ORIGINAL PAPER
The new meaning of solid fuels from lignocellulosic biomass used in low-emission automatic pellet boilers
Tomasz Mirowski 1  
,   Marta Jach-Nocoń 2, 3  
,   Iwona Jelonek 2  
,   Adam Nocoń 2, 3  
 
More details
Hide details
1
Mineral and Energy Economy Research Institute, Polish Academy of Sciences, Poland
2
Department of Geochemistry, Mineralogy and Petrography, Faculty of Earth Sciences, The University of Silesia in Katowice, Poland
3
P.P.U.H. Zamech Zygmunt Nocon, Czeladź́, Poland
CORRESPONDING AUTHOR
Tomasz Mirowski   

Mineral and Energy Economy Research Institute, Polish Academy of Sciences, Poland
Submission date: 2020-03-02
Final revision date: 2020-03-25
Acceptance date: 2020-03-25
Publication date: 2020-03-31
 
Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 2020;23(1):75–86
 
KEYWORDS
TOPICS
ABSTRACT
The energy obtained from biomass in the global balance of energy carriers is the largest source among all RES. It should be borne in mind that the share of biomass as an energy carrier in the total balance is as much as 14%. The basic sources of renewable energy used in Poland are the wind power industry and biomass. Organic chemical compounds are the source of chemical energy for biomass. The biomass can be used in a solid form (wood, straw) or after being converted to liquid (alcohol, bio-oil) or gas (biogas) form. Pellets, meaning, the type of fuel of natural origin created from biomass compressed under high pressure without the participation of any chemical adhesive substances are recognized as the most common and available grades of biomass. Wood pellets manufactured from sawdust, shaving, or woodchips are the most popular type of pellets on the market. Fuel created in the form of granules is very dense and can be manufactured with low humidity content, which translates into an exceptionally high burn efficiency. The authors of this article burned agro pellets from Miscanthus giganteus without additives and with solid catalyst and conducted a series of tests that determine the impact of boiler settings (blast power, time of feeding, chimney draft) on the process of burning fuel in real conditions. A solid catalyst was used to improve combustion conditions in one of the fuels. The catalyst burns carbon monoxide and reduces nitrogen oxides. The results in the form of observation of selected parameters are summarized in the table.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Nowe znaczenie paliw stałych z biomasy lignocelulozowej stosowanych w niskoemisyjnych automatycznych kotłach na pellet
niska emisja, redukcja emisji CO, redukcja emisji NOx, miskant olbrzymi, kotły 5 klasy
Energia uzyskiwana z biomasy w globalnym bilansie nośników energii jest największym źródłem spośród wszystkich OZE. Należy pamiętać, że udział biomasy jako nośnika energii w całkowitym bilansie wynosi aż 14%. Podstawowymi źródłami energii odnawialnej wykorzystywanymi w Polsce są energetyka wiatrowa i biomasa. Organiczne związki chemiczne są źródłem energii chemicznej dla biomasy. Tę z kolei można wykorzystać w postaci stałej (drewno, słoma) lub po przekształceniu w płynną (bioetanol, bioolej) lub gazową (biogaz). Pellety, czyli rodzaj paliwa pochodzenia naturalnego wytworzonego z biomasy sprasowanej pod wysokim ciśnieniem bez udziału jakichkolwiek chemicznych substancji klejących, są uznawane za najbardziej powszechne i dostępne rodzaje paliwa z biomasy. Pelety drzewne wytwarzane z trocin, wiórów lub zrębki są najpopularniejszym rodzajem peletów na rynku. Paliwo wytwarzane w postaci granulatu (granulek) jest bardzo gęste i może być wytwarzane przy niskiej wilgotności, co przekłada się na wyjątkowo wysoką efektywność spalania. Autorzy tego artykułu wykonali serię testów spalania peletów agro z trawy Miscanthus giganteus bez dodatków uszlachetniających oraz z katalizatorem stałym. Badania miały na celu określenie wpływu ustawień kotła (moc dmuchawy, czas podawania, ciąg kominowy) na proces spalania paliwa w rzeczywistych warunkach. Stały katalizator zastosowano do poprawy warunków spalania w jednym z paliw. Katalizator pozwala dopalić tlenek węgla i redukuje tlenki azotu. Wyniki w postaci obserwacji wybranych parametrów zestawiono w tabeli.
 
REFERENCES (18)
1.
Bioenergy Europe 2018. Bioenergy Europe Statistical Report. Brussels. [Online] https://bioenergyeurope.org/st... [Accessed: 2020-02-25].
 
2.
Borkowska, H. and Molas, R. 2013. Yield comparison of four lignocellulosic perennial energy crop species. Biomass and Bioenergy 51, pp. 145–153. doi: https://doi.org/10.1016/j.biom....
 
3.
Drobnik et al. 2019 – Drobnik, P., Mirowski, T. and Kopeć, A. 2019. Economic and environmental benefits from carbonized biomass use for energy purposes – Case study for the community from southern part of Poland’, in IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. doi: 10.1088/1755-1315/214/1/012106.
 
4.
Ecodesign Directive 2015. Commission Regulation (EU) 2015/1189 of 28 April 2015 implementing Directive 2009/125/EC of the European Parliament and of the Council with regard to ecodesign requirements for solid fuel boilers.
 
5.
Eskilsson, D. et al. 2004. Optimisation of efficiency and emissions in pellet burners. Biomass and Bioenergy 27(6), pp. 541–546. doi: 10.1016/j.biombioe.2003.09.008.
 
6.
GUS 2018. Energy from renewable sources in 2017 in Poland. Warszawa. [Online] https://stat.gov.pl/download/g... [Accessed: 2020-02-25].
 
7.
ISO_Norm 2014. ISO 17255-2:2014. Solid biofuels – Fuel specifications and classes – Part 7: Graded wood pellets (PN-EN ISO 17225-2:2014-07 Biopaliwa stałe – Specyfikacje paliw i klasy. Część 2: Klasy peletów drzewnych wersja polska). [Online] http://sklep.pkn.pl/pn-en-iso-... [Accessed: 2020-02-25] (in Polish).
 
8.
Kacprzak, A. et al. 2012. Energy crops as a valuable material for biogas production (Rośliny energetyczne jako cenny surowiec do produkcji biogazu). Kosmos 61(2), pp. 281–293 (in Polish).
 
9.
KPOP 2015. National Air Protection Plan until 2020 (Krajowy program ochrony powietrza do roku 2020). Warszawa. [Online] https://www.mos.gov.pl/g2/big/... [Accessed: 2020-02-25].
 
10.
LITBIOMA 2019. From Gas to Biomass. Success story of. [Online] http://www.biokuras.lt [Accessed: 2020-02-25].
 
11.
Liu, H. et al. 2013. Control of NOx emissions of a domestic/small-scale biomass pellet boiler by air staging. Fuel. Elsevier Ltd, 103, pp. 792–798. doi: 10.1016/j.fuel.2012.10.028.
 
12.
Mirowski, T. and Maczuga, R. 2017. Legal regulation in the household sector in Poland on the use of solid fuels and boilers up to 500 kW (Regulacje prawne w sektorze gospodarstw domowych w Polsce w zakresie użytkowania paliw stałych i kotłów do 500 kW). Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk No. 97, pp. 33–42 (in Polish).
 
13.
Mudryk, K. et al. 2018. Innovative Production Technology of High Quality Pellets for Power Plants. [In:] Mudryk, K. and Werle, S. (eds.) Renewable Energy Sources: Engineering, Technology, Innovation. Cham: Springer International Publishing, pp. 701–712.
 
14.
Standard 2012. PN-EN 303-5:2012 Heating boilers. Heating boilers for solid fuels, manually and automatically stoked, nominal heat output of up to 500 kW. Terminology, requirements, testing and marking.
 
15.
OPTIMISC 2016. Optimizing Miscanthus Biomass Production – OPTIMISC.
 
16.
Sippula, O. et al. 2017. Emissions and ash behavior in a 500 kW pellet boiler operated with various blends of woody biomass and peat. Fuel. Elsevier Ltd, 202, pp. 144–153. doi: 10.1016/j.fuel.2017.04.009.
 
17.
Sørensen, A. et al. 2008. Hydrolysis of Miscanthus for bioethanol production using dilute acid presoaking combined with wet explosion pre-treatment and enzymatic treatment. Bioresource Technology 99(14), pp. 6602–6607. doi: 10.1016/j.biortech.2007.09.091.
 
18.
Stala-Szlugaj, K. 2018. The demand for hard coal for households in Poland and the anti-smog bill. Archives of Mining Sciences 63, pp. 701–711. doi: 10.24425/123692.
 
ISSN:1429-6675