Zrównoważone źródła energii w procesach metalurgicznych i energetycznych

Streszczenie:

Przeprowadzono ocenę możliwości wykorzystania paliw zastępczych – karbonizatów z biomasy i odpadów (RDF, zrębka drzewna, koksik z biogazowni) – w procesach metalurgicznych oraz analizę możliwości wytwarzania wodoru ze zgazowania biomasy i odpadów. Uwzględniono również potencjalne zastosowanie paliw zastępczych w procesach energetycznych, w szczególności w spalaniu, współspalaniu oraz produkcji gazowych nośników energii stanowiących alternatywę dla gazu ziemnego. Badania prowadzono w skali laboratoryjnej i półtechnicznej przy użyciu instalacji do spiekania rud żelaza oraz aparatury do analiz termograwimetrycznych i pieca rurowego będącego na wyposażeniu Laboratorium Metalurgii Wodorowej Górnośląskiego Instytutu Technologicznego należącego do Sieci Badawczej Łukasiewicz.

W części poświęconej spiekaniu rud żelaza wykazano, że możliwe jest częściowe zastąpienie koksiku paliwami alternatywnymi, przy czym ich wpływ na parametry procesu oraz jakość spieku zależy od właściwości paliwa. Najkorzystniejszym zamiennikiem okazał się koksik z biogazowni, który z udziałem masowym 25 % pozwala na zwiększenie wydajności oraz ograniczenie emisji tlenków azotu. Karbonizat ze zrębki może być stosowany maksymalnie do wartości 10 % udziału masowego, natomiast karbonizat z RDF wykazuje istotne ograniczenia technologiczne i środowiskowe.

Opracowano zerowymiarowy model matematyczny zgazowania paliw stałych oraz wykonano analizy TGA/DTG, kinetyki rozkładu i modelowanie procesu wytwarzania wodoru. Stwierdzono, że atmosfera pary wodnej znacząco zwiększa udział wodoru w gazie syntezowym, którego wydajność wytwarzania osiąga maksimum w zakresie temperatury 700–850 °C. RDF wykazuje najwyższy potencjał produkcji wodoru, lecz generuje dużą ilość pozostałości stałej. Testy wstępne procesu pirolizy w skali laboratoryjnej wykazały istotne ograniczenia aparaturowe związane z intensywnym powstawaniem produktów smołowych.

Wyniki projektu potwierdzają, że paliwa zastępcze są realną alternatywą dla paliw kopalnych zarówno w metalurgii, jak i energetyce, a wodór pochodzący z odpadów i biomasy może odgrywać kluczową rolę w dekarbonizacji przemysłu.

Słowa kluczowe: spiekanie rud żelaza, paliwa zastępcze, RDF, biomasa, karbonizat, zgazowanie, produkcja wodoru, termograwimetria, kinetyka reakcji, syngaz, emisja zanieczyszczeń

Pełny dostęp do artykułu przysługuje wyłącznie prenumeratorom czasopisma. Osoby nieautoryzowane nie mają możliwości pobrania dokumentu. Zachęcamy do zakupu prenumeraty [1] w wersji papierowej lub elektronicznej, która umożliwi Państwu korzystanie w pełni z archiwum czasopisma.