the sum of org. compds. in t[...]

  Przedstawiono wyniki badania procesu spalania niezmieszanego wcześniej z powietrzem LPG w reaktorze fluidyzacyjnym ze złożem inertnym. Wykazano, że niezależnie od średniej temperatury złoża spalanie paliwa jest możliwe dopiero w pewnej odległości od warstwy złoża, do której paliwo wprowadzono. Przy niskich wartościach współczynnika nadmiaru powietrza (≤1,15) proces spalania częściowo przebiega nad złożem także wtedy, gdy średnia jego temperatura przekracza 900°C. Gdy wartość współczynnika nadmiaru powietrza jest nie mniejsza niż 1,6 spalanie w złożu o średniej temperaturze wyższej od 800°C przebiega wewnątrz złoża, podobnie jak spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej. Przeprowadzone próby wykazały, że warunki mieszania reagentów gazowych w sfluidyzowanej warstwie inertnego chemicznie złoża umożliwiają efektywne prowadzenie procesu spalania, także wtedy, gdy paliwo nie jest wcześniej zmieszane z utleniaczem. Non-premixed liq. pressurized gas-air mixt. was combusted in a fluidized sand bed reactor to study the course of the combustion. At the excess air ratio below 1.15, the combustion took place partly on the bed, even when the average temp. exceeded 900°C. When the excess air was higher than 1.6, the combustion took place inside the bed at above 800°C as in the burning of fuel-air mixt. Politechnika Krakowska Jerzy Baron*, Witold Żukowski, Przemysław Migas Wpływ sposobu wprowadzania reagentów na spalanie paliwa gazowego w reaktorze fluidyzacyjnym Effect of reagents introduction method on the combustion of gaseous fuel in a fluidized bed reactor Dr hab. inż. Witold ŻUKOWSKI, prof. PK w roku 1990 ukończył studia na Wydziale Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej. W 1994 r. obronił pracę doktorską, w 2005 r. przeprowadził przewód habilitacyjny. Jest dyrektorem Instytutu Chemii i Technologii Nieorganicznej tej uczelni. Specjalność - inżynieria chemiczna i procesowa, inżynieria środowiska. In[...]

  Liq. petroleum gas was mixed with air and combusted in the bubbling fluidized sand bed reactor to det. the relationship between temp. and bed mass (height) and the chem., acoustic and optical phenomena. The combustion efficiency increased with increasing the bed hight, where, however, an increased NOx emission was obsd. Przedstawiono wyniki badania procesu spalania gazu płynnego LPG wstępnie wymieszanego z powietrzem w reaktorze z pęcherzowym złożem fluidalnym. Opisano związki pomiędzy temperaturą i wysokością złoża a efektami chemicznymi, akustycznymi i optycznymi. Wykazano, że prowadzenie procesu w wysokich złożach prowadzi do poprawienia efektywności spalania substancji organicznych oraz zwiększenia emisji tlenków azotu. Realizacja procesu spalania w złożu fluidalnym jest techniką zainicjowaną w XX w. Spalanie prowadzone jest we względnie niskiej temperaturze z wysoką sprawnością i możliwością wykorzystania paliw w różnych stanach skupienia. Początkowo prace badawcze poświęcono spalaniu paliw stałych, zwłaszcza węgla, głównie z uwagi na ich zastosowanie w energetyce zawodowej. Prowadzone badania dotyczyły wpływu rozdrobnienia, temperatury złoża oraz ilości utleniacza na sprawność spalania oraz ograniczenia emisji spalin1-3). W miarę rozwoju wiedzy na temat spalania paliw stałych w złożu fluidalnym wzrastało zainteresowanie spalaniem wydzielanych z tych paliw części lotnych, a w późniejszym etapie spalaniem paliw gazowych. Zjawiska towarzyszące spalaniu gazów w złożu fluidalnym zostały szeroko opisane przez Cole’a i Essenhigha4) oraz w licznych późniejszych pracach5-16), w których powiązano efekty dźwiękowe i wizualne występujące w trakcie spalania gazu z mechanizmem jego spalania w złożu fluidalnym. W większości publikacji poświęconych spalaniu gazów opisywano spalanie z użyciem wstępnie przygotowanej mieszanki paliwowo-powietrznej. Rozwiązanie takie ma ograniczone zastosowanie w warunkach instalacji [...]

  Quartz sand (grain sizes 0.15-0.25 and 0.375-0.43 mm) and poppy seed or plastic granulates were fluidized in air in lab. reactor to study bubble bed behavior by acoustic and optical methods. Przedstawiono wyniki badań procesu fluidyzacji w reaktorze z pęcherzowym złożem fluidalnym. Opisano związki między wysokością złoża, frakcją ziaren i szybkością podawanego powietrza a efektami dynamicznymi i procesem mieszania ziaren złoża i fazy gazowej. Ponadto scharakteryzowano zachowanie się cząstek tworzywa sztucznego w warstwie złoża. Wykazano, że fluktuacje ciśnienia z przestrzeni podzłożowej spowodowane są wyrzucaniem materiału złoża do przestrzeni nadzłożowej i zależne są od masy, rodzaju złoża i prędkości podawanego czynnika gazowego. Wykazano ponadto, że zwrot wektora prędkości ruchu fazy gazowej w warstwie złoża jest zróżnicowany. Badania procesu fluidyzacji rozpoczęły się w XX w. Fritz Winkler w 1921 r. zaobserwował ruch ziaren pod wpływem przepływającego strumienia powietrza, na bazie tego odkrycia powstała technologia zgazowania pyłu węglowego (metoda Winklera). W 1926 r. powstał pierw- Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki Dawid Jankowski, Przemysław Migas*, Witold Żukowski Dynamics of fluidization and behavior of fuel particles in the air-fluidized bed reactor Dynamika fluidyzacji i zachowanie się cząstek paliwa w reaktorze fluidalnym zasilanym powietrzem DOI: dx.medra.org/10.12916/przemchem.2014.1120 Mgr inż. Dawid JANKOWSKI w roku 2009 ukończył studia na Wydziale Inżynierii i Technologii Chemicznej Politechniki Krakowskiej. Jest doktorantem w Instytucie Chemii i Technologii Nieorganicznej tej uczelni. Specjalność - inżynieria chemiczna i procesowa, odnawialne źródła energii. Instytut Chemii i Technologii Nieorganicznej, Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków, tel.: (12) 628-27-09, fax: (12) 628-20-35, e-mail: przemmig@indy.chemia.pk.edu.pl Mgr inż. Przemysław MIGAS w roku 2009 ukończ[...]

  Samples (4 g) of synthetic fibers, steel reinforcement, and chlorinated copolymers were sepd. from tire wastes and burned in a mixt. of air and fuel gas fed into the reactor at speeds 1.92·10-3 and 3.42·10-4 m3/s, resp. The increase of bed temp. and height resulted in a decrease of emissions of volatile compds. and NOx. An adverse effect of Cl content on the waste the emissions was obsd. Przedstawiono wyniki badań procesu spalania paliwa w postaci odpadów gumowych w reaktorze z pęcherzowym złożem fluidalnym zasilanym paliwem gazowym LPG. Scharakteryzowano zależności pomiędzy emisją produktów niepełnego spalania i tlenków azotu, a temperaturą warstwy fluidalnej, wysokością złoża oraz składem odpadu ze szczególnym uwzględnieniem obecności chloru. Rozwój cywilizacji i masowa konsumpcja towarów stanowi źródło odpadów komunalnych oraz łączy się ze stale rosnącym zapotrzebowaniem na energię elektryczną i cieplną. Światowa produkcja energii w dużej mierze oparta jest na paliwach kopalnych, których zasoby są ograniczone. Stąd też w najbardziej rozwiniętych krajach świata obserwuje się silną tendencję do poszukiwania paliw alternatywnych, z których można pozyskiwać energię po cenach konkurencyjnych w stosunku do cen energii z paliw kopalnych. Energetyczne wykorzystanie odpadów o dużej wartości opałowej, takich jak guma lub inne odpady polimerowe, łączy w sobie kwestie gospodarki odpadami i pozyskiwania alternatywnej energii. Do odpadów zawierających gumę można zaliczyć zużyte opony samochodowe, taśmy z podajników, gumowe węże, dętki czy elementy uszczelniające, a podstawowym źródłem tych odpadów jest przemysł motoryzacyjny. W Polsce w 2014 r. na rynek wprowadzono ponad 978 Gg nowych wyrobów gumowych, a samych opon i dętek ponad 50,4 mln szt.1). Zużyte opony samochodowe zalegające na dzikich wysypiskach śmieci stanowią nie tylko "osobliwe urozmaicenie krajobrazu"; poza względami estetycznymi stwarzają zagrożenie pożarowe i [...]