Analysis of the possibilities of nitrogen oxide reduction during coal combustion in gaseous atmospheres of composition similar to recirculated oxycombustion flue gas
R. Kobyłecki 1  
,   R. Zarzycki 1  
,   M. Kratofil 1  
,   D. Pawłowski 1  
,   M. Ścisłowska 1  
,   Z. Bis 1  
 
More details
Hide details
1
Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Katedra Inżynierii Energii, Częstochowa
 
Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 2014;17(4):365–374
 
KEYWORDS
ABSTRACT
This paper presents the results of research on NO emission from coal combustion in flue gas of a composition similar to recirculated exhaust flue gas from the oxycombustion process. Laboratory tests were carried out for gas concentrations of 10%O2, 10%CO2, 100 ppmNO, and 0%/15%water steam. The remaining flue gas component was nitrogen. Analysis of the results indicated a significant effect of water steam on the NO reduction process. In the case of dry flue gases, two phases of the NO emission process were determined. Those were associated with NO production during the fuel’s devolatilization and the reduction of NO emissions on the surface of a burning char. In the case of dry flue gas, the overall NO emission at the systemoutlet decreased by 1–4%, while in the case of steam-containing flue gas an increase in the emissions of 15–20% was identified. The analysis of the changes of O2 and CO2 concentrations indicated, however, a positive effect of the presence of water vapor on the intensity of the oxidation of carbon. The analysis of nitrogen content in the ash samples confirmed that almost all fuel-N was transformed into a gas phase during combustion.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Analiza możliwości redukcji emisji tlenku azotu podczas spalania węgla w gazie o składzie oczekiwanym dla spalin recyrkulowanych w procesie oxy-spalania
NO, oxy-spalanie, palenisko cyklonowe
W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących emisji tlenku azotu z procesu spalania węgla kamiennego w gazie o składzie zbliżonym do recyrkulowanych spalin (suchych oraz zawierających parę wodną) przewidywanych dla procesu oxy-spalania. Badania laboratoryjne przeprowadzono dla stałych stężeń składników spalin wynoszących: 10% O2, 10% CO2, 100 ppm NO oraz 0% lub 15% pary wodnej. Analiza wyników wykazała istotne różnice pomiędzy prowadzeniem procesu w gazie suchym oraz zawierającym parę wodną. W przypadku spalin suchych zaobserwowano wyraźne dwie fazy procesu emisji NO, związane z jego intensywną produkcją podczas spalania części lotnych oraz redukcją na powierzchni odgazowanej pozostałości koksowej. Wykazano, że w trakcie procesu dla spalin suchych nastąpiło zmniejszenie ogólnej emisji NO na wylocie z układu. Z kolei, w przypadku obecności pary wodnej w spalinach, całkowita emisja NO podczas spalania poszczególnych próbek węgli kamiennych wzrosła w stosunku do poziomu bazowego. W wyniku przeprowadzonych oznaczeń zawartści azotu w popiołach stwierdzono zawartość pierwiastka N na poziomie <0,01%, co potwierdziło, że azot zawarty w węglu przechodził praktycznie w całości do fazy gazowej. Przeprowadzona dodatkowo analiza przebiegów czasowych zmian stężeń O2 i CO2 wykazała jednak pozytywny wpływ obecności pary wodnej na szybkość oraz intensywność procesu utleniania węgla.
 
REFERENCES (12)
1.
GRUDZIŃSKI, Z. 2013. Konkurencyjność paliw w wytwarzaniu energii elektrycznej. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 16, z. 4, s. 87–105.
 
2.
WICHLIŃSKI i in. 2012 – WICHLIŃSKI, M., KOBYŁECKI, R. i BIS Z. 2012. Przegląd metod ograniczenia emisji rtęci w elektrowniach podczas spalania paliw stałych. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 15, z. 4, 151–160.
 
3.
GÖTTLICHER, G. i PRUSCHEK, R. 1997. Comparison of CO2 removal systems for fossil-fuelled power plant processe. Energy Conversion and Management vol. 38, p. 73–78.
 
4.
WAWRZYŃCZAK, D. i NOWAK, W. 2009. Application of low parameter PSA process for capture of CO2 from flue gases emitted during oxygen-enriched combustion. Chemical and Process Engineering vol 30, p. 589–602.
 
5.
WIĘCŁAW-SOLNY i in. 2013 –WIĘCŁAW-SOLNY, L., TATARCZUK, A., KRÓTKI, A. i STEC,M. 2013. Postęp prac w badaniach technologicznych aminowego usuwania CO2 ze spalin. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t.16, z. 4, s. 229–241.
 
6.
NOWAK, W. 2013. Spalanie tlenowe dla kotłów pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO2. Piece Przemysłowe & Kotły t. 5–6, s. 8–15.
 
7.
NORMAN i in. 2009 – NORMAN, F., ANDERSSON, K., LECKNER, B. i JOHNSSON, F. 2009. Emission control of nitrogen oxides in the oxy-fuel process. Progress in Energy and Combustion Science 35, 385–397.
 
8.
PANOWSKI, M. i ZARZYCKI, R. 2013. Analiza procesowa przygotowania wyseparowanego ze spalin dwutlenku węgla do transportu i składowania. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 16, z. 4, s. 343–356.
 
9.
BIS, Z. i CZAKIERT, T. 2006. Fluidalne spalanie węgla w atmosferze wzbogaconej tlenem. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 9, z. spec., s. 329–342.
 
10.
ZARZYCKI i in. 2013a – ZARZYCKI, R., KRATOFIL, M., PAWŁOWSKI, D., ŚCISŁOWSKA, M., KOBYŁECKI, R. i BIS, Z. 2013. Analiza spalania pyłu węglowego w przedpalenisku cyklonowym. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 16, z. 3, s. 313–324.
 
11.
ZARZYCKI i in. 2013b – ZARZYCKI, R., KRATOFIL, M., PAWŁOWSKI, D., ŚCISŁOWSKA, M., KOBYŁECKI, R. i BIS, Z. 2013b. Analiza wyników obliczeń numerycznych przepływu pyłu węglowego oraz gazu w palenisku cyklonowym. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal t. 16, z. 3, s. 325–337.
 
12.
CZAKIERT, T. 2004. Emisje zanieczyszczeń gazowych w procesie spalania węgla brunatnego w cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej w atmosferze wzbogaconej tlenem. Rozprawa doktorska, Politechnika Częstochowska.
 
ISSN:1429-6675