The biomass and coal co-incineration impacts on the selected properties of fly ashes
Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 2012;15(2):87-101
KEYWORDS
ABSTRACT
The co-combustion of coal and biomass is becoming recommended in Poland regulations concerning the application of renewable sources of energy. The increasing co-combustion of fossil fuels and biomass influents on the growth of interest on fly ashes derived in this process. The practical utilization of new by-product of the power industry – the fly ash from the combustion of other fuels than coal – demands the assessment of its applicable properties. The tests were carried out for ashes originated from combustion in two variants: free of the biomass and with the participation of the biomass. The chemical composition, morphology, heavy metals and other physical properties of the ashes. The reaction of the analyzed fly ashes free of the biomass and with the participation of the biomass (pH = 11–12) is caused by the significant amount of calcium, magnesium and sodium. The fly ashes free of the biomass and with the participation of the biomass contain more than 80% of three main chemical compounds: silicon, aluminum and calcium oxides. The size of fly ash molecule biomass free varies between 0,0 and 38 mm (79,55%). Laser particle size analyzer was used to determine grain size distribution. The size varies of the fly ashes molecule with the participation of the biomass varies between 125 to 250 mm (26,40%). None of the examined materials has not exceeded the allowable contents established for: Zn, Cu, Pb, C, Cr and Ni in the arable soils. The paper presents the research aimed to define the content and characteristics of unburned organic matter and mineral matter in both fly ashes. They materials are potentially attractive for application in building industry.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Wpływ współspalania biomasy z węglem kamiennym na wybrane właściwości fizyczno-chemiczne popiołu lotnego
popiół lotny, współspalanie, skład chemiczny, metale ciężkie, współspalanie biomasy i węgla
Polska, jako członek Unii Europejskiej zobowiązała się, że do 2020 roku 20% energii krajowej będzie pochodziło ze źródeł odnawialnych. Ze względu na coraz szersze stosowanie jednoczesnego spalania paliw kopalnych i biomasy, obserwuje się wzrost zainteresowania popiołami lotnymi powstającymi w tym procesie. Praktyczne wykorzystanie nowego odpadu przemysłu energetycznego, jakim jest popiół lotny pochodzący ze spalania innych paliw niż węgiel wymaga oceny jego właściwooeci użytkowych. Przedmiotem badań były popioły z elektrociepłowni przemysłowej, powstające ze spalania węgla kamiennego bez i z udziałem biomasy. Zbadano skład chemiczny, morfologię, zawartość metali ciężkich i wybrane właściwości fizyczne popiołów. Alkaliczny odczyn obu analizowanych rodzajów popiołów (pH = 11–12) determinowany jest znaczną ilością wapnia, magnezu i sodu. Pod względem składu chemicznego, głównymi składnikami popiołu powstałego ze spalania węgla kamiennego, bez i z udziałem biomasy, w formie tlenkowej w obu przypadkach jest krzem, glin i wapń. Stanowią one ponad 80% ich masy. Analizę dystrybucji składu ziarnowego popiołu przeprowadzono za pomocą analizatora laserowego. Wielkoość cząstek popiołu lotnego powstałego ze spalania węgla bez udziału biomasy waha się od 0,0 do 38 mm (79,55%). Dla popiołu powstałego z udziałem biomasy największą zawartość uzyskano dla ziaren odpowiadających średnicy 125–250 mm (26,40%). Zawartosć metali ciężkich znajdujących się w masie popiołowej (Zn, Cu, Pb, Cd, Cr i Ni) nie przekracza wartości dopuszczalnych dla gleb uprawnych. W badanych popiołach nie odnotowano wysokich zawartości strat prażenia. Ich udział wynosi odpowiednio: 2,6% (dla popiołu bez udziału biomasy) oraz 7,3% (dla popiołu z udziałem biomasy). Na podstawie uzyskanych wyników badań fizyczno-chemicznych, oba rodzaje popiołów mogą stanowić atrakcyjny materiał chętnie wykorzystywany w materiałach budowlanych.
REFERENCES (31)
1.
BN-79/6722-09 – Popioły lotne i żużle z kotłów opalanych węglem kamiennym i brunatnym. Podział, z nazwy i określenia.
2.
CELIÑSKA A., 2009 - Charakterystyka różnych gatunków upraw energetycznych w aspekcie ich wykorzystania w energetyce zawodowej. Polityka Energetyczna t. 12, z. 2/1, 59-72.
3.
CIESIELCZUK T., KUSZA G., NEMOE A., 2011 - Nawożenie popiołami z termicznego przekształcania biomasy Źródłem pierwiastków Śladowych dla gleb. Ochrona środowiska i Zasobów Naturalnych nr 49, s. 219-227.
4.
Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniająca i w następstwie uchylająca dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE.
5.
GRAMMELIS P., SKODRAS G., KAKARAS E., 2006 - Effects of biomass co-firing with coal on ash properties. Part I: Characterisation and PSD. Fuel, 85, s. 2310-2315.
6.
GIERGICZNY E., GIERGICZNY Z., 2010 - Wpływ zmiennej jakości popiołów lotnych na właściwości kompozytów cementowo-popiołowych. Cement, Wapno, Beton, 3, s. 157163.
7.
KALEBASA D., 2006 Ilość i skład chemiczny popiołu z biomasy roślin energetycznych. Acta Agrophysica 7(4), s. 909-914.
8.
KHAN A.A., de JONG W., JANSENS P.J., SPLIETHOFF H., 2009 - Biomass combustion in fluidized bed boilers: Potential problems and remedies. Fuel Processing Technology, 90(1), s. 2150.
9.
KOSIOR-KAZBERUK M., GAWLICKI M., 2010 - Trwałość betonów zawierających popioły lotne ze spalania biomasy drzewnej i węgla kamiennego. Materiały Ceramiczne, 62(2), s. 156160.
10.
LEBECKI K., 2010 Właściwości palne stosowanych w energetyce pyłów pochodzących z biomasy. Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Zarządzania Ochroną Pracy w Katowicach, 1(6), s. 7179.
11.
MUNIR S., 2010 – A review on biomass-coal co-combustion: current state of knowledge. Proc.Pakistan Acad. Sci., 47(4), s. 265-287.
12.
NIEDZIÓ£KA I., ZUCHNIARZ A., 2006 – Analiza energetyczna wybranych rodzajów biomasy pochodzenia roślinnego. MOTROL, 8A, s. 232-237.
13.
PN-EN 450-1:2009. Popiół lotny do betonu. Część 1: Definicje, specyfikacje i kryteria zgodności.
14.
PN-EN ISO 14688-1. Badania geotechniczne – oznaczanie i klasyfikowanie gruntów. Część 1: Oznaczanie i opis.
15.
POON C.S., LAM L., WONG Y.L., 2000 A study on high strength concrete prepared with large volumes of low calcium fly ash. Cement & Concrete Research, 20, s. 447-455.
16.
POSKROBKO S., ŁACH J., KRÓL D., 2009 Badanie podstawowych właściwości paliwowych wybranych odpadów przemysłowych i paliw formowanych z odpadów. Energetyka 9, s. 631-638.
17.
PRONOBIS M., 2006 - The influence of biomass co-combustion on boiler fouling and efficiency. Fuel, 85, s. 474-480.
18.
PYSSA J., 2005 - Prawne i ekologiczne aspekty współspalania biomasy z węglem. Polityka Energetyczna t. 8, z. 2, 95-105.
19.
RAJAMMA R., BALL R.J., TARELHO L.A.C., ALLEN G.C., LaBRINCHA J.A., FERREIRA V.M., 2009 Characterisation and use of biomass fly ash in cement-based materials. Journal of Hazardous Materials 172, s. 1049-1060.
20.
Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 14 sierpnia 2008 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązków uzyskania i przedstawienia do umorzenia świadectw pochodzenia, uiszczenia opłaty zastępczej, zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii oraz obowiązku potwierdzania danych dotyczących ilości energii elektrycznej wytworzonej w odnawialnym źródle energii (Dz. U. Nr 156, poz. 969).
21.
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 27 września 2001 r. w sprawie katalogu odpadów (Dz. U. Nr 112, poz. 1206).
22.
Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 21 marca 2002 r. w sprawie wymagań dotyczących prowadzenia procesu termicznego przekszta³cania odpadów (Dz. U. Nr 37, poz. 339).
23.
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 21 marca 2006 r. w sprawie odzysku lub unieszkodliwiania odpadów poza instalacjami i urządzeniami (Dz. U. Nr 49, poz. 356).
24.
Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 9 września 2002 r. w sprawie standartów jakości gleby oraz standartów jakości ziemi (Dz. U. Nr 165, poz. 1359).
25.
Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 21 grudnia 2009 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie wykonywania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu (Dz.U. Nr 224, poz. 1804).
26.
ŚCIKO M., ZUW£A J., PRONOBIS M., 2006 – Zalety i wady współspalania biomasy w kotłach energetycznych na tle doświadczeń eksploatacyjnych pierwszego roku współspalania biomasy na skalê przemysłową. Energetyka i Ekologia, 3, s. 207-220.
27.
SEKRET R., 2008 - Emisja substancji szkodliwych w procesie fluidalnego spalania mieszanki biomasy i węgla brunatnego. Europejski Fundusz Społeczny, Częstochowa, ss. 35.
28.
STELMACH S., WASIELEWSKI R., 2008 Uboczne produkty współspalania biomasy z węglem w świetle wymagań normowych PN-EN 450-1. Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów, 42(2), s. 54-63.
30.
WÓJCIK W., POPIEL P., ŁAWICKI T., 2009 - Analiza wzrostu zawartości części palnych w popiele i żużlu przy współspalaniu biomasy z pyłem węglowym. III Ogólnopolski Kongres Inżynierii Środowiska. Komitet Inżynierii Środowiska PAN, s. 273278.
Share
RELATED ARTICLE
| eISSN: | 2720-569X |
| ISSN: | 1429-6675 |
We process personal data collected when visiting the website. The function of obtaining information about users and their behavior is carried out by voluntarily entered information in forms and saving cookies in end devices. Data, including cookies, are used to provide services, improve the user experience and to analyze the traffic in accordance with the Privacy policy. Data are also collected and processed by Google Analytics tool (more).
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
You can change cookies settings in your browser. Restricted use of cookies in the browser configuration may affect some functionalities of the website.
