Exploitation research on coke gas conditioning and its combustion in spontaneous combustion piston engine

W dokumencie Karbo, 2014, nr 3 (Stron 36-43)

Słowa kluczowe: gaz koksowniczy, oczyszczanie gazu, silnik tłokowy Keywords: coke oven gas, purification of gas, piston engine

Tablica 1 Zakres stężeń podstawowych składników gazu koksowniczego

oraz zanieczyszczeń

Table 1 The concentration range of coke oven gas basic components

and impurities

Wartość opałowa, MJ/Nm3 17,1 18,8 17,9

Zawartość zanieczyszczeń

H2S 0,05 3 1,5

Naftalen, g/100 Nm3 4 30 17

Benzol, g/Nm3 0,4 8,5 4,5

Amoniak, g/100 Nm3 0,2 0,8 0,5

uniknięcia spalania detonacyjnego (stukowego), w tym głównie obniżanie stopnia sprężania w silnikach i stosowanie ubogich mieszanek. Osobną, acz bardzo ważną kwestią, jest odpowiednie podejście do problemów technicznych jakie niesie za sobą wykorzystanie gazu koksowniczego jako paliwa w silnikach gazowych. Rozważania dotyczące zapewnienia norm czystości gazu koksowniczego celem spełnienia wygó-rowanych standardów stawianych przez producentów silników

gazowych powinny zostać ograniczone, a w ich miejsce winna pojawić się dyskusja odnośnie wprowadzenia stosownych zmian konstrukcyjnych w silnikach gazowych, tak by umoż-liwić wykorzystanie realnie dostępnego w koksowni paliwa.

Równolegle z tymi akcjami powinny mieć miejsce prace nad określeniem względnie bez kosztowych, dodatkowych operacji oczyszczania gazu koksowniczego, tj. takich, które poprzez wykorzystanie prostych, tanich i bezodpadowych metod usuwania zanieczyszczeń, zwłaszcza naftalenu, który stwarza szczególne problemy powodując zarastanie prze-wodów doprowadzających gaz, pozwolą na bezawaryjną, wysokodostępną pracę silnika gazowego zasilanego gazem koksowniczym [4].

Duże koksownie najczęściej rozwiązują problem zago-spodarowania gazu koksowniczego poprzez wykorzystanie go w kotłach, które pozwalają na generację pary wykorzy-stywanej w obiegach turbin parowych w elektrociepłowniach zlokalizowanych blisko koksowni. W tym wypadku potencjał w zakresie zagospodarowania dostępnego gazu zależy od aktualnego popytu na energię oraz innych uwarunkowań rynkowych i technicznych. Ponadto uzyskiwana cena gazu nie zawsze jest satysfakcjonująca w odniesieniu do jego wartości opałowej i innych wcześniej wspomnianych walorów. Ze względu na duże zapotrzebowanie zakładu koksowniczego na energię elektryczną oraz ciepło (chłód) interesujące wydaje się być wykorzystanie gazu, jako paliwa w kogeneracyjnym zespole prądotwórczym wytwarzającym zarówno energię elektryczną oraz ciepło. Układy tzw. CHP (Combined Heat and Power) charakteryzują się szerokim zakresem mocy elek-trycznej tj. od kilkudziesięciu kWel dla małych rozproszonych układów do kilkuset MWel. Oprócz wysokiej sprawności całkowitej układów CHP z silnikami spalinowymi przekra-czającymi często 90 %, układy te charakteryzują się ponadto niską emisją substancji szkodliwych, krótkim czasem budowy, wysoką dyspozycyjnością oraz stosunkowo niskimi nakładami inwestycyjnymi [5, 6]. Dla spalinowego silnika tłokowego, będącego podstawowym urządzeniem stosowanym w skoja-rzonych układach małej i średniej mocy istnieje możliwość pozyskania ciepła z:

– obiegu chłodzenia spalin, – obiegu chłodzenia silnika,

– obiegu chłodzenia smarnego (miski olejowej).

W klasycznych stacjonarnych silnikach gazowych, ze względu na prostotę, najbardziej rozpowszechniły się układy zasilania jednopaliwowego z zapłonem iskrowym. Zastoso-wanie dwupaliwowego układu zasilania gazem (dual-fuel) wymaga dość istotnych modyfikacji silników z zapłonem samoczynnym. Poprawna praca silnika dwupaliwowego jest uwarunkowana właściwym sterowaniem czasem wtrysku i wielkością dawki zapłonowej oleju napędowego w całym zakresie obciążeń i prędkości obrotowych silnika. Przy obecnych szerokich możliwościach elektronicznego stero-wania pracą silnika, zaprogramowanie optymalnej dawki paliwa zapłonowego ze względu na osiągi silnika i spełnienie norm środowiskowych jest możliwe, jednak przy pewnych ograniczeniach. Charakterystyki spalania oleju napędowego i spalania gazu różnią się między sobą, wobec czego aby uzyskać wymagany poziom czystości spalin wybiera się kom-promis pomiędzy możliwymi do uzyskania osiągami silnika i emisją zanieczyszczeń. Zależność ilości oleju napędowego i gazu ze względu na utrzymanie optymalnych parametrów pracy i minimalnej emisji zanieczyszczeń spalin jest ustala-na podczas badań silnika dla całego zakresu obciążeń. Dla każdego typu silnika gazowego określa się osobny program dawkowania ilości gazu i oleju napędowego. Właściwy do-bór komponentów instalacji zasilania gazowego i sposobu ich zamontowania wymaga przeprowadzenia prób silnika na stanowisku badawczym.

Badania eksploatacyjne silnika gazowego na koksowni W ramach prac badawczych przygotowane zostało sta-nowisko do testów eksploatacyjnych silnika tłokowego o za-płonie samoczynnym JOHN DEERE o mocy mechanicznej 50 kW zasilanego gazem koksowniczym. Stanowisko to, zlokalizowane zostało w Koksowni Jadwiga należącej do Kombinatu Koksochemicznego Zabrze SA (obecnie JSW KOKS SA), co zapewniało stały dostęp do gazu koksowni-czego i pozwalało na przeprowadzenie badań w warunkach rzeczywistych. Stanowisko do badań, przedstawione na ry-sunku 1, obejmowało następujące elementy:

– silnik JOHN DEERE o zapłonie samoczynnym sprzę-żony z generatorem prądu zmiennego firmy Marelli MJL200SA4 o mocy wyjściowej 32 kW,

Rys. 1. Stanowisko badawcze do testów pilotażowych silnika gazowego Fig. 1. The research stand for pilot testing of the gas engine

– układ przygotowania gazu koksowniczego, skruber do usuwania naftalenu wraz z filtrami wstępnymi i osprzętem dodatkowym,

– system podawania gazu do silnika wraz z zaworem z płynną regulacją przypływu gazu sterowanym silni-kiem krokowym,

– panel operatorski sterownika RGK60 firmy LOVATO ELECTRIC,

– zestaw grzałek oporowych do odbioru wytworzonej energii elektrycznej,

– aparatura kontrolno-pomiarowa i osprzęt dodatkowy wraz z układem automatycznego odcinania dopływu gazu na wypadek sytuacji awaryjnych.

Po wstępnych próbach rozruchowych zespołu silnik – ge-nerator elektryczny przeprowadzono kilkugodzinne badania wstępne pracy silnika mające na celu dobór składu paliwa, w szczególności optymalizację udziału gazu koksownicze-go w gazowej mieszance paliwowej (olej napędowy – gaz koksowniczy) pod kątem minimalizacji ilości zużywanego strumienia oleju napędowego. Testowano pracę silnika przy różnych nastawach silnika krokowego, co pociągało za sobą zróżnicowany udział gazu koksowniczego w paliwie kiero-wanym do silnika. Wykonano pomiary zużycia oleju napędo-wego i gazu koksowniczego przy poszczególnych nastawach silnika krokowego oraz wyliczono podział strumienia energii chemicznej dostarczanej do silnika na pochodzący z oleju i z gazu. Pomiary i obliczenia wykonano dla dwóch różnych średnic dyszy wlotowych powietrza, przez które dozowany jest gaz koksowniczy do silnika. Otrzymane wyniki pomiarów zestawiono w tablicy 2 (ON-olej napędowy, GK-gaz koksow-niczy, K-nastawa silnika krokowego).

Na podstawie uzyskanych wyników pomiarów (tabl. 2) w dalszych badaniach silnika postanowiono wykorzystać dyszę wlotu powietrza o średnicy 22,3 mm, która pozwala na otrzymanie niższego strumienia oleju napędowego (dawki zapłonowej) zapewniającego stabilną pracę silnika i uzyskanie

Tablica 2 Zestawienie wyników pomiarów i obliczeń udziału energetycznego oleju napędowego i gazu koksowniczego

w mieszance paliwowej silnika dwupaliwowego o zapłonie samoczynnym

Table 2 Summary of the measurements results and calculations of the energy share between diesel oil

and coke oven gas in the fuel mixture for dual fuel engine with compression ignition Paliwo

Dysza 27,1 mm Dysza 22,3 mm

Udział energetyczny

ηel

Udział energetyczny

ηel

ON, % GK, % ON, % GK, %

Olej napędowy, 32 kW 100 32,1 100 31,4

ON + GK 10K, 32 kW 88,8 11,2 31,8 87,8 12,2 31,2

korzystniejszych współczynników wydajności elektrycznej zwłaszcza przy obniżonym obciążeniu. W kolejnym etapie badań przeprowadzono serię pomiarów składu spalin emito-wanych z silnika dla różnych udziałów gazu w mieszance pa-liwowej oraz przy zmiennym obciążeniu wytwarzania energii elektrycznej. Wyniki przedstawiono w tablicy 3. Do pomiaru składu spalin wykorzystano system mobilnych analizatorów firmy SIEMENS ULTRAMAT 23 i OXYMAT 61, dodatkowo do pomiarów stężenia wodoru wykorzystano analizator firmy SICK. Układy pomiarowe analizatorów podłączone były do komputera, co pozwoliło w sposób ciągły rejestrować wyniki pomiarów. Uśrednione wskazania stężeń poszczególnych składników spalin, wraz z wyliczonymi wskaźnikami emisji w oparciu o objętość spalin (wyznaczoną w programie Chem-Cad przedstawiono w tablicy 3.

Obserwacje poczynione podczas przeprowadzonych badań wstępnych silnika oraz otrzymane wyniki przeprowadzonych pomiarów zostały wykorzystane dla przygotowania prób pracy silnika non – stop. Poniżej podano przyjęte założenia do przeprowadzenia tych testów:

– próba non – stop powinna trwać minimum 36 godzin, – przyjęto optymalną nastawę silnika krokowego 60

kroków jako optymalną dla pracy silnika gazowego i wynikający stąd skład paliwa i stosunek olej napę-dowy / gaz koksowniczy,

– w testach wykorzystano dyszę dolotową powietrza o średnicy 22,3 mm,

– testy non – stop prowadzone będą zarówno pod pełnym obciążeniem silnika jak i przy obniżonym obciążeniu, – przyjęto, że stosunek oleju napędowego, do zraszania skrubera w układzie wymywania naftalenu z gazu kok-sowniczego, do gazu koksowniczego będzie zawierał się w granicach 1-4 (dm3/Nm3 GK),

– zużyty olej napędowy wycofywany z układu wymywa-nia naftalenu z gazu koksowniczego dodawany będzie do oleju spalanego w silniku, jako dawka zapłonowa.

Skład spalin Wyniki pomiarów składu spalin silnika dwupaliwowego

napędzanego gazem koksowniczym

Table 3 The results of the composition measurements of the exhaust gas

dual fuel engine fueled with coke oven gas

Przeprowadzono cztery testy pracy ciągłej silnika gazowe-go o zapłonie samoczynnym napędzanegazowe-go gazem koksowni-czym, dwa przy pełnym obciążeniu agregatu prądotwórczego 32 kW oraz dwa przy niepełnym obciążeniu: 23 kW (ok.

70 %) i 21,5 kW (ok. 67 %). Dla określenia pobieranej dawki zapłonowej oleju, pod koniec każdego z testów non – stop, wykonywano pomiar zużycia oleju napędowego przy tych samych parametrach pracy jak podczas testu. W tym celu odłączano przelewowy przewód paliwowy podający olej z baku do układu wtryskowego i przekładano go do cylindra miarowego wypełnionego olejem napędowym. Na czas po-miaru silnik pobierał dawkę zapłonową oleju z cylindra, co

Test 1

Pełne obciążenie Test 2

Pełne obciążenie Test 3

72 % obciążenia Test 4 67 % obciążenia

Moc elektryczna, kW 32 32 23 21,5

Czas trwania testu, h 48 72 48 67

Średnia strumień ON cyrkulującego w skruberze, dm3/h 39,5 20,2 20,5 12,5

Stosunek ON/GK w skruberze, dm3/Nm3 2,7 1,4 1,5 1,0

Strumień ON do odświeżenia w skruberze, dm3/h (do silnika) 1 0,5 0,5 0,5

Strumień GK podawany do silnika, Nm3/h 14,9 14,3 13,9 12,0

Strumień energii chemicznej z GK, moc MJ/h 268,2 257,4 250,2 216,0

Oszacowany strumień ON, jako dawki zapłonowej, dm3/h 2,9 2,7 0,7 0,5

Strumień energii chemicznej z ON, moc MJ/h 102,3 95,9 25,2 17,8

Suma strumień energii chemicznej w paliwie, moc MJ/h 370,5 353,3 275,4 233,8

Udział energii w mieszance paliwa ON/GK 28 / 72 27 / 73 9 / 91 7,6 / 92,4

Sprawność elektryczna układu silnik / generator, % 31,1 32,6 29,8 33,1

Dawka zapłonowa ON, dm3 ON/Nm3 Gk 0,19 0,19 0,05 0,04

Dawka zapłonowa ON, dm3 ON/100Nm3 Gk 19,3 18,8 5,1 4,0

Dawka zapłonowa ON, kg ON/kg GK 0,353 0,345 0,093 0.076

Tablica 4 Podstawowe dane ruchowe pracy silnika dwupaliwowego oraz wyniki otrzymane podczas testów non – stop

Table 4 Basic experimental data of dual fuel engine and the results obtained during the tests non – stop

w prosty sposób za pomocą stopera umożliwiało precyzyjne określenie ilości pobieranego do zapłonu oleju napędowego.

Dane tych testów oraz wyniki obliczeń zestawiono w tablicy 4.

Wymywanie naftalenu z gazu koksowniczego Przed wykorzystaniem gazu koksowniczego, jako paliwa w silniku tłokowym powinien on być poddany procesowi usuwania naftalenu, który stanowi bardzo uciążliwe zanie-czyszczenie gazu koksowniczego. W zależności od różnych uwarunkowań jego zawartość w gazie wynosi 0,05–0,3 g/m3. Z powodu skłonności do resublimacji osadza się on w prze-wodach gazowych, armaturze sterującej i w mieszalnikach do wytwarzania mieszaniny gaz koksowniczy – powietrze, powodując ograniczenie ich drożności, trudności w optymal-nym sterowaniu przygotowaniem mieszanki, a w skrajnych przypadkach może nastąpić zablokowanie przepływu gazu.

We współpracy Instytutu Chemicznej Przeróbki Węgla w Zabrzu oraz firmy NGV Autogas Sp. z o.o. z Krakowa opracowana została metoda dodatkowego oczyszczania gazu koksowniczego przez absorpcję zanieczyszczeń olejem napędowym w skruberze. Metoda ta pozwala usunąć z gazu koksowniczego zanieczyszczenia takie jak naftalen i po-chodne, cząstki smoliste oraz ewentualne zanieczyszczenia pyłowe. W celu sprawdzenia przyjętej koncepcji zbudowano prosty układ badawczy do oczyszczania gazu w skruberze i przeprowadzono testy wstępne na koksowni posiadającej tradycyjny układ usuwania zanieczyszczeń węglopochodnych, zawartych w gazie koksowniczym. Układ ten charakteryzuje się stosunkowo niską sprawnością, a także nie posiada insta-lacji odsiarczania. W skład układu badawczego wchodziły:

– skruber, w którym czynnikiem obiegowym był olej napędowy,

– dwa wstępne filtry mechaniczne z wypełnieniem wykonanym z siatek metalowych połączonych szere-gowo-równolegle,

– pompa obiegu oleju napędowego,

– osprzęt dodatkowy: licznik gazowy, przepływomierze, manometr itp.

Przeprowadzona została seria badań nad wymywaniem naftalenu z gazu koksowniczego za pomocą oleju napędowego w skruberze, przy różnych parametrach procesowych. Badania połączone były z testami eksploatacyjnymi silnika gazowego.

Wyniki otrzymane podczas testów wstępnych przedstawiono w tablicy 5.

Pozytywne wyniki badań nad usuwaniem naftalenu uzyskane w skruberze wykorzystywanym do przygotowania gazu do testów pilotażowych silnika pozwoliły zaprojektować i wybudować profesjonalną instalację demonstracyjną o wy-dajności ok. 50 Nm3/h gazu koksowniczego.

Instalacja demonstracyjna oczyszczania gazu składa się z dwóch połączonych ze sobą cylindrycznych aparatów o wysokości 4 m, które pełnią role skrubera oraz wymiennika ciepła. Skruber zasilany jest gazem koksowniczym doprowa-dzanym z instalacji usuwania związków węglopochodnych na koksowni. Jest to cylindryczna wieża składająca się ze zbiornika oleju procesowego oraz dwóch oddzielonych od siebie dystrybutorem wypełnień. Gaz trafia do skrubera u jego podstawy tuż nad lustrem oleju procesowego, gdzie spotyka się ze strumieniem oleju podawanym ze spryskiwacza, umieszczonym powyżej wlotu gazu. Głównym elementem aparatu, który służy wydłużeniu czasu przebywania gazu oraz rozwinięciu powierzchni kontaktu, a przez to zintensy-fikowaniu wymiany masy pomiędzy olejem i gazem są dwa złoża pierścieni Białeckiego. Olej procesowy używany do oczyszczania gazu kierowany jest za pomocą pompy na szczyt kolumny gdzie poprzez dysze zapewniane jest równomierne orosienie górnej części złoża. Dystrybutor umieszczony po-między złożami utrzymuje odpowiedni rozkład orosienia na dolnym wypełnieniu. Olej cyrkulujący w instalacji w trakcie każdego cyklu poddawany jest oczyszczeniu na zestawie fil-trów oraz schłodzeniu na chłodnicy płytowej. Oczyszczony gaz przed wyjściem z aparatu zostaje przepuszczony przez demister celem usunięcia mgieł porwanych ze strumieniem gazu. Oczyszczony w skruberze gaz następnie kierowany jest do wymiennika ciepła, w którym następuje jego ostateczne kondycjonowanie. Wymiennik ciepła konstrukcyjnie przy-pomina chłodnicę płaszczowo-rurową (gaz w rurkach) z tym wyjątkiem, iż zastosowano tu dodatkowy film wodny, który

Tablica 5 Wyniki badań wstępnych usuwania naftalenu z gazu koksowniczego za pomocą uproszczonego układu badawczego

Table 5

The results of the preliminary studies of naphthalene removing from coke oven gas by the simplified test system

Pomiar 1 Pomiar 2 Pomiar 3 Pomiar 4 Pomiar 5 Pomiar 6

Przepływ gazu, Nm3/h 20 15 10 14,9 14,3 13,9

Zaw. naftalenu w gazie końcowym, g/100 Nm3 22,16 19,14 29,36 26,43 32,12 21,65

Zaw. naftalenu po separatorze, g/100 Nm3 7,45 6,12 8,25 8,31 8,83 6,91

Zaw. naftalenu po skruberze, g/100 Nm3 0,4 0,8 1,1 0,6 0,9 0,7

pokrywa ścianki rurek po stronie gazu (woda procesowa). Cyr-kulujący strumień wody procesowej zapewnia stałą grubość warstwy filmu wodnego, pokrywającego powierzchnię rurek.

Film ten ma na celu ochronę chłodnicy przed zarastaniem.

Wieża chłodnicy gazu jest zatem zaopatrywana z dwóch osobnych i niemieszających się źródeł wody. Jednym jest czysta woda chłodnicza, która kierowana jest od przestrzeni płaszczowej wymiennika i stanowi pierwotne medium od-bioru ciepła z gazu, drugim natomiast jest woda procesowa zraszająca powierzchnię wewnętrzną rurek. Oczyszczony i ochłodzony gaz spełnia standardy jakościowe stawiane przez producentów silników tłokowych, co zapewnia możliwość bezproblemowego zasilania silników tłokowych paliwem gazowym celem kogeneracji ciepła i energii elektrycznej.

W przypadku wykorzystania silnika gazowego o zapłonie sa-moczynnym olej napędowy może być stosowany jako dawka zapłonowa, niezbędna do pracy silnika. Schemat instalacji do doczyszczania gazu koksowniczego przedstawiono na rysunku 2. Instalacja demonstracyjna do usuwania naftalenu z gazu koksowniczego stanowi kompaktowy, mobilny obiekt z nowoczesnym komputerowym systemem sterowania i zbie-rania danych doświadczalnych. Instalacja może być także wykorzystywana do oczyszczania innych gazów procesowych z zanieczyszczeń smolistych np. gazu ze zgazowania węgla lub biomasy.

Instalacja zamontowana została w Koksowni Częstochowa Nowa, gdzie przeprowadzona została seria badań w warun-kach rzeczywistych. Po rozruchu technologicznym instalacji sprawdzono prawidłowość działania wszystkich elementów układu sterowania. Następnie przeprowadzono badania ab-sorpcji naftalenu z gazu koksowniczego z wykorzystaniem oleju napędowego oraz dodatkowo, jako absorbent stoso-wano olej płuczkowy, świeży i zużyty, zawierający benzol po absorpcji w płuczce benzolowej. Przepływ gazu koksow-niczego podczas serii testów utrzymywano na jednakowym poziomie natomiast ilość cyrkulującego oleju absorbującego zmieniano w zakresie od 202 do 52 kg/h. Pobierano próbki gazu koksowniczego do tedlarów analizując skład podsta-wowy gazu wraz z zawartością związków siarki jak również na płuczki ze schłodzonym w kriostacie izopropanolem do analizy zawartości naftalenu, benzenu i toluenu. Próbki do analizy pobierano przed skruberem oraz po procesie absorpcji w skruberze. Wyniki analiz gazów pobranych podczas I serii testów przedstawiono w tablicy 6, warunki prowadzonych testów, z olejem napędowym, jako absorbentem, pokazano w tablicy 7.

Rys. 2. Schemat instalacji demonstracyjnej skrubera do wymywania naftalenu z gazu koksowniczego Fig. 2. Schema of the demonstration scrubber plant for washing of naphthalene from coke oven gas

Tablica 6 Wyniki analizy gazu koksowniczego podczas testów wymywania naftalenu, absorbent: olej napędowy

,

Table 6

The results of coke oven gas analysis during tests of naphthalene removing, absorbent: diesel oil Składnik gazu Udział objętościowy

przed skruberem, % Udział objętościowy za skruberem, %

H2 60,21 60,73

o2 0,21 0,06

N2 1,99 1,46

Co 5.78 5,75

CH4 25,66 25,71

Co2 1,44 1,46

C2H4 1,81 1,81

C2H6 0,92 0,93

C3H8 0,06 0,06

C3H6 0,20 0,20

H2S 0,2623 0,2523

CoS 0,0017 0,0170

CH3SH 0,0000 0,0000

Związki aromatyczne g/Nm3 Test 1 g/Nm3 Test 2 g/Nm3 Test 3 g/Nm3 Test 4 g/Nm3

Naftalen 0,134 0,0 0,0 0,0 0,0

benzen 4,13 3,53 3,06 3,95 3,24

Toluen 0,54 0,32 0,34 0,31 0,33

Praca wykonana w ramach projektu kluczowego nr POIG.01.01.02-24-017/08 „Inteligentna koksownia spełniająca wymagania najlepszej dostępnej techniki” dofinansowanego z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.

Podsumowanie

Przeprowadzone testy eksploatacyjne spalania oczyszczo-nego gazu w silniku potwierdziły możliwość wykorzystania gazu, jako źródła energii chemicznej dla silnika z zapłonem samoczynnym. Badania dostarczyły również szeregu istotnych danych, które pozwoliły zoptymalizować niektóre parame-try technologiczne pracy silnika m.in. dobór dyszy wlotu powietrza do silnika oraz wielkości dawki zapłonowej oleju pod kątem stabilnej pracy zespołu prądotwórczego, a także minimalizacji strumienia oleju napędowego. Z uzyskanych wyników badań wynika korzystny wpływ pracy silnika pod zmniejszonym obciążeniem, kiedy dawka zapłonowa oleju napędowego spada przy obciążeniu 21 kW (66 % obciążenia maksymalnego) nawet do poziomu 5 %, przy spadku spraw-ności elektrycznej o 5 pkt. % (z 32 % przy maksymalnym obciążeniu do wartości 27 %). Potwierdzone to zostało w testach pracy non – stop, kiedy przy pełnym obciążeniu dawka zapłonowa wynosiła ponad 25 % a przy obciążeniu na poziomie 70 % mocy wielkość dawki spadła do poniżej 10 %, przy zachowaniu sprawności energetycznej na tym samym poziomie. Korzystne są także współczynniki emisji substancji szkodliwych. Zawartość innych zanieczyszczeń może być jeszcze obniżona poprzez dodatkowe zabiegi np.

recyrkulację spalin. Z uwagi na wysoką zawartość siarki nie ma możliwości stosowania katalizatora w układzie dopalania spalin. Przeprowadzone badania potwierdziły przydatność silników o zapłonie samoczynnym, które w stosunku do silników iskrowych wykazują zalety takie jak:

– wyższa sprawność energetyczna, – prostsza obsługa,

– bardziej trwałe podzespoły, dłuższy okres eksploatacji, – niższe nakłady na materiały eksploatacyjne i przeglądy, – większa tolerancja na jakość paliwa,

– wykorzystanie jako dawki zapłonowej zużytego oleju napędowego stosowanego do wymywania naftalenu, – niższa cena zakupu agregatu.

Tablica 7 Dane testów z olejem napędowym

Table 7 Data of tests with diesel oil

Test 1 Test 2 Test 3 Test 4

Przepływ gazu, Nm3/h 44 44 44 44

Ilość oleju w cyrkulacji, kg/h 202 125 76 52

Jedynym mankamentem może być konieczność stosowa-nia dawki zapłonowej drogiego oleju napędowego. Możliwa jest jednak minimalizacja wielkości tej dawki do poziomu nawet 5 % jak również stosowanie tańszych zamienników oleju napędowego np. biodiesla.

Zaproponowana metoda usuwania naftalenu poprzez wy-mywanie olejem napędowym w skruberze stanowi skuteczną metodę oczyszczania gazu koksowniczego przed skierowa-niem go do silnika tłokowego. Wstępne testy usuwania nafta-lenu w skruberze wykazały, że możliwe jest to tylko na drodze absorpcji z olejem napędowym. Testy wykazały możliwość ok.

trzykrotnego obniżenia zawartości naftalenu w gazie koksow-niczym (z poziomu ponad 0,2 g/Nm3 do poziomu 0,06 g/Nm3).

Wykazana efektywność może być akceptowana dla procesu oczyszczania gazu koksowniczego mającego stanowić paliwo dla silnika gazowego. Ponadto zastosowanie mechanicznego filtra wstępnego zwiększa skuteczność oczyszczania. Badania

Wykazana efektywność może być akceptowana dla procesu oczyszczania gazu koksowniczego mającego stanowić paliwo dla silnika gazowego. Ponadto zastosowanie mechanicznego filtra wstępnego zwiększa skuteczność oczyszczania. Badania

W dokumencie Karbo, 2014, nr 3 (Stron 36-43)