We realized the first project financially supported by the European Union under the European Regional Development Fund entitled „Study of low emission combustion technology of gaseous fuels (low-, medium- and high- calorific) containing high hydrocarbons and C_XH_YN_Z, N_XH_Y, C_XH_YS_Z types compounds based on the modified HiTAC volumetric combustion technology”.

The project financially supported by the National Centre for Research and Development and European Union under the European Regional Development Fund

W dniu 31.10.2016 roku zostało zarejestrowane w Urzędzie Patentowym Rzeczpospolitej Polskiej zgłoszenie patentowe Spółki ICS o numerze P.419300 na wynalazek pod tytułem: Inżektorowa lanca paliwowa.

Zaprojektowana inżektorowa lanca paliwowa cechuje się specjalnym rozwiązaniem technicznym. Wyposażona jest w inżektor, w którym powietrze napędowe doprowadzane jest do komory mieszalnika powietrza napędowego i gazu syntetycznego, przez otwory umieszczone pod odpowiednim kątem do osi lancy paliwowej. Taką budowę inżektora charakteryzuje nowatorskie rozwiązanie, ponieważ jest ona pozbawiona elementu w postaci przewodu cylindrycznego umieszczonego w strumieniu przepływającego paliwa, na którym może dochodzić do kondensacji związków smolistych lub osadzania pyłu (często występującego w paliwach stosowanych w układach przemysłowych) zawartych w syngazie, a w konsekwencji do blokowania przepływu.

Zgłoszenie powstało dzięki badaniom prowadzonym w trakcie realizacji przez Spółkę ICS projektu pt. „Opracowanie niskoemisyjnej technologii spalania paliw gazowych (nisko-, średnio- i wysokokalorycznych) zawierających węglowodory wyższe oraz związki typu C_XH_YN_Z, N_XH_Y, C_XH_YS_Z przy zastosowaniu technologii opartej na zmodyfikowanej metodzie spalania objętościowego HiTAC”, dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach III konkursu programu INNOTECH.

Projekt współfinansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju oraz Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego

W ramach prowadzonego projektu powstały następujące publikacje, których lista została przedstawiona poniżej.

1. Szewczyk D., Ślefarski R., Jankowski R.: Badania procesu spalania paliw gazowych zawierających węglowodory wyższe oraz azot cząsteczkowy w technologii Strefowego Spalania Objętościowego (ZVC – Zonal Volumetric Combustion),;
   Artykuł ukazał się w dniu 10.01.2017 r.
   
   Streszczenie
   W artykule przedstawiono wyniki badań procesu spalania gazów syntezowych zawierających węglowodory wyższe oraz związki mające związany azot cząsteczkowy przy zastosowaniu technologii strefowego spalania objętościowego (ZVC – Zonal Volumetric Combustion). Celem tych badań było określenie czy opracowana technologia ZVC może być stosowana do do spalania gazu syntezowego zawierającego benzen i pirydynę (jako reprezentację substancji smolistych oraz paliwowych związków zawierających cząsteczki azotu), jak również amoniak, bez wpływu, na jakość prowadzonego procesu spalania, w szczególności na emisję związków szkodliwych.
   Wykazano, że wpływ węglowodorów wyższych oraz związków zawierających azot cząsteczkowy (Ni) zawartych w paliwie na emisję NO_X, CO oraz C_XH_Y w technologii ZVC jest pomijalny dla gazu syntetycznego o małej zawartości cząstek Ni. Zwiększenie udziału związków zawierających azot cząsteczkowy (Ni) w paliwie ma zauważalny wpływ, zwłaszcza na emisję NO_X. W technologii ZVC, także ilość dostarczanego powietrza pierwotnego ma dominujący wpływ na emisję NO_X. Największa emisję NOX zaobserwowano dla paliw zawierających pirydynę i benzen dla przypadku z największym współczynnikiem nadmiaru powietrza pierwotnego, dla którego przeprowadzono badania. Najniższą wartość współczynnika konwersji składników Ni do NO_X otrzymano dla wysokokalorycznego gazu syntezowego. Nawet w przypadku dużej zawartości węglowodorów wyższych w paliwie nie zaobserwowano emisji sadzy oraz CO w gazach spalinowych.
2. Ślefarski R., Szewczyk D., Jankowski R., Gołębiewski M.: Badania eksperymentalne procesu spalania paliw gazowych zawierających azot cząsteczkowy w nowej nisko emisyjnej technologii Strefowego Spalania Objętościowego (ZVC – Zonal Volumetric Combustion),;
   Artykuł zostanie wygłoszony na konferencji INFUB-11 w Portugalii w dniu 21.04.2017 r.
   
   Streszczenie
   W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych przy zastosowaniu innowacyjnej technologii strefowego spalania objętościowego (ZVC – Zonal Volumetric Combustion), pozwalającej obniżyć emisję związków toksycznych (głównie NO_X, CO i C_XH_Y) powstających w procesie spalania paliw gazowych w przemysłowych systemach spalania. W technologii ZVC, spalanie objętościowe paliwa odbywa się w dwóch strefach: w strefie redukcyjnej oraz strefie utleniającej.
   W celu obniżenia emisji tlenków azotu powstających według mechanizmu termicznego, zminimalizowano wewnętrzną recyrkulację spalin między strefami. Uzyskanie odmiennych warunków procesu spalania w poszczególnych strefach było możliwe dzięki zastosowaniu nowego podejścia, do właściwego projektowania kształtu komory spalania oraz konfiguracji dysz dla wielostopniowego wtrysku powietrza oraz paliwa.
   Podczas testów, zbadano kilka paliw o różnym składzie chemicznym, również te o niskiej wartości opałowej, takich jak biogaz, gaz syntezowy i gaz odpadowy. Wartość opałowa badanego paliwa była w zakresie od 35,8 MJ/m³ (dla metanu) do 3,2 MJ/m³ (dla gazu syntezowego). Moc cieplna komory podczas eksperymentów była utrzymywana na stałym poziomie i wynosiła 100 kW. Badania eksperymentalne obejmowały wpływ związków zawierających azot cząsteczkowy w paliwie (jak amoniak czy pirydyna) na całkowitą emisję NOX, jak również wpływ węglowodorów wyższych (benzenu) na emisję CO, C_XH_Y oraz powstawanie sadzy. Stwierdzono, że najlepszy – najmniejszy – współczynnik konwersji (CF – Conversion Factor), który opisuje ilość tlenków azotu, w stosunku do ilości związków azotu w paliwie, uzyskano dla przypadku z najmniejszym współczynnikiem nadmiaru powietrza pierwotnego. Wartość współczynnika CF zmniejszała się wraz ze zwiększaniem ilości związków zawierających azot cząsteczkowy w badanych paliwach. Stwierdzono również, że dla tej samej ilości azotu cząsteczkowego zawartego w paliwie, ale reprezentowanego przez różne związki chemiczne, emisja NO_X jest zmienna (otrzymano większą wartość emisji dla pirydyny niż amoniaku). Nawet w przypadku testu z małą ilością powietrza pierwotnego (dla współczynnika nadmiaru powietrza pierwotnego równego 0,1) mierzona emisja CO, C_XH_Y wynosiła poniżej 5 ppm. Ponadto, dla wszystkich badanych paliw i różnych parametrów operacyjnych, nie zaobserwowano emisji sadzy.

Projekt współfinansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju oraz Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego

Podejmowany w ramach niniejszego projektu problem dotyczy rozwoju technologii, opracowanej uprzednio przez Spółkę ICS, mianowicie technologii strefowego spalania objętościowego ZVC. Umożliwi to wykorzystywanie źródeł odnawialnych energii, jak i maksymalizacji pozyskania/wykorzystania energii z obszaru paliw odpadowych (gazy poprocesowe, gazy odpadowe) zamiast czerpania energii z tak zwanych paliw kopalnych, których zasoby są już ewidentnie ograniczone.

Jednym z podstawowych obszarów wykorzystywania opracowywanej technologii są wysokosprawne rozproszone układy produkcji energii elektrycznej, układy przetwórstwa wyselekcjonowanych odpadów przemysłowych w tym w szczególności tworzyw sztucznych, czy też układy utylizacji gazów pochodzących z różnych procesów przemysłowych. Podejmowany problem dotyczy jednej z ważniejszych spraw ludzkości, które winny być rozwiązane w najbliższym czasie, a jednym z elementów rozwiązania są wysokosprawne, niskoemisyjne rozproszone źródła energii małej skali, oparte między innymi na wykorzystaniu, odpadów municypalnych czy gazów odpadowych.

Celem badań niniejszego projektu jest powstanie niskoemisyjnego systemu spalania produktów (gazowych i ciekłych):

• z procesów nisko-, średnio- i wysokotemperaturowego zgazowania biomasy,
• ze zgazowania wyselekcjonowanych odpadów municypalnych,
• odpadowych z procesu przetwórstwa tworzyw sztucznych na paliwa płynne lub gazowe,
• odpadowych z procesów przemysłowych zawierających węglowodory wyższe (C6+, ze szczególnym uwzględnieniem węglowodorów aromatycznych) oraz związków typu C_XH_YN_Z, N_XH_Y, C_XH_YS_Z czy H_XS_Y,

w układach o relatywnie wysokim współczynniku nadmiaru powietrza bez technologicznej możliwości zewnętrznej recyrkulacji spalin. Ponadto, zakłada się, iż system ten będzie mógł być używany bez konieczności:

• wykorzystywania wtórnych technologii redukcji emisji tlenków azotu zawartych w spalinach, takich jak na przykład metody selektywnej redukcji niekatalitycznej (ang. SNCR – Selective Non-Catalytic Reduction) lub innych, dla szerokiego zakresu paliw zawierających w składzie związki typu C_XH_YN_Z, N_XH_Y, które to w znacznej mierze decydują o ilości powstających tlenków azotu,
• wykorzystywania wtórnych technologii dopalania związków węglowodorowych CXHY, szeroko rozumianych węglowodorowych związków rakotwórczych czy tak zwanych związków „odorowych”, takich jak specjalistyczne układy dopalania katalitycznego.

Głównym efektem projektu jest udoskonalenie, opracowanej uprzednio, technologii strefowego spalania objętościowego (Zonal Volumetric Combustion). W wyniku przeprowadzonych działań możliwe jest zostawanie technologii ZVC do szerokiej gamy paliw nisko, średnio i wysokokalorycznych, zawierających węglowodory wyższe, związki siarki oraz związki mające związany azot cząsteczkowy. Ponadto możliwe jest prowadzenie procesu spalania z użyciem nowoopracowanego inżektorowego układu zasilania, bez wpływu, na jakość procesu spalania, w szczególności na emisję związków szkodliwych.

Z przeprowadzonych badań, wynika, że dla szerokiej gamy paliw, zmodyfikowana technologia ZVC charakteryzuje się niższą emisją paliwowych tlenków azotu w stosunku do obecnie dostępnych technologii. Otrzymany współczynnik konwersji azotu cząsteczkowego zawartego w paliwie, do tlenku azotu w spalinach, dla opracowanej technologii (ZVC) w przypadku spalania analizowanych paliw przyjmuje wartości o kilka procent niższe w stosunku do obecnie dostępnych technologii.

Dodatkowym efektem projektu jest opracowanie nowego modelu obliczeniowego umożliwiającego analizę numeryczną (CFD) procesu spalania zmodyfikowanej technologii ZVC bez konieczności realizacji kosztownych i czasochłonnych eksperymentów.

Projekt współfinansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju oraz Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego

Zrealizowaliśmy pierwszy projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego pod tytułem „Opracowanie niskoemisyjnej technologii spalania paliw gazowych (nisko-, średnio- i wysokokalorycznych) zawierających węglowodory wyższe oraz związki typu C_XH_YN_Z, N_XH_Y, C_XH_YS_Z przy zastosowaniu technologii opartej na zmodyfikowanej metodzie spalania objętościowego”.

Projekt współfinansowany ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju oraz Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego