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.

tl_files/foto/POIG/s.gorace.jpg

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)