Průmyslové využití alternativního plynného paliva II. - Spalování důlního plynu

Industrial application of alternative gas fuel II. Combustion of mining gas

výzkumná zpráva

cs

Snaha o snížení provozních nákladů vede v dnešní době stále více firem ke snižování produkce odpadů při výrobě, nebo alespoň o maximalizaci jejich využití v rámci hranic firmy. Mezi odpady vzniklými při výrobě se často nacházení i odplyny se značnou výhřevností, které byly velmi často likvidovány různými způsoby bez jakéhokoliv využití v nich chemicky vázané energie. Jako příklad lze uvést termickou likvidaci v chemickém průmyslu vznikajících odplynů na flérách nebo odvětrávání důlního plynu z uzavřených vytěžených šachet vzniklých podpovrchovou těžbou černého uhlí do ovzduší. V obou případech dochází ke znečišťování životního prostření. V prvním případě je to vznik velkého množství mnohdy značně zdraví škodlivých uhlovodíků uvolněných do atmosféry, v druhém případě je to vypouštění tisíců metrů kubických metanu s nezanedbatelnou pravděpodobností rizika výbuchu a vlivy metanu na atmosféru. Práce obsahuje zhodnocení vlivu záměny paliva na tvorbu škodlivin při využití důlního plynu jako paliva pro termickou likvidaci kalů vznikajících při výrobě celulózy. Z hodnot naměřených při garančním testu vyplývá, že při dodržení zákonem stanovených hodnot pro ostatní látky znečišťující ovzduší, především oxidu uhelnatého a uhlovodíků, pohybuje se tvorba oxidů dusíku na stejné úrovni jako při provozu na zemní plyn. S vyvinutým hořákem byla provedena měření na experimentálním zařízení. Z výsledků měření byl vytvořen jednoduchý empirický matematický model tvorby oxidů dusíku v závislosti na volených parametrech spalování. V současné době je prováděna příprava pro výpočet pomocí CFD. Výpočet by měl ověřit použitelnost modelování spalovacích procesů pomocí CFD se zaměřením na vznik škodlivin, především oxidů dusíku.

Snaha o snížení provozních nákladů vede v dnešní době stále více firem ke snižování produkce odpadů při výrobě, nebo alespoň o maximalizaci jejich využití v rámci hranic firmy. Mezi odpady vzniklými při výrobě se často nacházení i odplyny se značnou výhřevností, které byly velmi často likvidovány různými způsoby bez jakéhokoliv využití v nich chemicky vázané energie. Jako příklad lze uvést termickou likvidaci v chemickém průmyslu vznikajících odplynů na flérách nebo odvětrávání důlního plynu z uzavřených vytěžených šachet vzniklých podpovrchovou těžbou černého uhlí do ovzduší. V obou případech dochází ke znečišťování životního prostření. V prvním případě je to vznik velkého množství mnohdy značně zdraví škodlivých uhlovodíků uvolněných do atmosféry, v druhém případě je to vypouštění tisíců metrů kubických metanu s nezanedbatelnou pravděpodobností rizika výbuchu a vlivy metanu na atmosféru. Práce obsahuje zhodnocení vlivu záměny paliva na tvorbu škodlivin při využití důlního plynu jako paliva pro termickou likvidaci kalů vznikajících při výrobě celulózy. Z hodnot naměřených při garančním testu vyplývá, že při dodržení zákonem stanovených hodnot pro ostatní látky znečišťující ovzduší, především oxidu uhelnatého a uhlovodíků, pohybuje se tvorba oxidů dusíku na stejné úrovni jako při provozu na zemní plyn. S vyvinutým hořákem byla provedena měření na experimentálním zařízení. Z výsledků měření byl vytvořen jednoduchý empirický matematický model tvorby oxidů dusíku v závislosti na volených parametrech spalování. V současné době je prováděna příprava pro výpočet pomocí CFD. Výpočet by měl ověřit použitelnost modelování spalovacích procesů pomocí CFD se zaměřením na vznik škodlivin, především oxidů dusíku.

There is a growing concern in industrial productions and operations for decreasing production of waste or at least its utilisation within the premises of company. Among typical types of waste belong off gases with significant heating value that have been often disposed by means that did not make any use of their energy potential. As an example may be used thermal disposal of off gases produced in chemical industry in stack torches or ventilation of mining gas from closed mines into the atmosphere. In both cases the environment is polluted rather badly. In the first mentioned case is produced a high amount of harmful pollutants including unburned hydrocarbons (UHC), in the second case it is releasing of thousands of cubic meters of methane with a non-negligible explosion risk and atmospheric impacts. This work provides an evaluation of a fuel substitution on pollutants formation in disposal of mining gas as a fuel in thermal treatment of waste sludge from pulp production. From the data collected during guarantee test if follows that while maintaining the prescribed levels of other pollutants (CO and UHC) is the formation of nitrogen oxides at approximately the sameThere is a growing concern in industrial productions and operations for decreasing production of waste or at least its utilisation within the companys premises. Among typical types of waste belong off-gases with significant heating value that have been often disposed by means that did not make any use of their energy potential. As an example may be used thermal disposal of off-gases produced in chemical industry in stack torches or ventilation of mining gas from closed mines into the atmosphere. In both cases the environment is polluted rather badly. In the first mentioned case is produced a high amount of harmful pollutants including unburned hydrocarbons (UHC), in the second case it is releasing of thousands of cubic meters of methane with a non-negligible explosion risk and atmospheric impacts. This work provides an evaluation of a fuel substitution on pollutants formation in disposal of mining gas as a fuel in thermal treatment of waste sludge from pulp production. From the data collected during guarantee test if follows that while maintaining the prescribed levels of other pollutants (CO and UHC) is the formation of nitrogen oxides at approximately the same level as during firing of natural gas. The designed burner has been also subjected to measurements at an experimental test furnace. From the measurement results has been created a simple empirical model of nitrogen oxides formation in dependence on several parameters of the combustion process. Presently under way are preparations for a CFD (Computational Fluid Dynamics) computation of the burner. The model shall evaluate the applicability of CFD models for pollutants prediction, namely concerning nitrogen oxides.

hořák, důlní plyn,

burner, combustion,

01.11.2002

VUT Brno

VZ-EU-UPEI-2002/03

1

1–15

15