Laboratorium Spalania i Zgazowania
Laboratorium Spalania i Zgazowania jest najstarszym istniejącym laboratorium w CPC, które modernizowano w ramach Programu Innowacyjna Gospodarka.
Od początku swojego istnienia laboratorium wspierało rozwój nowych technologii i technik spalania węgla kamiennego i brunatnego.
Z czasem rozszerzano działalność laboratorium na nowe kierunki, m.in:
- zgazowanie paliw stałych,
- spalanie gazów niskokalorycznych,
- spalanie i współspalanie paliw alternatywnych,
- rozwój technologii ogniw paliwowych itp.
Jednocześnie Zakład zapewniał stale powiększający się wachlarz usług pomiarowo-projektowo-wykonawczych dla sektora energetycznego kraju i Europy.
Modernizacja laboratorium objęła przede wszystkim:
- rozbudowę instalacji wentylacyjno-nawiewnych
- znaczną rozbudowę stanowiska 0,5 MW i systemu kontrolno-pomiarowego
- budowę instalacji dostarczającej tlen, dwutlenek węgla, azot i powietrze do laboratorium
- znaczną rozbudowę instalacji elektrycznych, podrozdzielni, oświetlenia itp.
- zakup specjalistycznej aparatury badawczej, z których najważniejsze to:
- pirometr dwu-barwowy
- PIV
- system optycznej diagnostyki płomienia
- analizator emisji FTIR
Budowa Instalacji O2/CO2
Poszukiwania zero emisyjnych technologii spalania węgla skłoniły Instytut w 2005 do rozwoju spalania tzw. tlenowego z recyrkulacją spalin. W 2008 roku przystąpiono do prac na większą skalę, konieczne okazało się zainstalowanie kilkunasto tonowych zbiorników kriogenicznych O2 i CO2 zasilających Laboratorium Spalania i Zgazowania. Zmodernizowano także w znacznym stopniu stację przygotowania utleniacza do stanowiska 0,5 MW.
Podstawowe dane stacji przygotowania utleniacza:
- max 200 m3n/h tlenu
- max 400 m3n/h dwutlenku węgla
- max 100 m3n/h azotu
- max 1200 m3n/h powietrza
- max 100 m3n/h pary wodnej
- max 2 m3n/h NO, SO2
- dowolne mieszanki
- temperatura mieszanek 100-350 oC
Stanowisko 0,5 MW
Stanowisko umożliwia badanie procesu spalania w palnikach pyłowych i gazowych o mocy cieplnej do 0,5 MW. Poprzez zmianę wydatku paliwa, powietrza pierwotnego i wtórnego, powietrza dopalającego (dysze OFA) możliwe jest analizowanie wpływu różnych warunków spalania na stabilność płomienia i skład spalin (w tym emisję szkodliwych substancji).
Powietrze zasilające stanowisko może być zastąpione mieszaniną dwutlenku węgla, tlenu, azotu oraz pary wodnej z możliwością wtrysku w dowolne miejsce mieszanin NO, SO2, NH3 itp. pozwalając na uzyskanie warunków spalania tlenowego wraz z recyrkulacją spalin.
Obecnie jest to jedne z kilku stanowisk badawczych na świecie pozwalające na pełen rozwój wysokosprawnych i zero emisyjnych technologii wytwarzania energii gwarantując jednocześnie dość głęboki wgląd w charakter cząstkowych procesów fizyko-chemicznych w nim zachodzących.
System Kontrolno-Pomiarowy
Wykonano zupełnie nowy system kontrolny stanowiska 0,5 MW z panelem dotykowym i wizualizacją procesu wraz z monitoringiem newralgicznych miejsc stanowiska.
System Optycznej Diagnostyki Płomienia
Znane od wielu lat i wykorzystywane np. w przemyśle motoryzacyjnym laserowe techniki badania płomienia, takie jak Laserowo Wzbudzana Fluorescencja (PLIF), Spektroskopia Emisyjna (ES) czy Laserowo Wzbudzana Inkandescencja (LII), zostały wykorzystane w LSiZ w sposób unikalny: do badania płomienia podczas spalania paliw stałych, ciekłych i gazowych w skali 0.5 MWt.
Za pomocą w/w technik możliwe jest wyznaczenie:
- stężeń NO, OH, CH, CN, C2,
- koncentracji cząstek,
- strefy reakcji,
- kształtu, położenia i stabilności płomienia
PIV
Dodatkowo System Optycznej Diagnostyki Płomienia został uzupełniony o bezstykowy układ do pomiaru pól prędkości w komorze spalania, co umożliwia badania aerodynamiki w strefie palnika. Aparatura umożliwia wyznaczenie profilu prędkości w trzech wymiarach.
Osiągnięte zostało to za pomocą skonstruowania dodatkowego modułu stanowiska, wyposażonego w specjalny układ wzierników, wykonanych z kwarcu syntetycznego o wysokiej przepuszczalności promieniowania UV oraz układu trawersowania noża świetlnego lasera i kamer.
Pirometr Dwubarwowy
Podstawowe dane techniczne
- min temp. pomiaru ~500oC
- max temp. pomiaru ~3000oC
- max częstotliwość pomiaru 500kHz
- max błąd pomiaru <5%
Analizator FTIR
Pomiar stężenia szerokiej gamy składników gazowych spalin realizowany jest za pomocą analizatora działającego w oparciu o zasadę transformaty Fouriera w podczerwieni.
Główne cechy analizatora FTIR Gasmet DX-4000:
- pomiar w układzie ścieżki „gorącej”,
- równoczesny pomiar do 50 składników
- analiza m.in. CO, CO2, O2, SO2, NO, N2O, NO2, HCl, HF, NH3, HCN, HNCO, H2O, CH3NH2, CH4
- niewymagana kalibracja (za wyj. H2O raz do roku)