Mariusz FILIPOWICZ, Magdalena DUDEK, Agnieszka KRÓLICKA, Andrzej RANIAK, Alicja RAPACZ-KMITA
Initial research on optimizing the biomass fuel combustion process in low-power boilers
Abstract
There exists a significant potential of unused biomass in Poland – consisting mostly of post-harvest straw. According to EU regulations, Poland has to reduce its CO2emission and increase the share of renewable energy in the energy mix. These obligations can be partly met by a widespread use of biomass in individual and small, local grid heating systems. This can be achieved through the introduction to the market of new, highly efficient biomass boilers, or by upgrading the existing ones to achieve higher combustions standards. This is a very important issue for the environmental policy in Poland.
The article presents the results of an initial research on optimising the straw combustion process with respect to its use as fuel in dedicated biomass boilers. Heat effects that occur during combustion were investigated using the thermal analysis methods (DTA, TG). Composition of the emitted gaseous combustion products was examined. Changes in the phase composition of ashes obtained from burning of biomass fuel were determined with the use of XRD analysis. Observation of the morphological structure of the ashes was conducted with the use of the scanning microscopy technique. The influence of inlet air temperature and fuel humidity was assessed. Initial results of the conducted studies show the need for an algorithm controlling the biomass combustion processes for a wide range of biomass fuels. Such an algorithm should be applied in combustion control systems to increase the energy efficiency and environmental performance of biomass heating systems.
KEY WORDS: biomass, straw, boiler, ashes, chemical composition
Mariusz FILIPOWICZ, Magdalena DUDEK, Agnieszka KRÓLICKA, Andrzej RANIAK, Alicja RAPACZ-KMITA
Wstêpne badania nad optymalizacj¹ procesu spalania paliw pochodzenia biomasowego
w kot³ach o ma³ej mocy
Streszczenie. W Polsce istnieje znaczny, niewykorzystany potencja³ energetyczny biomasy. Istot- nym jego sk³adnikiem jest s³oma. Z kolei Polska jest zobowi¹zana do redukcji emisji CO2oraz zwiêkszenia udzia³u energii odnawialnej w ca³kowitej produkcji energii. Z zobowi¹zañ tych mo¿na po czêœci wywi¹zaæ siê przez stosowanie na szersz¹ skalê biomasy w indywidualnych czy lokalnych systemach ciep³owniczych. Mo¿na to osi¹gn¹æ przez opracowanie konstrukcji i wprowadzenie na rynek jednostek efektywnie spalaj¹cych biomasê. Mo¿liwe to jest tak¿e przez opracowanie efektywniejszych sposobów spalania dla istniej¹cych i pracuj¹cych u u¿ytkowników jednostek.
W artykule zostan¹ przedstawione wyniki wstêpnych badañ nad optymalizacj¹ procesu spalania s³omy pod k¹tem wykorzystania jej jako paliwa w kot³ach energetycznych. Meto- dami analizy termicznej (DTA,TG) zbadano efekty cieplne zachodz¹ce podczas spalania próbek s³omy. W trakcie tych badañ dokonano równie¿ analizy sk³adu wydzielaj¹cych siê produktów gazowych. Zmiany sk³adu fazowego otrzymanych popio³ów ze spalania paliwa biomasowego okreœlono metod¹ rentgenowskiej analizy dyfrakcyjnej XRD. Obserwacji bu- dowy morfologicznej popio³ów dokonano metod¹ mikroskopii skaningowej. Na podstawie tych badañ stwierdzono, ¿e jednym z czynników determinuj¹cych zmiany sk³adu fazowego, czy budowy morfologicznej popio³ów s¹ warunki spalania (np. temperatura powietrza do- starczanego do spalania) oraz w³aœciwoœci paliwa (np. wilgotnoœæ). Wstêpne wyniki prze- prowadzonych badañ jednoznacznie wskazuj¹ na znaczny wp³yw wymienionych czynników na przebieg procesu spalania, potwierdzaj¹c koniecznoœæ opracowania za³o¿eñ algorytmu sterowania procesem spalania. Algorytm taki zosta³by zaimplementowany w sterownikach dla efektywnych energetycznie i ekologicznie kot³ów na biomasê.
S£OWA KLUCZOWE: biomasa, s³oma, kocio³, popió³, sk³ad chemiczny
