Projekt UPS-PLUS
Tytuł projektu
Optymalizacja procesu spalania i waloryzacja ubocznych produktów spalania dla wypełnienia założeń gospodarki o obiegu zamkniętym, UPS-Plus
Kierownik projektu
Sylwester Kalisz
Dr hab. inż. Prof. PŚ
Nazwa instytucji/firmy
Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki
Źródło dofinansowania
Fundacja na rzecz Nauki Polskiej
Program
TEAM-TECH Core Facility
Budżet projektu
4 259 535 zł (dofinansowanie 4 259 535 zł)
Głównym celem projektu jest stworzenie dedykowanego zespołu i portfela usług z wykorzystaniem stanowiska badawczego Core Combustion Facility dla realizacji koncepcji gospodarki o obiegu zamkniętym poprzez optymalizację procesu spalania i uzyskanie produktów ubocznych spalania, które mogą zostać zawrócone do gospodarki.
Optymalizacja procesu spalania paliw stałych niskiej jakości (np. biomasa rolna lub paliwo odpadowe) polegać będzie na ulepszaniu właściwości paliwa za pomocą dodatków ukierunkowanych na obniżenie niekorzystnych procesów żużlowania, zanieczyszczania i korozji wysokotemperaturowej palenisk oraz redukcję emisji NOx, Hg, HCl, HF i NH3. Ostatecznym celem optymalizacji jest wytworzenie określonych produktów ubocznych spalania, które mogą zostać poddane funkcjonalizacji termicznej i chemicznej dla uzyskania przydatnych materiałów wtórnych zawracanych do gospodarki, np. geomat, izolacji lub materiałów sorpcyjnych.
W projekcie waloryzacja paliw oraz optymalizacja procesu spalania wykonana zastanie przy wykorzystaniu haloizytu - glinokrzemianu o specyficznych i unikalnych własnościach fizykochemicznych. Wykorzystanie innowacyjnych addytywów na bazie haloizytu może wyraźnie złagodzić powyższe negatywne zjawiska eksploatacyjne oraz zmniejszyć nadmierne obciążenie środowiska gdyż addytywy na bazie glinokrzemianów absorbują metale lekkie tworząc związki o pożądanej wysokiej temperaturze topliwości, a także metale ciężkie, np. rtęć.
Core Combustion Facility (CCF)
1 - Moduł rusztu wibracyjnego
2 - Komora paleniskowa
3 - Radiacyjna część testowa
4 - Podgrzewana radiacyjna część testowa
5 - Kanał poziomy
6,7 - Konwekcyjna część testowa
8 - Kołnierze montażowe sondy osadczej oraz korozyjnej
9 - Lej zasypowy
10 - Zawory bezpieczeństwa
11 – Kanał pionowy
12 - Wentylator powietrza
13 - Zawory do regulacji ilości powietrza chłodzącego
14 - Przepływomierz
15 - Nagrzewnica powietrza
16 - Rozdzielacz powietrza chłodzącego
17 - Układ chłodzenia spalin
18 - Układ oczyszczania spalin
STRUKTURA PRAC PROJEKTU
-
WP 1 - OPTYMALIZACJA PROCESU SPALANIA
W ramach zadania 1 proces spalania paliw o niskiej jakości zostanie zoptymalizowany, biorąc pod uwagę nie tylko fizyczne parametry procesu, ale także i własności spalanych paliw. Zakres zadania obejmuje:
- badania wpływu modyfikacji składu spalanej mieszanki poprzez dodatek różnego rodzaju addytywów (np. minerałów z grupy glinokrzemianów) wraz z determinacją ich wpływu na intensywność zjawiska zanieczyszczania powierzchni ogrzewalnych kotła oraz ich korozji, ze szczególnym naciskiem na korozję wysokotemperaturową
- optymalizację samych parametrów procesu spalania w kierunku redukcji ilości emitowanych szkodliwych związków, zarówno gazowych, jak stałych, między innymi: Hg, NOx, HCl, NH3 czy też HF
T1.1 – Dodatki paliwowe i paleniskowe
T1.2 – Zjawisko zanieczyszczania powierzchni ogrzewalnych kotła
T1.3 - Zjawisko korozji podczas spalania niskojakościowych paliw
T1.4 - Emisja gazowych i stałych substancji szkodliwych
-
WP2 - WALORYZACJA UBOCZNYCH PRODUKTÓW SPALANIA
Optymalizacja warunków spalania niskojakościowych paliw ma na celu otrzymanie ubocznych produktów spalania (UPS) o określonych parametrach tak, aby rezultatem ich termicznej i/lub chemicznej funkcjonalizacji było wytworzenie produktu możliwego do dalszego wykorzystania gospodarczego, między innymi przez producentów geomat, materiałów izolacyjnych lub sorpcyjnych.
W ramach zadania 2 przeprowadzona zostanie wnikliwa analiza możliwości kaskadowego wykorzystania UPS przy zastosowaniu metodologii opartej między innymi o badania materiałowe dotyczące wytwarzania i/lub przetwarzania materiałów nanostrukturalnych, kompozytowych i polimerowych. Nacisk położony zostanie również na metodach usuwania NH3 z powstałego podczas spalania popiołu lotnego oraz możliwości kontrolowania emisji Hg poprzez jej mobilizację w strukturze popiołu dennego.
T2.1 - Termiczna i chemiczna funkcjonalizacja produktów ubocznych spalania
T2.2 - Usuwanie amoniaku z popiołu lotnego przy wykorzystaniu czynnika utleniającego
T2.3 - Przechwytywanie i kontrola rtęci
-
WP3 - PROOF OF CONCEPT
W ramach zadania 3 zostaną wykonane badania potwierdzające słuszność koncepcji (proof of concept) polegające na predykcji własności regranulatów na bazie polietylenu i polipropylenu wytwarzanych z niehomogenicznego strumienia surowców poużytkowych modyfikowanych ubocznymi produktami spalania (UPS) w oparciu o model na bazie sztucznych sieci neuronowych (SSN) i badania w skali technicznej.
Efektem zadania będzie technologia pozwalająca na produkcje kilku kwalifikowanych regranulatów z materiałów poużytkowych z dodatkami napełniaczy na bazie UPS-ów oraz materiałów poużytkowych na bazie UPS-ów modyfikowanych materiałami nanostrukturalnymi takimi jak haloizyt.
UŻYTECZNOŚĆ ODPADÓW
Propozycja waloryzacji ubocznych produktów spalania
Zapraszamy do przeczytania artykułu dotyczącego projektu UPS-Plus.
