autoreferat przedstawiający opis dorobku i osiągnięć...

Załącznik 2

Autoreferat przedstawiający opis dorobku

i osiągnięć naukowych

dr inż Krzysztof Marek Czajka

Katedra Technologii Energetycznych Turbin

i Modelowania Procesoacutew Cieplno-Przepływowych

Wydział Mechaniczno-Energetyczny

Politechnika Wrocławska

Wybrzeże Wyspiańskiego 27 50-370 Wrocław

Wrocław 28082018 r

Spis treści

1 Imię i nazwisko 2

2 Posiadane dyplomy i stopnie naukowe 2

3 Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych 2

4 Wskazanie osiągnięcia naukowego 2

41 Tytuł osiągnięcia naukowego 2

42 Publikacje wchodzące w skład osiągnięcia naukowego 2

43 Omoacutewienie celu naukowego ww prac i osiągniętych wynikoacutew 4

431 Wprowadzenie 4

432 Badania podstawowe 7

433 Piroliza katalityczna 17

434 Toryfikacja i zgazowanie 18

435 Spalanie tlenowe 20

436 Spalanie i wspoacutełspalanie konwencjonalne 23

437 Synteza osiągnięcia naukowego 26

5 Omoacutewienie pozostałych osiągnięć 28

51 Działalność naukowo-badawcza 28

52 Działalność dydaktyczna w zakresie popularyzacji nauki wspł międzynarodowa 31

53 Działalność organizacyjna 32

6 Podsumowanie 34

Krzysztof M Czajka Eksperymentalne i modelowe badania procesu pirolizy paliw stałych

234

1 Imię i nazwisko

Krzysztof Marek Czajka

2 Posiadane dyplomy i stopnie naukowe

Inżynier Coventry University General Engineering tytuł pracy ldquoComparison of the heat

transfer and pressure drop characteristics for two types of shell tube heat exchangersrdquo 2008 r

Studia ukończone z wyroacuteżnieniem first-class honours

Magister Inżynier Politechnika Wrocławska Wydział Mechaniczno ndash Energetyczny

Energetyka tytuł pracy bdquoSpalanie mieszanin wielopaliwowych w energetycerdquo 2009 r

Wyroacuteżnienie za zajęcie II miejsca spośroacuted najlepszych absolwentoacutew wydziału

Nagroda III-go stopnia w konkursie prac dyplomowych z dziedziny mechaniki i budowy

maszyn im Prof Romana Sobolskiego przyznana przez Stowarzyszenie Inżynieroacutew

i Technikoacutew Mechanikoacutew Polskich

Doktor Inżynier Politechnika Wrocławska Wydział Mechaniczno ndash Energetyczny Mechanika

i Budowa Maszyn tytuł pracy bdquoSzybkość spalania węgla i paliw alternatywnych w atmosferze

wzbogaconej w tlenrdquo 2014 r

Rozprawa obroniona z wyroacuteżnieniem

3 Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych

5082010 ndash 13102012 oraz 3122012 ndash 30092013 starszy technik na Wydziale Mechaniczno

ndash Energetycznym Politechniki Wrocławskiej w Instytucie Techniki Cieplnej i Mechaniki

Płynoacutew Zakład Inżynierii i Technologii Energetycznych

13032014 ndash obecnie adiunkt naukowo-dydaktyczny na Wydziale Mechaniczno ndash

Energetycznym Politechniki Wrocławskiej w Katedrze Technologii Energetycznych Turbin i

Modelowania Procesoacutew Cieplno-Przepływowych (przed reorganizacją struktury Wydziału w

Zakładzie Inżynierii i Technologii Energetycznych)

4 Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art 16 ust 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r o stopniach

naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz U 2016 r poz 882

ze zm w Dz U z 2016 r poz 1311)

41 Tytuł osiągnięcia naukowego

Eksperymentalne i modelowe badania procesu pirolizy paliw stałych

42 Publikacje wchodzące w skład osiągnięcia naukowego

[A1] Krzysztof Czajka Anna Kisiela Wojciech Moroń Wiesław Ferens Wiesław Rybak Pyrolysis of

solid fuels thermochemical behaviour kinetics and compensation effect Fuel Processing Technology

2016 vol 142 s 42-53 (LF punktacja MNiSW 40 IF 3752)

Moacutej wkład w powstanie tej pracy polegał na wykonaniu eksperymentoacutew poświęconych pirolizie paliw

stałych opracowaniu modelu SFOR i DAEM (w języku Fortran) analizie i opracowaniu wynikoacutew

przygotowaniu tekstu manuskryptu i pracach redakcyjnych Moacutej udział szacuję na 80


334

[A2] Krzysztof Czajka Analiza kinetyki odgazowania części lotnych oraz charakterystyki spalania

paliw alternatywnych Raport z badań opracowany na zlecenie Instytut Ceramiki i Materiałoacutew

Budowlanych Oddział Inżynierii Procesowej Materiałoacutew Budowlanych w Opolu seria SPR 042016

2016

Moacutej udział wynosi 100

[A3] Krzysztof Czajka Proximate analysis of coal by micro-TG method Journal of Analytical and

Applied Pyrolysis 2018 vol 133 s 82-90 (LF punktacja MNiSW 40 IF 3471)


[A4] Krzysztof Czajka Norbert Modliński Anna Kisiela Sandile Peta Reshendren Naidoo Coal

devolatilization at different heating rates ndash experimental study and kinetic modelling Raport PRE

132018 Politechnika Wrocławska Publikacja wysłana do czasopisma z listy filadelfijskiej

Moacutej wkład w powstanie tej pracy polegał na wykonaniu eksperymentoacutew z zastosowaniem termowagi

opracowaniu metody ekstrapolacji parametroacutew kinetycznych analizie i opracowaniu wynikoacutew


[A5] Aliaksandr Pilatau Krzysztof Czajka Filho Gilberto Petraconi Henrique Medeiros Anna Kisiela

Evaluation criteria for the assessment of the influence of additives (AlCl3 and ZnCl2) on pyrolysis of

sunflower oil cake Waste and Biomass Valorization 2017 vol 8 8 s 2595-2607 (LF punktacja

MNiSW 20 IF 1337)

Moacutej wkład w powstanie tej pracy polegał na przygotowaniu stanowisk badawczych wykonaniu

eksperymentoacutew pirolizy paliw i dodatkoacutew katalitycznych nadzorowaniu prowadzenia eksperymentoacutew

mieszanin paliwododatek analizie i opracowaniu wynikoacutew korekcie tekstu manuskryptu tłumaczeniu

artykułu Moacutej udział szacuję na 40

[A6] Gang Xue Marzena Kwapinska Witold Kwapinski Krzysztof Czajka James Kennedy James J

Leahy Impact of torrefaction on properties of Miscanthus times giganteus relevant to gasification Fuel

(Guildford) 2014 vol 121 s 189-197 (LF punktacja MNiSW 40 IF 3520)

Moacutej wkład w powstanie tej pracy polegał na wykonaniu eksperymentoacutew zgazowania biomas i

toryfikatoacutew w atmosferze CO2 analizie i opracowaniu uzyskanych wynikoacutew przygotowaniu fragmentu

tekstu manuskryptu Moacutej udział szacuję na 15

[A7] Wojciech Moroń Wiesław Ferens Krzysztof Czajka Explosion of different ranks coal dust in

oxy-fuel atmosphere Fuel Processing Technology 2016 vol 148 s 388-394 (LF punktacja MNiSW

40 IF 3752)


poświęconych wpływowi atmosfery na proces pirolizy i spalania analizie i opracowaniu wynikoacutew

termograwimetrycznych oraz korekcie tekstu manuskryptu Moacutej udział szacuję na 33

[A8] Krzysztof Czajka Wpływ parametroacutew realizacji procesu pirolizy na reaktywność koksoacutew

spalanych w atmosferze O2CO2 W Zeszyty Energetyczne Tom 1 Problemy wspoacutełczesnej energetyki

pod red Henryka Kudeli Krzysztofa Czajki i Wojciecha Moronia Wrocław Oficyna Wydawnicza

Politechniki Wrocławskiej 2014 s 137-148


[A9] Jun Li Manosh C Paul Krzysztof Czajka Studies of ignition behavior of biomass particles in a

down-fire reactor for improving co-firing performance Energy amp Fuels 2016 vol 30 7 s 5870-5877

(LF punktacja MNiSW 35 IF 3091)

Moacutej wkład w powstanie tej pracy polegał na wytworzeniu toryfikatu drzewnego wykonaniu

eksperymentoacutew na stanowiskach termowagi oraz pionowego pieca opadowego dla biomasy drzewnej i

toryfikatu z niej otrzymanego nadzorowaniu eksperymentoacutew przeprowadzonych dla biomasy


434

pochodzenia rolnego analizie i opracowaniu wynikoacutew oraz konsultacji tekstu manuskryptu Moacutej udział

szacuję na 33

[A10] Wiesław Rybak Wojciech Moroń Krzysztof Czajka Anna Kisiela Wiesław Ferens Wiesław

Jodkowski Czesław Andryjowicz Co-combustion of unburned carbon separated from lignite fly ash

Energy Procedia 2017 vol 120 s 197-205 (konferencja z bazy Web of Science punktacja MNiSW

15)

Moacutej wkład w powstanie tej pracy polegał na wykonaniu eksperymentoacutew służących ocenie reaktywności

mieszanin paliwowych opracowaniu tekstu manuskryptu i pracach redakcyjnych Moacutej udział szacuję

na 15

43 Omoacutewienie celu naukowego artystycznego ww pracy prac i osiągniętych wynikoacutew wraz z

omoacutewieniem ich ewentualnego wykorzystania

431 Wprowadzenie

Paliwa stałe znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu wliczając w to między innymi

przemysł paliwowo-energetyczny metalurgiczny chemiczny czy mineralny Charakteryzują się one

roacuteżnorodnymi właściwościami budową i pochodzeniem a do ich grupy zaliczyć należy zaroacutewno

kopaliny w tym węgiel kamienny oraz brunatny jak i surowce odnawialne reprezentowane na przykład

przez biomasę czy odpady komunalne W warunkach polskich paliwa stałe stanowią przede wszystkim

podstawowe źroacutedło energii dla elektroenergetyki Zgodnie z danymi zaprezentowanymi przez Polskie

Sieci Elektroenergetyczne SA na koniec roku 2016 ponad 90 krajowej energii elektrycznej

pochodziło z procesoacutew konwersji tychże paliw[1] W skali Unii Europejskiej i świata udział paliw

stałych w rynku energii jest zdecydowanie niższy (odpowiednio około 50[2] i 30[3]) niemniej nadal

są one uznawane za jeden z najważniejszych pierwotnych nośnikoacutew energii

W celu przekształcenia energii chemicznej zawartej w paliwach stałych w ciepło i energię

elektryczną poddaje się je licznym procesom konwersji wliczając w to procesy termochemiczne takie

jak piroliza Proces ten polega na termicznym rozkładzie cząsteczek związku chemicznego pod

wpływem podwyższonej temperatury bez obecności tlenu ani innego czynnika utleniającego i prowadzi

do uzyskania produktoacutew stałych (tak zwanego karbonizatu) ciekłych (smoły ilub wody rozkładowej)

oraz gazowych (gazu pirolitycznego)

Studia literaturowe wskazują iż w przypadku kopalin można wyroacuteżnić trzy charakterystyczne

etapy pirolizy W pierwszym etapie paliwo podlega łagodnym przemianom między innymi pękaniu

wiązań wodorowych czy odparowywaniu frakcji lekkich Etap ten zazwyczaj kończy się wraz z

przekroczeniem temperatury 250 degC i nie ma większego wpływu na całość procesu pirolizy Drugi etap

nazywany jest odgazowaniem pierwotnym i zachodzi w temperaturach 250ndash650 degC Słabsze wiązania

alifatyczne łączące związki aromatyczne ulegają rozpadowi co w efekcie skutkuje powstawaniem

mniejszych cząstek Cząstki zawierające do kilku pierścieni aromatycznych mogą zostać przekształcone

w smołę i wydzielone ze struktury Największe niepodlegające odparowaniu cząstki mogą zostać

związane na powierzchni ziaren pozostałości koksowej Ostatnim procesem jest odgazowanie wtoacuterne

zaczynające się w momencie gdy smoła i gazy lekkie (takie jak benzen czy acetylen) podlegają

reakcjom wtoacuternym W literaturze można spotkać dwuznaczne i sprzeczne ze sobą definicje odgazowania

wtoacuternego[45] W uproszczeniu można przyjąć że za odgazowanie wtoacuterne uznaje się wszystkie reakcje z

udziałem części lotnych jakie zachodzą poza ziarnami pozostałości koksowej

1 Polskie Sieci Elektroenergetyczne Raport dobowy z pracy KSE httpswwwpsepldane-systemowefunkcjonowanie-kseraporty-dobowe-

z-pracy-kse dostęp 2042017 2 Eurostat Goss derived heat production by fuel httpeceuropaeueurostatstatistics-explainedindexphp FileGross_derived_heat_

production_by_fuel_TJ_EU-28_1990-2015_T4png dostęp 2042017 3 BP BP Statistical Review of World Energy June 2016 httpswwwbpcomcontentdambppdfenergy-economicsstatistical-review-

2016bp-statistical-review-of-world-energy-2016-full-reportpdf dostęp 2042017 4 Bassilakis R Carangelo RM Woacutejtowicz MA TG-FTIR analysis of biomass pyrolysis Fuel 2001 vol 80 s 1765-1786 5 Saxena SC Devolatilization and combustion characteristics of coal particles Progress in Energy and Combustion Science 1990 vol 16 s

55-94


534

W przypadku paliw biomasowych zakłada się iż szybkość pirolizy jest wypadkową rozkładu

termicznego struktur celulozy hemicelulozy i ligniny[6] Celuloza jest biopolimerem zbudowanym

z cząsteczek glukozy Hemicelulozy to niejednorodne polisacharydy i ich pochodne chemicznie

i strukturalnie zbliżone do celulozy ale charakteryzujące się mniejszym stopniem polimeryzacji

i większą tendencją do degradacji Lignina jest polimerem pełniącym rolę lepiszcza odpowiadającego

za zwartość komoacuterek drewna i charakteryzuje się najniższą reaktywnością spośroacuted składnikoacutew struktury

paliw alternatywnych Zawartość poszczegoacutelnych struktur w paliwie określa się metodami

analitycznymi i na tej podstawie proacutebuje się prognozować przebieg procesu odgazowania

W odroacuteżnieniu od węgli wraz z postępem pirolizy cząstki paliw alternatywnych nie formują

sferycznych ziaren ale zachowują nieregularny kształt W poroacutewnaniu do paliw kopalnych biomasy

charakteryzują się mniejsza zawartością popiołu większym udziałem części lotnych i większą emisją

smoły[7] Na podstawie dotychczas przeprowadzonych badań można stwierdzić że smoła uzyskana

z procesu pirolizy biomasy jest bardziej reaktywna i ulega termicznemu rozpadowi w niższych

temperaturach niż smoła powstała z węgla Uważa się ponadto że termiczną konwersję biomas

charakteryzuje powstawanie mniejszych ilości sadzy ze względu na wyższą zawartość pierwiastkowego

tlenu w paliwie[8]

W przypadku odpadoacutew komunalnych i innych paliw o bardzo złożonej budowie na ogoacuteł

obserwuje się iż na pirolizę składa się kilka etapoacutew pośrednich związanych z rozkładem termicznym

poszczegoacutelnych składnikoacutew paliwa Jak wskazują badania[91011] proces pirolizy może przechodzić przez

trzy cztery a nawet sześć stadioacutew pośrednich w czasie ktoacuterych konwersji ulegają np frakcja

organiczna papier tekstylia guma czy tworzywa sztuczne Bardzo trudnym jest wskazanie

uniwersalnych cech charakteryzujących produkty procesu pirolizy odpadoacutew komunalnych niemniej

jak wskazuje praca przeglądowa[12] karbonizaty powstałe z odpadoacutew komunalnych bardzo często

charakteryzują się wysoką zawartością popiołu oraz znacznym udziałem metali ciężkich i fosforu[13]

Nadto nierzadko obserwuje się podwyższony udział siarkowodoru wśroacuted produktoacutew gazowych[14] oraz

powstawanie niespotykanej w przypadku innych paliw naddatkowej frakcji ciekłej o znacznej lepkości

W zależności od typu użytkowanego paliwa oraz warunkoacutew w jakich prowadzi się proces

pirolizy w głoacutewnej mierze temperatury czasu i szybkości nagrzewania udział i właściwości

fizykochemiczne powstałych produktoacutew są odmienne Pomimo mnogości kategorii i nazewnictwa

jakimi opisuje się pirolizę uzasadnione zdaje się przyjęcie za kryterium podziału szybkości z jaką

paliwo ulega nagrzewaniu i w następstwie wyroacuteżnienie trzech podstawowych możliwości prowadzenia

tegoż procesu to jest pirolizy konwencjonalnej (od 001 do 10 degC∙s-1) szybkiej (od 10 do 100 degC∙s-1)

oraz błyskawicznej (powyżej 1000 degC∙s-1)

Proces pirolizy konwencjonalnej prowadzony w temperaturach 200-350 degC zwany jest

wytlewaniem bądź niskotemperaturowym odgazowaniem toryfikacją torefakcją suchą destylacją czy

niekiedy termolizą Czas przebywania paliwa w strefie podwyższonej temperatury wynosi od kilku

minut do nawet kilkunastu godzin a produktem końcowym jest karbonizat określany mianem poacutełkoksu

a w przypadku biomasy także toryfikatem bio-koksem czy węglem drzewnym Realizowanie pirolizy

6 Burhenne L Messmer J Aicher T Laborie M-P The effect of the biomass components lignin cellulose and hemicellulose on TGA and

fixed bed pyrolysis Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2013 vol 101 s177-184 7 Varhegyi G Czegeny Z Jakab E McAdam K Liu C Tobacco pyrolysis - Kinetic evaluation of thermogravimetric-mass spectrometric

experiments Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2009 vol 86 2 s 310-322 8 Miller RS Bellan J Tar yield and collection from the pyrolysis of large biomass particles Combustion Science Technology vol 127 s

97-118 9 Conesa JA Marcilla A Prats D Rodriguez-Pastor M Kinetic study of the pyrolysis of sewage sludge Waste Management amp Research

vol 15 3 s 293-305 10 He P Shao L Gu G Li G Mechanism and kinetics of low-temperature thermochemical conversion process for sewage sludge Water

Science and Technology a Journal of the International Association on Water Pollution Research 2001 vol 44 10 s 341-347

11 Stolarek P Ledakowicz S Thermal processing of sewage sludge by drying pyrolysis gasification and combustion Water Science and

Technology a Journal of the International Association on Water Pollution Research 2001 vol 44 10 s 333-339

12 Fonts I Gea G Azuara M Abrego J Arauzo J Sewage sludge pyrolysis for liquid production A review Renewable and Sustainable

Energy Reviews 2012 vol 16 s 2781-2805

13 Driver J Lijmbach D Steen I Why recover phosphorus for recycling and how Environmental Technology 1999 vol20 s 651-62

14 Fonts I Azuara M Gea G Murillo MB Study of the pyrolysis liquids obtained from different sewage sludge Journal of Analytical and

Applied Pyrolysis 2009 vol 85 s 184-91


634

konwencjonalnej w wysokich temperaturach (900-1200 degC) przy czasach przebywania roacutewnych od 12

do 36 godzin nosi nazwę koksowania wysokotemperaturowego odgazowania uwęglania lub

karbonizacji i prowadzi do uzyskania koksu to jest karbonizatu o wyższym niż w przypadku poacutełkoksu

stopniu uwęglenia

Proces pirolizy szybkiej jest realizowany w temperaturach 600-1000 degC i zakłada jedynie

kilkusekundowy czas przebywania paliwa w podwyższonej temperaturze Jak wskazują liczne

publikacje[1516] głoacutewnym produktem powstającym w wyniku tegoż procesu jest frakcja olejowa

(ciekła) niemniej zgodnie z informacjami przedstawionymi w min pracy Duttona[17] prowadzenie

procesu pirolizy szybkiej w wysokich temperaturach (około 1000 degC) może skutkować otrzymaniem

także znaczącego udziału frakcji gazowej

Piroliza błyskawiczna jest techniką będącą w fazie badań laboratoryjnych niemniej

przeprowadzone doświadczenia wskazują że może być ona rozwijana między innymi w celu

pozyskiwania cennych produktoacutew ciekłych[18] bądź jako technika służąca utylizacji śmieci i odpadoacutew

niebezpiecznych[19] Należy zauważyć iż tematyka pirolizy paliw stałych rozwija się bardzo

dynamicznie a doniesienia literaturowe wskazują na coraz to nowe koncepcje rozwoju tejże techniki

umykające tradycyjnym proacutebom klasyfikacji czego przykładem może być koncepcja prowadzenia

procesu szybkiej toryfikacji w celu znacznego zwiększenia podatności przemiałowej karbonizatoacutew[20]

Co istotne sama piroliza nie jest jedynie jedną z metody termochemicznej konwersji paliw

stałych ale stanowi także początkowy etap innych procesoacutew zaliczanych do tej grupy w tym

zgazowania czy spalania

Proces zgazowania jest niejako stadium pośrednim pomiędzy pirolizą a spalaniem Polega on

na konwersji paliwa stałego do formy gazowej w wyniku oddziaływania wysokiej temperatury oraz

czynnika zgazowującego W zależności od zastosowanej technologii czynnikiem zgazowującym może

być powietrze tlen para wodna lub dwutlenek węgla Prowadzenie procesu wymaga dostarczenia do

układu energii cieplnej ktoacutera może być następstwem częściowego utleniania paliwa (proces

autotermiczny) bądź pochodzić z zewnątrz (proces allotermiczny) Niezależnie od typu paliwa czy

konstrukcji gazogeneratora pierwszym etapem zgazowania pozostaje piroliza stałej substancji palnej

prowadząca do uzyskania między innymi gazoacutew palnych w postaci tlenku węgla czy wodoru Poprawny

opis matematyczny tego procesu i w efekcie umiejętność prognozowania jego szybkości umożliwiają

projektowanie wysokosprawnych gazogeneratoroacutew w tym między innymi doboacuter typu i prędkości

czynnika zgazowującego oraz optymalizację geometrii komory reaktora konstrukcji rusztu czy układu

oczyszczania syn-gazu

Spalanie jest procesem prowadzonym w obecności nadmiaru tlenu ktoacuteremu towarzyszy

wydzielanie ciepła i światła oraz powstawanie dwutlenku węgla i pary wodnej Proces ten posiada

złożony charakter na ktoacutery składają się między innymi etapy odparowania wilgoci pirolizy substancji

organicznej zapłonu oraz utleniania pozostałości koksowej Pomimo że w poroacutewnaniu to utleniania

pozostałości koksowej etap pirolizy trwa 10-100 krotnie kroacutecej[21] to w zależności od typu paliwa jest

odpowiedzialny za utratę nawet ponad 80 jego masy[22] Znajomość natury procesu pirolizy jest

wymagana do poprawnego modelowania stopnia konwersji paliwa oznaczania składu i wartości

opałowej powstałych produktoacutew gazowych ciekłych oraz stałych czy obliczeń efektywności całego

procesu W praktyce elektroenergetycznej przebieg procesu pirolizy wpływa bezpośrednio na pracę

15 Czernik S Bridgwater AV Overview of applications of biomass fast pyrolysis oil Energy amp Fuels 2004 vol 18 2 s 590-598 16 Demirbas A Pyrolysis Mechanisms of Biomass Materials Energy Sources Part a-Recovery Utilization and Environmental Effects 2009

vol 31 13 s 1186-1193 17 Dutton JA Alternative fuels from biomass sources ndash biomass pyrolysis httpswwwe-educationpsueduegee439node537 dostęp

2042017 18 Smets K Schreurs S Carleer R Yperman J Valorization of raspberry seed cake by flash and slow pyrolysis Product yield and

characterization of the liquid and solid fraction Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2014 vol 107 s 289-297 19 Sharuddin SDA Abnisa F Daud WMAW Aroua MK A review on pyrolysis of plastic wastes Energy Conversion and Management

2016 vol 115s 308ndash326 20 Commandre J-M Le Thanh K Martin E Meyer M Fast torrefaction versus classic torrefaction comparison of the products on a pilot-

scale continuous reactor w International Symposium on Analytical and Applied Pyrolysis Nancy Francja 9-1252016 21 Smith IW The combustion rates of coal chars a review Symposium on Combustion 1982 vol 19 1 s 1045ndash1065 22 Garciacutea R Pizarro C Laviacuten AG Bueno JL Biomass proximate analysis using thermogravimetry Bioresource Technology 2013 vol

139 s 1-4


734

kotłoacutew decydując o stabilności płomienia profilach temperatury wewnątrz kotła wielkości niedopału

czy poziomie emisji pyłoacutew i gazoacutew szkodliwych

Badania nad procesem pirolizy mają długą historię a odrębne rozdziały poświęcone tej

tematyce można odnaleźć praktycznie w każdym podręczniku traktującym o problemach spalania czy

zgazowania Niemniej pomimo przeprowadzenia wielu prac nie ustalono jednego uniwersalnego i

powszechnie akceptowanego mechanizmu odgazowania paliw stałych co jest prawdopodobnie efektem

zaroacutewno dużej złożoności procesu na ktoacutery składają się liczne procesy chemiczne i fizyczne jak i

odmiennym pochodzeniem oraz budową kopalin biomas i odpadoacutew komunalnych

Jak wskazuje krytyczny przegląd literatury prace prowadzone do tej pory wskazują na pewne

zależności pomiędzy parametrami prowadzenia procesu pirolizy czy podstawowymi właściwościami

fizykochemicznymi paliw stałych a ilością i składem powstałych produktoacutew końcowych niemniej

wiedza ta jest dalece niedoskonała i wymaga dalszych badań Nadto pomimo wielości prac nadal

nierozstrzygnięte pozostaje zagadnienie zależności pomiędzy właściwościami fizykochemicznymi

paliw stałych a parametrami kinetycznymi opisującymi proces ich pirolizy Z praktycznego punktu

widzenia szczegoacutelnie interesujące wydaje się także określenie wpływu zastosowanej techniki

laboratoryjnej na oznaczone właściwości fizykochemiczne i parametry kinetyczne ktoacutere determinuje

możliwość implementowania danych opisujących pirolizę w warunkach laboratoryjnych na potrzeby

symulacji rzeczywistych obiektoacutew przemysłowych

W związku z powyższym podstawowy obszar moich zainteresowań naukowych a jednocześnie

cel naukowy zaprezentowany w niniejszym wniosku stanowić będą eksperymentalne i modelowe

badania procesu pirolizy paliw stałych W osiągnięciu habilitacyjnym przedstawionym w formie

cyklu 10 prac dokonałem analizy i syntezy wybranych zagadnień szczegoacutełowych dotyczących tegoż

procesu Prezentowany dorobek naukowy pozwoliłem sobie podzielić na pięć podrozdziałoacutew ktoacuterych

tematyka obejmuje zaroacutewno badania podstawowe procesu pirolizy (podrozdział 432) zagadnienia

związane z pirolizą prowadzoną w obecności dodatkoacutew o charakterze katalitycznym

(podrozdział 433) jak i analizę procesu pirolizy w kontekście technologii toryfikacji i zgazowania

(podrozdział 434) spalania tlenowego (podrozdział 435) oraz spalania i wspoacutełspalania

realizowanego za pomocą jednostek konwencjonalnych (podrozdział 436) Prezentowane poniżej

wyniki badań stanowią pewne uzupełnienie prac badawczych prowadzonych w wiodących placoacutewkach

naukowych i poszerzają wiedzę w tak istotnym obszarze poznawczym jakim są termochemiczne metody

pozyskiwania energii elektrycznej i ciepła

432 Badania podstawowe

W pracy [A1] analizowałem przebieg procesu wolnej pirolizy na przykładzie jedenastu paliw

stałych reprezentujących zaroacutewno paliwa kopalne (w tym węgle kamienne węgle brunatne i węgiel

antracytowy) jak i biomasy czy koks ponaftowy Przeprowadzone eksperymenty potwierdziły

troacutejetapowy charakter pirolizy (rysunek 1) oraz co interesujące wykazały iż temperatury w jakich

paliwa przechodziły przez pierwsze i drugie stadium rozkładu są uzależnione od ich stopnia uwęglenia

Rys 1 Zmiana masy paliw stałych w funkcji temperatury zarejestrowana w czasie nagrzewania

paliwa w atmosferze inertnej (wykres zaprezentowany w pracy [A1])


834

Jak wykazały badania pierwszy etap rozkładu na ktoacutery składały się między innymi reakcje

degradacji wiązań wodorowych skutkował jedynie nieznacznym ubytkiem masy paliwa (około 5

całości wydzielonych części lotnych) obserwowany w temperaturach około 220-280 degC w przypadku

biomas (stopień uwęglenia 019-030) około 260-310 degC w przypadku węgli brunatnych (stopień

uwęglenia 072-079) około 390-400 degC w przypadku węgli kamiennych (stopień uwęglenia 158-170)

oraz około 580 degC w przypadku koksu ponaftowego (stopień uwęglenia 184) Drugi etap rozkładu w

ramach ktoacuterego dochodziło do gwałtownego wydzielania części lotnych (tak zwane odgazowanie

pierwotne) prowadził do wydzielenia ze szkieletu węglowego od 60 do 80 części lotnych i w

zależności od typu paliwa kończył się w temperaturach 360-410 degC dla biomas 420-770 degC dla węgli

brunatnych i 760-800 degC dla węgli kamiennych

Reaktywność poszczegoacutelnych paliw definiowana jako szybkość zmian masy paliwa

nagrzewanego w warunkach nieizotermicznych w funkcji temperatury

119877 =

1

(119898infin minus119898)

119889119898

119889119905

(1)

w pewnym stopniu potwierdziła doniesienia wcześniej publikowane min w pracy[23] że parametr ten

zwiększa się wraz we wzrostem zawartości części lotnych Nadto szczegoacutełowa interpretacja krzywej

reaktywności (rysunek 2) uwidoczniła iż w czasie pirolizy biomasy struktury hemicelulozy celulozy i

ligniny ulegały rozkładowi w określonych zakresach temperatur to jest odpowiednio 210-400 degC 280-

380 degC oraz 140-580 degC Prezentowane wyniki stoją w zgodzie z informacjami przedstawionymi w

pracy[24] niemniej są w pewnym stopniu rozbieżne w stosunku do doniesień prezentowanych w

publikacji[25] Co więcej przeprowadzone analizy dowiodły iż hemiceluloza charakteryzowała się

najwyższą reaktywnością (około 30middot10ndash3 degCndash1) podczas gdy lignina i celuloza osiągały wartości

kilkukrotnie niższe to jest 42middot10ndash3 degCndash1 oraz 20middot10ndash3 degCndash1 Otrzymane wyniki znajdują swoje

potwierdzenie w pracach zrealizowanych po publikacji niniejszego artykuły na przykład w pracy[26]

Rys 2 Reaktywność paliw stałych w warunkach inertnych

(wykres zaprezentowany w pracy [A1])

Co interesujące analiza kształtu krzywej reaktywności oraz widm FTIR otrzymanych dla węgli

kamiennych wskazuje iż w temperaturach 560-580 degC z paliwa uwalniane były związki siarki będące

następstwem rozkładu pirytu Szczegoacutełowa analiza tego zjawiska dowodzi że obserwowane

23 Haykiri-Accedilma H Ersoy-Mericcedilboyu A Kuumlccediluumlkbayrak S Combustion reactivity of different rank coals Energy Conversion and

Management 2002 vol 43 4 s 459-465 24 Vassilev SV Baxter D Andersen LK Vassileva CG Morgan TJ An overview of the organic and inorganic phase composition of

biomass Fuel 2012 vol 94 s 1ndash33 25 Kai X Yang T Huang Y Sun Y He Y Li R The effect of biomass components on the co-combustion characteristics of biomass with

coal W 2011 Second International Conference on Digital Manufacturing amp Automation 5-782011 ZhangjiajieChiny 26 Zhao Ch Jiang E Chen A Volatile production from pyrolysis of cellulose hemicellulose and lignin Journal of the Energy Institute 2017

vol 90 6 s 902-913


934

temperatury są o około 100 degC wyższe niż wskazują na to analizy roacutewnowagowe co należy tłumaczyć

składem otoczenia gazowego ktoacutere oproacutecz azotu będącego gazem nośnym zawiera także tlenek węgla

i metan wydzielone w czasie odgazowania pierwotnego (więcej informacji na ten temat znajduje się w

publikacji[27]) Piroliza koksu ponaftowego przejawiała odmienny charakter niż w przypadku

pozostałych paliw a niską reaktywność tegoż paliwa należy tłumaczyć znikomym udziałem

heteroatomoacutew siarki wodoru i tlenu w jego składzie (ich łączny udział wynosił jedynie 5) Oproacutecz

części eksperymentalnej w pracy [A1] znaczną uwagę poświęciłem zagadnieniu opisu matematycznego

kinetyki pirolizy paliw stałych W ramach pracy zaproponowałem zastosowanie dwoacutech modeli

kinetycznych to jest modelu jednostopniowego (w pracy zwanego SFOR) oraz modelu zakładającego

gaussowski rozkład energii aktywacji (w pracy zwany DAEM) Zgodnie z założeniami modelu SFOR

szybkość procesu pirolizy można opisać za pomocą reakcji pierwszego rządu zgodnie z zależnością

119889120572

119889119905= (1 minus 120572) ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(2)

gdzie

α ndash stopnień konwersji paliwa (-) R ndash uniwersalna stała gazowa (=8314 Jmiddotmol-1middotK-1) T ndash temperatura

(K) E ndash energia aktywacji (Jmiddotmol-1) k0 ndash wspoacutełczynnik przedwykładniczy (s-1)

Model DAEM zakłada iż na pirolizę składa się bdquonrdquo nieodwracalnych reakcji pierwszego rzędu stąd

roacutewnanie opisujące szybkość pirolizy i-tego składnika paliwa przyjmuje postać

119889120572119894119889119905

= (1 minus 120572119894) ∙ 1198960119894exp(minus119864119894119877119879

) (3)

We wcześniejszych pracach w celu uproszczenia obliczeń autorzy przyjmowali założenie iż

wspoacutełczynniki przedwykładnicze dla wszystkich reakcji są sobie roacutewne i wynoszą na przykład

167middot1013 s-1 [28] czy 220middot1013 s-1 [29] Niemniej w pracy [A1] analizie poddałem roacuteżne warianty k0 (z

zakresu od 10 do 1030 s-1) co umożliwiło bardziej zaawansowane studia poświęcone fizycznej

interpretacji parametroacutew kinetycznych Zakładając ponadto iż energie aktywacji charakteryzujące

poszczegoacutelne reakcje pierwszego rzędu podlegały rozkładowi Gaussa roacutewnania opisujące stopień

konwersji paliwa w funkcji temperatury przyjęło finalną formę w postaci

1 minus 120572 =

1

120590radic2120587int 119890119909119901 [(

minus11989601198771198792

119864120573) ∙ 119890119909119901 (

minus119864

119877119879) minus

(119864 minus 1198640)2

21205902] 119889119864

infin

0

(4)

gdzie

σ ndash odchylenie standardowe energii aktywacji dla i-tych składnikoacutew paliwa (Jmiddotmol-1) β ndash szybkość

nagrzewania (degCmiddots-1) E0 ndash średnia energia aktywacji (Jmiddotmol-1)

W odroacuteżnieniu od modelu SFOR model DAEM opisuję pirolizę za pomocą 3 parametroacutew kinetycznych

to jest średniej energii aktywacji E0 wspoacutełczynnika przedwykładniczego k0 oraz odchylenia

standardowego σ W celu obliczenia zestawu parametroacutew kinetycznych najwierniej opisujących pirolizę

za pomocą modelu DAEM napisałem program z języku Fortran

Przeprowadzona analiza parametroacutew kinetycznych dowiodła że dla każdego z analizowanych

paliw model SFOR mniej wiarygodnie oddawał charakter pirolizy niż model DAEM Nadto co bardzo

interesujące wyniki uzyskane dla modelu DAEM potwierdziły istnienie tak zwanego efektu

kompensacji obserwowanego roacutewnież przez innych badaczy dla modelu SFOR Zgodnie z opisem

przedstawionym w pracy[30] efekt kompensacji to zjawisko polegające na wiarygodnym oddaniu

charakteru procesu pirolizy przez kilka parzbioroacutew parametroacutew kinetycznych Badania własne

wykonane na przykład dla wytłoczek z oliwki dowodzą iż proces pirolizy w roacutewnie wiarygodnym

stopniu oddają parametry E0 k0 i σ roacutewne 210 kJ∙mol-1 1016 s-1 32 kJ∙mol-1 jak i te wynoszące

130 kJ∙mol-1 109 s-1 19 kJ∙mol-1 Zależność pomiędzy E0 a k0 jest liniowa co znajduje potwierdzenie w

27 Czajka K Szybkość spalania węgla i paliw alternatywnych w atmosferze wzbogaconej w tlen Politechnika Wrocławska Wrocław 2014 28 Meng A Zhou H Qin L Zhang Y Li Q Quantitative and kinetic TG-FTIR investigation on three kinds of biomass pyrolysis Journal of

Analytical and Applied Pyrolysis 2013 vol 104 s 28ndash37 29 Anthony DB Howard JB Coal devolatilization and hydrogasification AIChE Journal 1976 vol 22 s 625ndash656 30 Holstein A Bassilakis R Woacutejtowicz MA Serio MA Kinetics of methane and tar evolution during coal pyrolysis Proceedings of the

Combustion Institute 2005 vol 30 2 s 2177ndash2185


1034

innych badaniach[31] i staje w opozycji do informacji prezentowanych w publikacji[32] Otrzymane

wyniki są głosem w dyskusji na temat fizykochemicznego znaczenie parametroacutew kinetycznych i tezy

że energię aktywacji można w pewnym stopniu uznawać za wyznacznik stopnia uwęglenia paliwa[33]

a) b)

Rys 3 (a) Zależność przedstawiająca ln K i 1T dla zestawu 6 par parametroacutew kinetycznych

możliwie wiernie opisujących proces pirolizy (wykres zaprezentowany w pracy [A1]) (b) zależność

pomiędzy temperaturą charakterystyczną opisująca efekt kompensacji Tiso a wspoacutełczynnikiem

paliwowym FR

W celu interpretacji uzyskanych danych kinetycznych sporządziłem wykres przedstawiający ln

K i 1T ktoacutery zgodnie z informacjami prezentowanymi w pracy Agrawala[34] może dostarczyć wiedzy

na temat charakteru korelacji pomiędzy parametrami kinetycznymi (rysunek 3a) Jak dowiodły

przeprowadzone analizy kształt uzyskanych krzywych wskazuje na wystąpienie tak zwanego

bdquorzeczywistegordquo efektu kompensacji ktoacuterego źroacutedłem mogą być właściwości fizykochemiczne paliwa

a nie błąd matematyczny czy zjawisko opoacuteźnienia termicznego[35] Za pewne potwierdzenie tej

obserwacji należy uznać korelację pomiędzy temperaturą charakterystyczną opisująca efekt

kompensacji Tiso a stopniem uwęglenia paliwa (rysunek 3b) Poczynione obserwacje wsparte

spostrzeżeniami płynącymi z pracy Miury i Makiego[36] zdają się wskazywać iż temperaturę

charakterystyczną opisująca efekt kompensacji należy interpretować jako temperaturę w ktoacuterej piroliza

przechodzi z etapu odgazowania pierwotnego do fazy odgazowania wtoacuternego

Proacuteby rozwinięcia tematyki przedstawionej w [A1] podjąłem się w pracy [A2] w ktoacuterej to

przeanalizowałem procesy pirolizy i spalania trzech odpadoacutew komunalnych Badania przeprowadziłem

na zamoacutewienie Instytutu Ceramiki i Materiałoacutew Budowlanych Oddziału Inżynierii Procesowej

Materiałoacutew Budowlanych w Opolu [I3] a ich celem było wyznaczenie parametroacutew kinetycznych

wiarygodnie oddających charakter analizowanych procesoacutew Wyniki przeprowadzonych analiz zostały

w pewnej części przedstawione na konferencji bdquoUkraine ndash EU Modern Technology Business and Lawrdquo

ktoacutera odbyła się w dniach 19-23 kwietnia 2016 roku w Czernihowie (Ukraina) [F7]

Na potrzeby badań zaproponowałem dwa modele kinetyczne to jest SFOR (w pracy [A2] zwany

modelem B) oraz jego rozwinięcie zakładające iż proces pirolizy można opisać za pomocą

kilkukilkunastu roacutewnoległych reakcji pierwszego rzędu (w pracy [A2] zwany modelem A)

Zastosowanie modelu SFOR było podyktowane wolą zleceniodawcy ktoacutery zaplanował

31 de Jong W Di Nola G Venneker BCH Spliethoff H Woacutejtowicz MA TG-FTIR pyrolysis of coal and secondary biomass fuels

determination of pyrolysis kinetic parameters for main species and NOx precursors Fuel 2007 vol 86 15 s 2367ndash2376 32 Sonoyama N Hayashi J Characterisation of coal and biomass based on kinetic parameter distributions for pyrolysis Fuel 2013 vol 114

s 206ndash215 33 Ściążko M Kinetyka reakcji heterogenicznych w procesach konwersji paliw stałych Wydawnictwo IChPW Zabrze 2015 34 Agrawal RK Compensation effect in the pyrolysis of cellulosic materials Thermochimica Acta 1985 vol 90 s 347ndash351 35 Agrawal RK The compensation effect a fact or a fiction Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 1989 vol 35 3 s 909ndash917 36 Miura K Maki T A simple method for estimating f(E) and k0(E) in the Distributed Activation Energy Model Energy Fuel 1998 vol 12

5 s 864ndash869


1134

przeprowadzenie dalszej części badań z zastosowaniem komercyjnego oprogramowania Fluent

uwzględniającego model SFOR jako jeden z czterech domyślnie zaimplementowanych do kodu tegoż

oprogramowania[37] Rozwinięcie modelu SFOR (model A) zakładało że reaktywność i-tego składnika

przyjmuje postać

119877119894 = 1198960119894119890119909119901 (minus119864119894

119877119879frasl )119884119894 119894 = 1hellip119899 (5)

Stąd w celu wyznaczenia liczby krzywych wiarygodnie oddających charakter analizowanych procesoacutew

oraz par parametroacutew kinetycznych je opisujących napisałem program w języku Visual Basic ktoacutery

optymalizował parametr F opisujący rozbieżność pomiędzy krzywą eksperymentalną a modelową

119865 =sum(119877119890119896119904119901 minus 119877119898119900119889)1198952

(6)

gdzie

119877119890119896119904119901 ndash reaktywność zmierzona eksperymentalnie (s-1) 119877119898119900119889 ndash reaktywność wyznaczona z modelu za

pomocą roacutewnania (5) (s-1)

Podkreślić należy iż model B nie jest tożsamy z modelem DAEM (prezentowanym w pracy [A1])

ponieważ nie zakłada on a priori rozkładu energii aktywacji

Przebieg procesu pirolizy każdego z trzech analizowanych paliw przedstawiłem na rysunku 4a

rysunek 4b obrazuje natomiast eksperymentalne i modelowe (model A) krzywe opisujące reaktywność

wybranego z nich

a) b)

Rys 4 (a) Zmiana masy odpadoacutew komunalnych w funkcji czasu zarejestrowana w czasie

nagrzewania paliwa w atmosferze inertnej (wykres zaprezentowany w pracy [A2])

(b) eksperymentalna i modelowe (model A) krzywe opisujące reaktywność wybranego odpadu

komunalnego w funkcji temperatury (wykres zaprezentowany w pracy [A2])

Przeprowadzona analiza wskazuje że pomimo roacuteżnic w przebiegu procesu pirolizy każdego z

paliw w ich składzie znajdowały się frakcje o podobnych właściwościach ulegające pirolizie w

zbliżonych temperaturach na przykład

- reakcja C 310-370 degC ndash zgodnie z literaturą [38] może odpowiadać za rozkład papieru

- reakcja D 375-440 degC ndash zgodnie z literaturą [39] może odpowiadać za rozkład polistyrenu

- reakcja F 460-500 degC ndash zgodnie z literaturą [39] może odpowiadać za rozkład polietylenu

Zastosowane podejście umożliwia nie tylko jakościowe wyszczegoacutelnienie frakcji paliwa ale

także daje podstawy by wyznaczyć ich ilościowy udział Szczegoacutełowa analiza reakcji C wskazuje że

szacowany udział frakcji papieru w poszczegoacutelnych paliwach wynioacutesł 233 157 i 159

37 Dokumentacja oprogramowania ANSYS FLUENT 120121 httpwwwafseneaitprojectneptuniusdocsfluenthtmlthnode255htm

dostęp 1432018 38 Ma J Wang J Zhang Y TG-FTIR study on pyrolysis of waste printing paper Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2017 vol129

s 1225-1232 39 Wu J Chen T Luo X Han D Wang Z Wu J TGFTIR analysis on co-pyrolysis behaviour of PE PVC and PS Waste Management

2014 vol 34 3 s 676-682


1234

Uzyskane wyniki zdają się być uzasadnione w świetle informacji prezentowanych w raporcie[40]

wskazującym że zawartość papieru w odpadach komunalnych generowanych przez mieszkańcoacutew

państw wysoce uprzemysłowionych wynosi od kilkunastu do 31 Skuteczność wspomnianej metody

oznaczania udziałoacutew poszczegoacutelnych frakcji należałoby zweryfikować za pomocą na przykład

manualnego wydzielenia składnikoacutew paliwa zgodnie z procedurą przedstawioną w pracy[41] Analiza

procesoacutew spalania przedstawiona dla tych samych paliw wskazała iż obecność utleniacza w

zdecydowany sposoacuteb zmienia charakter obserwowanych zjawisk a w celu wyciągnięcia bardziej

szczegoacutełowych wnioskoacutew wymagane jest przeprowadzenie dodatkowych oznaczeń

Tematyka wpływu warunkoacutew prowadzenia pirolizy na ilość odgazowanych części lotnych i

powstałego karbonizatu została rozwinięta w pracy [A3] ktoacuterą to opublikowałem w czasopiśmie

dedykowanym wybranym aspektom pirolizy to jest bdquoApplied and Analytical Pyrolysisrdquo Praca została

wykonana w ramach realizowania projektu bilateralnego NCBiR Polska - Republika Południowej

Afryki pod tytułem bdquoPPCCP - Rozwoacutej procedury prognostycznej do oceny procesu spalania pyłu

węglowegordquo [E1] a jej celem praktycznym było opracowanie metody umożliwiającej wykonywanie

analizy technicznej za pomocą termowagi

Spośroacuted licznych zalet stosowania termograwimetrii na potrzeby analizy technicznej za

największą należy uznać możliwość wykonywania miarodajnych oznaczeń proacuteb o masie nawet kilku

miligramoacutew to jest około tysiąckrotnie lżejszych niż w przypadku analizy standardowej[42] co jest

szczegoacutelnie istotne w kontekście charakteryzowania proacuteb pobranych z mikroreaktoroacutew Wykonany

przegląd literaturowy dowodzi istnienia pewnych proacuteb zaadaptowania wspomnianej techniki na

potrzeby analizy technicznej niemniej każdy z cytowanych autoroacutew wskazuje na rozbieżności w

otrzymanych wynikach W pracy autorstwa Karatepe i Kucukbayaraka[43] wskazywano między innymi

na rozbieżności w oznaczonym udziale części lotnych co przypisywano polepszonym warunkom

wymiany ciepła i masy będącym następstwem wymuszonego przepływu gazu nośnego przez komorę

pieca termowagi podczas gdy autorzy innej publikacji[44] odnotowali iż rozbieżności pomiędzy ilością

oznaczonych części lotnych są uzależnione od udziału tychże w paliwie

W celu zapewnienia warunkoacutew prowadzenia procesu pirolizy za pomocą termowagi możliwie

zbliżonych do tych występujących w czasie pomiaroacutew standardowych[45] zaproponowałem by oba

eksperymenty wykonywać w tych samych temperaturach to jest 850-1050 degC (w zależności od normy

ktoacuterą wybrano za referencyjną) Jak wskazują uzyskane wyniki (rysunek 5) proces wydzielania części

lotnych nie ustawał po osiągnięciu temperatury maksymalnej ale trwał nadal aż do zakończenia

eksperymentu Obserwowane zjawisko mogłoby być następstwem tak zwanego dryftu temperatury

(właściwości stanowiska pomiarowego) niemniej przeprowadzony pomiar z pustym tyglem zdaje się

wykluczać tą możliwość Podobne zjawisko było obserwowane roacutewnież przez innych badaczy i może

wskazywać na procesy hydrokrakingu węglowodoroacutew aromatycznych[46] ilub usuwania heteroatomoacutew

wodoru ze szkieletu węglowego[47] Wykonane analizy dowiodły iż oznaczanie udziału części lotnych

bezpośrednio po osiągnięciu temperatury maksymalnej gwarantuje wyniki zbliżone do tych uzyskanych

za pomocą analizy standardowej a przetrzymywanie w wysokiej temperaturze przez kolejne 40 minut

prowadziło do zwiększenia oznaczonego udziału części lotnych o średnio około 1

40 Hoornweg D Bhada-Tata P What a waste a global review of solid waste management World Bank Urban Development and Local

Government Unit of the Sustainable Development Network 2012 41 Szydełko A Spalanie i wspoacutełspalanie paliw alternatywnych Politechnika Wrocławska Wrocław 2017 42 Speight J G The Chemistry and Technology of Coal Third Edition Boca Raton CRC Press 2016 43 Karatepe N Kucukbayarak S Proximate analysis of some Turkish lignites by thermogravimetry Termochimica Acta 1993 vol 213

s 147-150 44 Shi L Liu Q Guo X Wu W Liu ZPyrolysis behavior and bonding information of coal mdash A TGA study Fuel Processing

Technology2013 vol 108 s 125-132 45 Riley J T Routine coal and coke analysis Collection Interpretation and Use of Analytical Data Second edition West Conshohocken

ASTM International 2014 46 Tian B Qiao Y-y Tian Y-y Liu Q Investigation on the effect of particle size and heating rate onpyrolysis characteristics of a bituminous

coal by TGndashFTIR Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2016 vol 121 s 376ndash386 47 Takashiro J Kudo Y Kaneko S Takai K Ischii T Kyotani T Enoki T Kiguchi M Heat treatment effect on the electronic and magnetic

structures of nanographene sheets investigated through electron spectroscopy and conductance measurements Physical Chemistry Chemical

Physics 2014 vol 16 s 7280-7289


1334

Rys 5 Przebieg procesu pirolizy realizowanego w temperaturach do 900 degC na przykładzie

południowoafrykańskiego węgla inertynitowego (wykres zaprezentowany w pracy [A3])

Co istotne ilość oznaczonych części lotnych jest powiązana z szybkością prowadzenia procesu

pirolizy ale analizy wykonane dla szybkości nagrzewania od 5 do 100 degC∙min-1 prowadzą do

zaskakujących wnioskoacutew Zgodnie z wiedzą prezentowaną w literaturze[48] wzrost szybkości

nagrzewania powinien skutkować odgazowaniem zwiększonej ilości części lotnych wydzielonych w

następstwie gwałtownego pękania struktury węglowej oraz braku reakcji wtoacuternych W przypadku

zastosowanych warunkoacutew pomiarowych zaobserwowano zjawisko odwrotne to jest wraz ze wzrostem

szybkości nagrzewania ilość odgazowanych części lotnych ulegała zmniejszeniu Szczegoacutełowa analiza

dowiodła iż obserwowana zależność była następstwem opoacuteźnienia termicznego i wynika z

ograniczonego wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła proacuteby węglowej Stąd by zapewnić optymalne

warunki pomiarowe należy nagrzewać paliwo z umiarkowanymi szybkościami nieprzekraczającymi

30 degC∙min-1

Jak wykazały przeprowadzone eksperymenty ilość frakcji palnej paliwa pozostawała niemalże

taka sama a warunki prowadzenia procesu pirolizy wpływały głoacutewnie na proporcję pomiędzy

poszczegoacutelnymi jej formami to jest produktami gazowymi i karbonizatem W związku z powyższym

jak wykazały przeprowadzone analizy proponowana procedura pomiarowa umożliwiająca oznaczenie

ilości części lotnych gwarantowała także wiarygodne oznaczenie udziału stałej pozostałości palnej

Stąd za niewątpliwą zaletę zastosowania termowagi na potrzeby analizy technicznej należy uznać fakt

iż technika ta umożliwia bezpośredni pomiar udziału stałej pozostałości palnej podczas gdy w ramach

metod standardowych wielkość ta jest wyznaczana pośrednio za pomocą wzoru

119865119862 = 100 minus (119882 + 119881 + 119860) (7)

gdzie

FC ndash udział stałej pozostałości palnej () W ndash udział wilgoci () V ndash udział części lotnych ()

A ndash udział popiołu ()

Nadto jak wskazałem we wstępie do pracy [A3] na udział oznaczonych części lotnych i stałej

pozostałości palnej pośredni wpływ może mieć także zawartość wilgoci i popiołu w paliwie O ile

oznaczany udział popiołu był zbliżony dla każdej z analizowanych procedur pomiarowych to kwestia

stosowania termograwimetrii na potrzeby oznaczania udziału wilgoci okazała się bardziej złożona

Wielu autoroacutew wskazywało na rozbieżności pomiędzy udziałem części lotnych oznaczonych metodami

48 Taniguchi M Kamikawa Y Yamamoto K Comparison of staged combustion properties between bituminous coals and a low-rank coal

Fiber-shaped crystallized carbon formation NOx emission and coal burnout properties at very high temperature Combustion and Flame 2013

vol 160 s 2221ndash2230


1434

standardowymi i za pomocą analizy termograwimetrycznej W pracach[4950] wskazywano na przykład

iż obserwowane roacuteżnice mogą być następstwem nieumyślnego usunięcia z proacuteb wilgoci analitycznej w

trakcie transportu i mielenia ilub być następstwem wahań poziomu wilgotności powietrza w

laboratorium Niemniej analizy wykonane przeze mnie na potrzeby [A3] zdają się wskazywać na

jeszcze inne źroacutedło niepewności pomiarowej Ze względu na fakt skroacutecenia procedury pomiarowej etap

suszenia paliwa zazwyczaj odbywa się w atmosferze inertnej takiej jak następujący po nim etap

wydzielenia części lotnych Stąd w celu ustalenia odpowiedniej atmosfery w piecu termowagi w

zależności od jego konstrukcji komorę spalania przemywa się strumieniem azotu bądź usuwa się z niej

wszystkie gazy aż do uzyskania proacuteżni a następnie wypełnia azotem Niemniej jak wskazują

wykonane obliczenia i eksperymenty każda z tych metod prowadzi do wydzielenia z proacuteby (znajdującej

się w tejże komorze) pewnej ilości wilgoci ktoacutera zostaje pominięta w dalszych etapach pomiarowych i

może stanowić źroacutedło błędu W celu poprawnego wykonania pomiaru zaproponowałem modyfikację

procedury pomiarowej ktoacuterą schematycznie przedstawia rysunek 6 i ktoacutera umożliwia oznaczenie

rzeczywistego udziału wszystkich analizowanych składnikoacutew paliwa

Rys 6 Schematyczne przedstawiony profil nagrzewania proacuteby umożliwiający wykonanie pełnej

analizy technicznej w ramach jednego eksperymentu (wykres zaprezentowany w pracy [A3])

W poroacutewnaniu do metod standardowych zaproponowana metoda termograwimetryzna

umożliwia oznaczanie wilgoci części lotnych stałej pozostałości palnej oraz popiołu zapewniając

rozbieżności nie większe niż odpowiednio 02 06 10 i 10 Co istotne zgodnie z moją wiedzą

oproacutecz artykułoacutew naukowych istnieją tylko dwie normy ASTM wskazujące na możliwość stosowania

termowagi na potrzeby wykonywania analizy technicznej paliw stałych Niemniej pierwsza z nich[51]

została opracowana jedynie na potrzeby analizy makro-TG (to jest oznaczaniu proacuteb o masie kilku

miligramoacutew) natomiast druga[52] została zaprojektowana z myślą o proacutebach miligramowych ale nie

umożliwia wykonania pełnego oznaczenia ponieważ pomiar zawartości wilgoci w węglach nie został

poddany walidacji

Prezentowane w pracy [A3] zagadnienie wpływu szybkości nagrzewania na proces pirolizy

zostało przeze mnie rozwinięte w publikacji [A4] W jej ramach przedstawiłem wyniki eksperymentoacutew

poświęconych pirolizie węgli witrynitowych i inertynitowych wykonane z niskimi umiarkowanymi

oraz wysokimi szybkościami nagrzewania Testy w warunkach wolnej pirolizy (poniżej 05 degC∙s-1)

49 Donahue C J Rais E A Proximate analysis of coal Journal of Chemical Education 2009 vol 86 2 s 222-224 50 Agrawal R K A rapid technique for characterization and proximate analysis for refuse-derived fuels and its implications for thermal

conversion Waste Management amp Research 1988 vol 6 s 271-280 51 American Society for Testing and Materials Standard Test Methods for Proximate Analysis of Coal and Coke by Macro Thermogravimetric

Analysis ASTM D7582-15 2015 52 American Society for Testing and Materials Standard Test Method for Compositional Analysis by Thermogravimetry ASTM E1131-08

(Reapproved 2014) 2014


1534

przeprowadziłem na stanowisku termowagi Dane obrazujące przebieg pirolizy w warunkach

umiarkowanych szybkości nagrzewania (30 degC∙s-1) zostały zasymulowane za pomocą oprogramowania

PC Coal Lab wykorzystującego model FLASHCHAIN[53] Przebieg szybkiej pirolizy (105 degC∙s-1) został

zbadany za pomocą pieca opadowego oraz zasymulowany z zastosowaniem drugiego modelu

komercyjnego to jest FG-DVC[54]

W celu zobrazowania wpływu szybkości nagrzewania na ilość powstałych części lotnych został

wyznaczony tak zwany parametr Q opisany formułą

119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie

VDTF ndash udział części lotnych oznaczony w czasie gwałtownego nagrzewania w piecu pionowym (daf)

VPA ndash udział części lotnych oznaczony za pomocą analizy technicznej (daf) VSPK ndash udział części lotnych

oznaczony w karbonizacie uzyskanym z procesu nagrzewania w piecu pionowym (daf)

Oznaczone wartości parametru Q wyniosły od 123 do 162 potwierdzając obserwacje prezentowane w

literaturze[55] wskazujące iż gwałtowne nagrzewanie może prowadzić do uzyskania większego

strumienia objętości wydzielonych gazoacutew niż prowadzenie pirolizy z niskimi szybkościami

nagrzewania

Co interesujące wykonane przeze mnie analizy dowiodły także iż parametry kinetyczne

uzyskane dla tych samych paliw w odmiennych warunkach pomiarowych są bardzo zroacuteżnicowane na

przykład energia aktywacji i wspoacutełczynnik przedwykładniczy dla węgla B oznaczone na stanowisku

termowagi wynoszą odpowiednio 1378 kJmiddotmol-1 i 974middot106 s-1 podczas gdy te same parametry

oznaczone za pomocą oprogramowania FG-DVC były roacutewne 500 kJmiddotmol-1 oraz 185middot108 s-1 Podobne

rozbieżności są roacutewnież obserwowane w literaturze na przykład w pracy Solomona i zespołu[56] zebrano

parametry kinetyczne charakteryzujące proces rozkładu smoacuteł ktoacutere w zależności od autorstwa wynoszą

od 3 do 290 kJ∙mol-1 (energia aktywacji) oraz 283middot102 s-1 to 230middot1015 s-1 (wspoacutełczynnik

przedwykładniczy) W efekcie wspomnianych rozbieżności proacuteba obliczenia stopnia przereagowania

paliwa w reaktorze przypływowym bezpośrednio na podstawie kinetyki uzyskanej w warunkach

wolnego nagrzewania wskazuje iż w zasymulowanej temperaturze 1000 degC węgiel potrzebuje ponad

80 sekund by w pełni ulec konwersji co jest oczywistą nieprawdą

Niemniej jak zauważyłem wspoacutełczynnik przedwykładniczy k0 (oznaczany w pracy [A4] jako

A) jest uzależniony od szybkości nagrzewania podczas gdy energia aktywacji E nie Wprowadzenie

wspomnianej powyżej zależności do roacutewnania 2 opisującego postęp procesu pirolizy doprowadziło do

otrzymania zależności umożliwiających oznaczenie udziału wydzielonych części lotnych (X) w funkcji

czasu przebywania w reaktorze na podstawie parametroacutew kinetycznych oznaczonych w warunkach

wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)

- dla modelu Kobayashiego[57]

119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie

53 Genetti D An advanced model of coal devolatilization based on chemical structure Praca magisterska Brigham Young University 1999 54 Solomon PR Hamblen DG Carangelo RM Serio MA Deshpande GV General model of coal devolatilization Energy and Fuels

1988 vol 2 4 s 405ndash422 55 Heikkinen JM Characterisation of supplementary fuels for co-combustion with pulverised coal Rozprawa doktorska TU Delft 2005 56 Solomon PR Serio MA Suuberg EM Coal pyrolysis experiments kinetic rates and mechanisms Progress in Energy and Combustion

Science 1992 vol 18 2 s 133-220 57 Kobayashi H Howard JB Sarofim AF Coal devolatilization at high temperatures Symposium (International) on Combustion 1977 vol

16 1 s 411-425


1634

- indeks L odnosi się do parametroacutew oznaczonych w warunkach wolnej pirolizy a indeks H odpowiada

warunkom pirolizy szybkiej ktoacuterej postęp jest prognozowany

Wykresy przedstawiające udział części lotnych wydzielonych z paliwa obliczone dla

warunkoacutew pirolizy szybkiej (104 degC∙s-1) prowadzonej w temperaturach 1000 1200 i 1400 degC

przedstawiono na rysunku 7 Każdy z wykresoacutew przedstawia 4 krzywe uzyskane na podstawie

parametroacutew kinetycznych uzyskanych za pomocą termowagi i pieca pionowego oraz obliczonych za

pomocą komercyjnych modeli PC Coal Lab i FG-DVC Dodatkowo na wykresie przedstawiono wyniki

eksperymentalne uzyskane na stanowisku pieca opadowego

a) b)

c)

Rys 7 Symulowany stopień postępu pirolizy dla paliwa nagrzewanego z szybkością 105 degC∙s-1 w

reaktorze pracującym w temperaturach a) 1000 degC b) 1200 degC c) 1400 degC

(wykresy zaprezentowane w pracy [A4])

Analiza uzyskanych wynikoacutew wskazuje iż zastosowanie proponowanej metody ekstrapolacji

umożliwia stosowanie parametroacutew kinetycznych oznaczonych w warunkach laboratoryjnych do

prognozowania przebiegu szybkiej pirolizy W temperaturze 1000 degC wyniki uzyskane na podstawie

danych oznaczonych w warunkach wolnego nagrzewania są dość zbliżone do tych uzyskanych za

pomocą PC Coal Lab Natomiast wraz ze wzrostem temperatury reaktora przebieg procesu pirolizy

symulowany na podstawie danych termograwimetrycznych upodabnia się do tego uzyskanego na

podstawie komercyjnego modelu FG-DVC Poroacutewnanie wynikoacutew eksperymentalnych uzyskanych dla

trzech paliw z tymi otrzymanymi na podstawie danych kinetycznych prowadzi do wniosku iż 10 z 12

analizowanych par parametroacutew kinetycznych w stopniu bardzo dobrym oddawało charakter procesu

pirolizy podczas gdy pozostałe dwie robiły to w sposoacuteb zadowalający


1734

a) b)

Rys 8 Zależność pomiędzy parametrami kinetycznymi oznaczonymi za pomocą roacuteżnych stanowisk

eksperymentalnych i modeli komercyjnych (wykresy zaprezentowane w pracy [A4])

W pracy [A4] oproacutecz wskazania metody ekstrapolacji parametroacutew kinetycznych uzyskanych w

warunkach wolnego nagrzewania dowiodłem także istnienia pewnej zależności pomiędzy parametrami

kinetycznymi Jak wykazał przegląd literatury oraz wyniki wcześniejszej pracy [A1] roacuteżne pary

parametroacutew kinetycznych wyznaczone w takich samych warunkach pomiarowych mogą roacutewnie wiernie

oddawać charakter pirolizy Zestawienie wynikoacutew uzyskanych na roacuteżnych stanowiskach badawczych

nie potwierdziło tej zależności (rysunek 8a) Niemniej jak wskazuje rysunek 8b wprowadzenie

wspoacutełczynnika przedwykładniczego uniezależnionego od szybkości nagrzewania (119896prime =

119896120573frasl )wykazało iż w takiej formie jest on skorelowany z energią aktywacji Obserwowane zjawisko

może tłumaczyć dlaczego pomimo znacznych roacuteżnic pary parametroacutew kinetycznych oznaczone na

roacuteżnych stanowiskach pomiarowych prowadzą niekiedy do bardzo zbliżonych rozwiązań

433 Piroliza katalityczna

Interesująca z naukowego punktu widzenia jest możliwość ingerowania w udział i właściwości

powstających produktoacutew pirolizy za pomocą dodatkoacutew przejawiających charakter katalityczny

Wspominaną tematykę podjąłem w ramach wspoacutełpracy z naukowcem reprezentującym Instytut

Aeronautyki z Sao Jose dos Campos (Brazylia) Wspoacutelne badania towarzyszyły realizacji projektu

pt bdquoBRISK ndash Europejska Infrastruktura Badawcza na potrzeby Termochemicznej Konwersji Biomasyrdquo

(Sioacutedmy Program Ramowy) ktoacuterego z ramienia Politechniki Wrocławskiej byłem głoacutewnym

wykonawcą [E4]

W pracy [A5] analizie poddane zostały makuchy słonecznikowe oraz dodatki w postaci kwasoacutew

Lewisa to jest chlorek glinu (AlCl3) oraz chlorek cynku (ZnCl2) stosowane dotychczas na potrzeby

syntezy organicznej (odpowiednio na przykład w reakcji Friedla-Craftsa i syntezie indolu metodą

Fischera) W celu wyznaczenia wpływu dodatkoacutew na przebieg procesu pirolizy poroacutewnałem

charakterystyki ubytku masy wyznaczone eksperymentalnie oraz zasymulowane zakładając

addytywność właściwości poszczegoacutelnych składnikoacutew mieszaniny Za miarę wpływu analizowanych

dodatkoacutew na proces pirolizy wyroacuteżniłem między innymi kryterium dev ktoacutere przyjmowało wartości

większe niż zero w przypadku gdy ilość powstających produktoacutew stałych przewyższała tą wynikającą z

addytywności własności poszczegoacutelnych składnikoacutew mieszaniny oraz mniejsze od zera gdy ilość

produktoacutew gazowych była wyższa niż wskazywałaby na to zasada addytywności

Jak wykazały badania wpływ ZnCl2 na powstające produkty pirolizy jest odmienny w niskich

(do około 500 degC) i wysokich temperaturach (powyżej 650 degC) W niższych temperaturach obecność

dodatku jest niemal niewidoczna i sprzyja powstawaniu jedynie niewielkiej ilości produktoacutew gazowych

podczas gdy w wysokich temperaturach skutkuje powstawaniem znacznych ilości produktoacutew stałych

Obecności drugiego dodatku to jest AlCl3 prowadzi do powstawania znacznych ilości produktoacutew


1834

gazowych niemniej w przypadku mieszaniny zawierającej 25 tego dodatku efekt zanikał wraz ze

wzrostem temperatury a w przypadku mieszaniny zawierającej 50 AlCl3 ulegał jedynie pewnemu

osłabieniu (rysunek 9)

a) b)

Rys 9 Wpływ dodatkoacutew o charakterze katalitycznym na produkty procesu pirolizy (wykresy

zaprezentowane w pracy [A5])

W celu określenia wpływu dodatkoacutew na kinetykę procesu pirolizy wykonałem analizę z

zastosowaniem modelu jednostopniowego umożliwiającego wyznaczenie rzędu reakcji n zgodnie z

ktoacuterym szybkość pirolizy można zapisać jako

119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)

Przeprowadzone analizy wskazały iż oba dodatki obniżają energię aktywacji związkoacutew

ulegających pirolizie w niskich temperaturach (150-350 degC) nie prowadząc jednakże do znaczących

zmian w energii aktywacji związkoacutew uwalnianych w wyższych temperaturach (350-550 degC) Niemniej

należy pamiętać iż jak wskazano w pracy [A1] proacuteba interpretacji jednego z parametroacutew kinetycznych

przy pominięciu pozostałych może wzbudzać pewne wątpliwości związane z istnieniem efektu

kompensacji i wymaga szczegoacutelnej ostrożności

Jeden z etapoacutew badań zaprezentowanych w publikacji [A5] został przedstawiony na konferencji

bdquo6th International Conference on Engineering for Waste and Biomass Valorizationrdquo ktoacutera odbyła się w

dniach 23-26 maja 2016 roku w Albi (Francja) [F5] Nadto możliwość praktycznego zastosowania

wiedzy zgromadzonej w czasie badań poświęconych katalitycznej pirolizie paliw stałych przedstawiłem

w pracy pt bdquoEnhancement of combustible properties of syngas applied in a spark ignition engine in

autonomous biomass into electricity conversion systemsrdquo [C5] znajdującej się poza prezentowanym

osiągnięciem naukowym Co interesujące wykonane badania eksperymentalne posłużyły opracowaniu

koncepcji zastosowania dodatkoacutew o charakterze katalitycznym na potrzeby autonomicznej instalacji

zapewniającej ciepłą wodę użytkową oraz energię elektryczną dla domu jednorodzinnego

434 Toryfikacja i zgazowanie

Analiza charakteru pirolizy w kontekście rozwoju technik toryfikacji i zgazowania biomasy

została przedstawiona w artykule [A6] Prace badawcze przeprowadzone po przewodnictwem grupy

badawczej z irlandzkiego Uniwersytetu w Limerick skupiały się na ocenie wpływu procesu toryfikacji

na właściwości karbonizatu powstałego z miskanta olbrzymiego oraz możliwości jego użytkowania w

gazogeneratorze W ramach przeprowadzonych eksperymentoacutew analizie poddany został wpływ

temperatury (od 230 do 290 degC) i czasu przebywania paliwa w reaktorze (od 10 do 30 minut) na ilość

odgazowanych części lotnych i reaktywność powstałego produktu stałego zwanego dalej toryfikatem

Analiza przeprowadzona przez zespoacuteł badawczy potwierdziła iż wraz ze wzrostem temperatury

i czasu przebywania paliwa w reaktorze powstały toryfikat charakteryzował się między innymi coraz

to niższą zawartością wilgoci i części lotnych ale za to wyższą wartością opałową czy zawartością

popiołu Co znaczące w kontekście dalszego użytkowania toryfikatu proces jego formowania prowadził

także do wzrostu zawartości w nim sodu i potasu ktoacutere to pierwiastki mogą pełnić katalityczną rolę w


1934

czasie procesu jego zgazowania Nadto wraz ze wzrostem temperatury prowadzenia procesu obniżała

się zawartość chloru związana w toryfikacie co może obniżać ryzyko związane z korozją

gazogeneratora czy żużlowaniem kanału spalin[58] Analiza kąta zwilżania potwierdziła obserwacje

prezentowane w pracy Bergmana i zespołu[59] iż toryfikat jest bardziej hydrofobowy niż biomasa z

ktoacuterej powstał Obserwowane właściwości są najprawdopodobniej efektem usunięcia grup OH z

powierzchni materiału co ograniczyło możliwość formowania wiązań pomiędzy atomami wodoru i

tlenu W praktyce obserwowana hydrofobowość jest zaletą paliwa ułatwiającą jego transport w

otwartych zbiornikach i składowanie Analiza struktury porowatej dowiodła iż stosunkowo niskie

temperatury pirolizy (do 230 degC) nie maja znaczącego wpływu na układ poroacutew niemniej nagrzewanie

paliwa w temperaturach od 250 do 270 degC skutkowało ponad dwukrotnym wzrostem powierzchni tychże

struktur Co interesujące należy zauważyć iż reaktywność i masa uzyskanego toryfikatu była zbliżona

w przypadku pomiaroacutew wykonanych w temperaturze 250degC (przy czasie przebywania 10 minut) oraz

tych przeprowadzonych w 230 degC (i czasie przebywania roacutewnym 30 minut) Szczegoacutełowa analiza

przebiegu procesu toryfikacji wskazuje iż rozkładowi w najniższych temperaturach ulega hemiceluloza

ktoacuterej to udział w paliwie surowym wynosił około 21 i obniżył się w wyniku prowadzenia procesoacutew

toryfikacji w 250 i 270 degC (przy czasie przebywania w wysokiej temperaturze roacutewnym 30 minut) do

poziomu odpowiednio 73 oraz 36 Znaczący spadek udziału celulozy w analizowanych

materiałach został odnotowany dopiero w temperaturze 270 degC podczas gdy podwyższona temperatura

zdawała się nie mieć znaczącego wpływu na struktury ligniny Uzyskane wyniki potwierdzają moje

obserwacje prezentowane między innymi w [A1]

W celu oceny przydatności toryfikatu na potrzeby zgazowania oznaczyłem jego reaktywność w

warunkach wolnego nagrzewania w obecności czynnika zgazowującego pod postacią dwutlenku węgla

Eksperymenty przeprowadzone przeze mnie w temperaturze 850 degC dowiodły iż konwersji najszybciej

ulegała biomasa w formie surowej następnie toryfikaty wytworzone w 230 degC i 250 degC a jako ostatni

toryfikat powstały w 270 degC

Rys 10 Zmiana reaktywności toryfikatoacutew i biomasy w funkcji stopnia ich konwersji (wykres

zaprezentowany w pracy [A6])

Interesujące obserwacje poczyniłem na podstawie rysunku 10 Jak zauważyłem w

początkowych etapach zgazowania biomasa surowa charakteryzowała się wyższą reaktywnością niż

wytworzone z niej toryfikaty ale wraz z postępem procesu tendencja ta ulegała odwroacuteceniu

Obserwowane zjawisko unaocznia iż na początkowym etapie zgazowania surowej biomasy wiodącą

rolę odgrywa proces wydzielania części lotnych Niemniej wraz ze wzrostem stopnia konwersji paliwa

58 Zevenhoven-Onderwater M Backman R Skrifvars B-J Hupa M The ash chemistry in fluidised bed gasification of biomass fuels Part

I predicting the chemistry of melting ashes and ashndashbed material interaction Fuel 2001 vol 80 s 1489ndash502 59 Bergman PCA Boersman AR Zwart RWR Kiel JHA Torrefaction for biomass cofiring in existing coal-fired power stations In

ENC-C-05-013 editor The Netherlands Energy Reaserch Center of the Netherlands (ECN) 2005


2034

na szybkość reakcji coraz większy wpływ mają reakcje szkieletu węglowego i grup atomoacutew w nim

zawartych z czynnikiem zgazowującym stad wzrasta też znaczenie metali alkaicznych zawartych w

popiele ktoacutere pełnią rolę katalityczną[60] W związku z powyższym należy zauważyć iż wraz z

postępem procesu zgazowania reaktywność paliw zawierających wyższy udział popiołu będzie wyższa

niż w przypadku tych ktoacutere zawierają jedynie nieznaczne jego ilości

Wspoacutełpraca z ośrodkiem naukowym w Limerick poświęcona tematyce toryfikacji i zgazowania

była kontynuowana o czym świadczy min artykuł zatytułowany bdquoGasification of torrefied Miscanthus

x giganteus in an air-blown bubbling fluidized bed gasifierrdquo [B2] znajdujący się poza prezentowanym

osiągnięciem naukowym i w skroacutecie przedstawiony w podrozdziale 51

435 Spalanie tlenowe

W pracach [A7-A8] zaprezentowałem doświadczenia płynące z prowadzenia procesu pirolizy

w atmosferze CO2 ktoacutere w pewnej części realizowałem w ramach projektu poświęconego tak zwanemu

spalaniu tlenowemu (Strategiczny Program Badań Naukowych i Prac Rozwojowych bdquoZaawansowane

technologie pozyskiwania energii Zadanie badawcze nr 2 Opracowanie technologii spalania

tlenowego dla kotłoacutew pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO2rdquo [E7]) Tematyka ta jest

bezpośrednio powiązana z tematem mojej pracy doktorskiej zatytułowanej bdquoSzybkość spalania węgla i

paliw alternatywnych w atmosferze wzbogaconej w tlenrdquo niemniej publikacje [A7-A8] stanowią

kontynuację moich wcześniejszych prac (min [B3-B4 B7-B9]) ilub powstały po uzyskaniu stopnia

doktorskiego

Spalanie tlenowe jest jednym z rozwiązań umożliwiających użytkowanie węgla na cele

energetyczne przy jednoczesnym ograniczeniu emisji gazoacutew cieplarnianych Koncepcja ta zakłada

podawanie do kotła dwoacutech strumieni gazu to jest (1) strumienia pierwotnego zawierającego paliwo w

postaci pyłu wraz z częścią zawracanych spalin oraz (2) strumienia wtoacuternego zawierającego tlen

rozrzedzony recyrkulowanymi spalinami Zastosowanie atmosfery O2CO2 w miejsce powietrza

prowadzi do wzrostu stężenia dwutlenku węgla w spalinach z 13-17 do 70-95[61] co obniża koszty

transportu magazynowania i sekwestracji CO2

W pracy [A7] analizie zostały poddane mechanizmy procesoacutew pirolizy i wybuchu pyłu

węglowego Jak wykazał przegląd literatury badania eksperymentalne i modelowe[62] wskazują że

zastąpienie azotu dwutlenkiem węgla obniża zagrożenia związane z wybuchem pyłu węglowego co jest

przypisywane większej pojemności cieplnej tegoż gazu Niemniej wyniki prezentowane w pracy Di

Benedetto i zespołu[63] nie potwierdzają tychże informacji wskazując iż maksymalne ciśnienie

wybuchu w atmosferze O2CO2 przewyższało to zarejestrowane w atmosferze powietrznej

Prace eksperymentalne wykonane przez wspoacutełautoroacutew artykułu [A7] dla dwoacutech proacuteb węgla

kamiennego i dwoacutech węgla brunatnego wykazały iż ciśnienie wybuchu jest wyższe w atmosferze

powietrznej niż atmosferze O2CO2 a roacuteżnice te są szczegoacutelnie znaczące dla stężeń pyłu poniżej

1500 g∙m-3 W celu wyjaśnienia obserwowanych roacuteżnic wykonałem eksperymenty pirolizy i spalania

realizowane w atmosferach N2 CO2 powietrza oraz 30 O270 CO2 (wyboacuter takiej atmosfery był

podyktowany chęcią zapewnienia zbliżonej adiabatycznej temperatury spalania[64])

Poroacutewnanie przebiegu procesu pirolizy wskazuje iż do temperatury około 600-700 degC

atmosfera nie ma wpływu na jego mechanizm a po przekroczeniu tychże można obserwować reakcję

szkieletu węglowego z dwutlenkiem węgla zwaną reakcją Boudouarda Niemniej wspomniane roacuteżnice

pojawiają się w wysokich temperaturach i nie mają wpływu na obserwowane roacuteżnice w wybuchowości

Poroacutewnanie charakteru procesu spalania zarejestrowanego za pomocą termowagi w atmosferze

powietrza i O2CO2 wskazuje iż spalanie w O2CO2 jest bardziej gwałtowne niż w powietrzu co należy

utożsamiać z lepsza dostępnością tlenu do powierzchni ziaren paliwa Poczynione obserwacje wskazują

60 Fisher EM Dupont C Darvell LI Commandre JM Saddawi A Jones JM Grateau M Nocquet T Salvador S Combustion and

gasification characteristics of chars from raw and torrefied biomass Bioresource Technology 2012 vol 119 s 157ndash65 61 Nowak W Czyste technologie węglowe Innowacyjny Klaster Generacji i Użytkowania Energii w Mega i Nano httpwwwklaster-

energiawrocplstorageFileprezentacjeCzyste20technologie20weglowepdf dostęp 2832018 62 Di Benedetto A Di Sarli V Salzano E Cammarota F Russo G Explosion behavior of CH4O2N2CO2 and H2O2N2CO2 mixtures

International Journal of Hydrogen Energy 2009 vol 34 s 6970-6978 63 Di Benedetto A Cammarota F Di Sarli V Salzano E Russo G Anomalous behavior during explosions of CH4 in oxygen-enriched air

Combustion and Flame 2011 vol 158 s 2214ndash2219 64 Zheng Ch Liu Z Oxy-fuel Combustion Fundamentals Theory and Practice Elsevier Wielka Brytania 2018


2134

także iż biorąc pod uwagę kinetykę oraz zjawiska dyfuzji należałoby się spodziewać iż stosowanie

atmosfery O2CO2 w miejsce powietrza zwiększy zagrożenia związane z wybuchowością

Obserwowana przeciwna tendencja dowodzi jednakże iż to pojemność cieplna dwutlenku węgla a nie

kinetyka czy zjawiska dyfuzji hamuje proces wybuchu Poczynione obserwacje zdają się też tłumaczyć

fakt iż roacuteżnice pomiędzy atmosferą powietrza i O2CO2 są szczegoacutelnie znaczące przy niewielkim

stężeniu pyłoacutew Biorąc pod uwagę iż pojemność cieplna gazu pozostaje stała (ze względu na stałą

objętość ograniczającego ją zbiornika) to wraz ze zmniejszeniem stężenia pyłu ilość generowanego

ciepła maleje i w wyniku tego zdolność dwutlenku węgla do spowalniana procesu zyskuje na znaczeniu

Jak zostało wspomniane w pracy [A7] realizacja procesu spalania w atmosferze tlenowej

prowadzi do obniżenia strumienia spalin o około 80 i ponad pięciokrotnego zatężenia udziału

dwutlenku węgla w tychże co obniża koszty ich sekwestracji i umożliwia spalanie paliw węglowych z

bdquozerowąrdquo emisją CO2 do atmosfery Niemniej technika ta jest nadal niedojrzała stąd prowadzone prace

mają na celu optymalizację procesu spalania poprzez zapewnienie maksymalnej sprawności kotła przy

jednoczesnej niskiej emisji związkoacutew szkodliwych Jedną z metod poprawy sprawności instalacji

spalania tlenowego może być ograniczenie straty niedopału Wspomniana strata jest wynikiem

niecałkowitego spalania paliwa i prowadzi do wzrostu zawartości niespalonych stałych części palnych

w żużlu i w lotnym popiele Kwestia niecałkowitego spalania pyłu węglowego wydaje się szczegoacutelnie

istotna dla jednostek spalania pyłowego w przypadku ktoacuterych niedopał w paliwie może być

następstwem między innymi spadku reaktywności karbonizatu w wyniku jego wypalania[65] W związku

z powyższym praca [A8] opublikowana w czasopiśmie Zeszyty Energetyczne ktoacuterego jestem

wspoacutełzałożycielem i redaktorem pierwszych dwoacutech tomoacutew [L1-L2] miała na celu określenie wpływu

warunkoacutew przeprowadzenia pirolizy (szybkości nagrzewania temperatury przeprowadzenia procesu

czasu przebywania ziaren paliwa w wysokiej temperaturze) na właściwości fizykochemiczne

karbonizatoacutew spalanych w atmosferze O2CO2

W ramach przeprowadzonych badań wykazałem iż szybkość procesu pirolizy ma znaczący

wpływ na właściwości fizykochemiczne powstającego karbonizatu Maksymalna reaktywność

karbonizatu powstałego w warunkach wolnej pirolizy wyniosła 971 ∙min-1 podczas gdy w przypadku

pirolizy szybkiej była w zakresie 139ndash155 ∙min-1 Wolna szybkość nagrzewania prowadziła także do

wzrostu o około 200 degC temperatury początku spalania karbonizatu oraz wzrostu o około 100ndash135 degC

temperatury maksymalnej reaktywności W literaturze nie odnaleziono publikacji opisujących jak

warunki tworzenia karbonizatoacutew wpływają na reaktywność ich spalania w atmosferze O2CO2 z tego

względu uzyskane wyniki poroacutewnano z obserwacjami poczynionymi dla karbonizatoacutew spalanych

w atmosferze powietrza[66] Wyniki uzyskane dla warunkoacutew wolnej pirolizy stoją w zgodzie z tymi

prezentowanymi w literaturze W pracy[67] dowiedziono że piroliza przeprowadzona dla węgla

bitumicznego z szybkością nagrzewania 20 degC∙min-1 prowadziła do uzyskania karbonizatu o

maksymalnej reaktywności roacutewnej około 85 ∙min-1 osiągniętej w temperaturze około 630 degC Wyniki

uzyskane dla karbonizatoacutew wytworzonych w warunkach szybkiej pirolizy są zbieżne z tymi

prezentowanymi w pracy Maniego i zespołu[68] ale mogą wydawać się sprzeczne z obserwacjami

zawartymi w publikacji Ciambellego i zespołu[67] W pracy[67] stwierdzono także iż temperatura

maksymalnej reaktywności oraz maksymalna reaktywność paliwa są podobne zaroacutewno dla

karbonizatoacutew uzyskanych w warunkach wolnej jak i szybkiej pirolizy Rozbieżności pomiędzy

obserwacjami zawartymi w tejże pracy a wynikami niniejszych badań mogą być tłumaczone

warunkami tworzenia karbonizatoacutew zastosowanymi przez Ciambellego i zespoacuteł w tym zdecydowanie

dłuższym czasem wytrzymania paliwa w wysokiej temperaturze (5 sekund w pracy[67] wobec 013ndash043

sekundy zastosowanych na potrzeby niniejszej pracy)

W celu zrozumienia istoty przemian zachodzących w czasie powstawania ziaren pozostałości

koksowej zostały wykonane badania wielkości struktury i dostępności układu porowatego węgla

65 Hosseinzadeh S Norman F Verplaetsen F Berghmans J Van den Bulck E Dust explosion characteristics of south African coal in oxy-

fuel atmospheres Chemical Engineering Transactions 2015 vol 43 s 2359ndash2364 66 Yan B-H Cao Ch-X Cheng Y Jin Y Cheng Y Experimental investigation on coal devolatilization at high temperatures with different

heating rates Fuel 2014 vol 117 s 1215-1222 67 Ciambelli P Palma V Russo P Vaccaro S Vaiano V The Influence of the devolat-ilisation rate on the reactivity of chars from a coal a

biomass and their blend Joint Meeting of The Scandinavian-Nordic and Italian Sections of The Combustion Institute 2003 68 Mani T Murugan P Abedi J Mahinpey N Pyrolysis of wheat straw in a thermo-gravimetric analyzer Effect of particle size and heating

rate on devolatilization and esti-mation of global kinetics Chemical engineering research and design 2010 vol 88 s 952-958


2234

brunatnego oraz karbonizatoacutew z niego powstałych Badania miały posłużyć wyjaśnieniu odmiennych

właściwości ziaren pozostałości koksowej uzyskanych w warunkach wolnego i szybkiego nagrzewania

Porowatość i gęstość rzeczywista węgla brunatnego Turoacutew była znacznie mniejsza niż

ktoacuteregokolwiek z otrzymanych karbonizatoacutew Wzrost porowatości w wyniku wolnej pirolizy był ponad

4-krotny a w wyniku szybkiej od prawie 2-krotnego do ponad 35-krotnego Wzrost gęstości

rzeczywistej w wyniku pirolizy wynioacutesł maksymalnie około 25 (dla przypadku wolnego nagrzewania

oraz dla przypadku szybkiego nagrzewania w 950 degC i przy czasie przebywania ziarna w piecu 040

sekundy) Dla warunkoacutew szybkiego nagrzewania zauważyłem że porowatość i gęstość rzeczywista

rosły wraz z temperaturą odgazowania i czasem przebywania ziaren w piecu Otrzymane dane

świadczyły o rozwoju struktury porowatej w wyniku pirolizy paliwa W wyniku odgazowania

powierzchnia właściwa w CO2 wzrastała nawet ponad 2-krotnie Tak znaczący wzrost powierzchni

właściwej świadczył o braku wtoacuternego reagowania części lotnych z powierzchnią poroacutew ktoacutera mogłaby

prowadzić do repolimeryzacji i blokowania poroacutew W celu zobrazowania transformacji struktury

porowatej na rysunku 11 przedstawiłem zmiany rozkładu objętości poroacutew w zależności od warunkoacutew

przeprowadzenia pirolizy

Rys 11 Stopień rozbudowania struktury poroacutew (wykres zaprezentowany w pracy [A8])

Wolna piroliza prowadziła do wzrostu objętości mikroporoacutew (o 0060 m3∙kg-110-3) i spadku

objętości mezoporoacutew (o 0033 m3∙kg-110-3) Procesy te były następstwem wydzielania części lotnych i

smoły słabo związanych ze strukturą węgla Uważam iż na podstawie przeprowadzonych badań

uzasadnione jest przypuszczenie iż uzyskana objętość mezoporoacutew nie podlegałaby dalszemu spadkowi

objętości wraz ze wzrostem temperatury ponieważ proces wydzielania smoły z paliwa zakończył się w

temperaturach poniżej 950 degC Objętość struktury porowatej dla szybkiej pirolizy była zdecydowanie

mniejsza niż ta zaobserwowana w warunkach wolnej pirolizy W odroacuteżnieniu od warunkoacutew wolnej

pirolizy piroliza z wysoką szybkością nagrzewania prowadziła do utrzymania bądź nawet

powiększenia się powierzchni mezoporoacutew Zaobserwowane zjawisko było następstwem gwałtownego

rozkładu i wydzielania się części substancji organicznej węgla

Przedstawione badania dowodzą że na skutek pirolizy otrzymuje się karbonizat o bardziej

otwartej i rozwiniętej strukturze porowatej niż węgiel macierzysty W wyniku pirolizy (zaroacutewno wolnej

jak i szybkiej) zanotowano wzrost gęstości rzeczywistej powierzchni wewnętrznej oraz objętości

poroacutew co było wynikiem otwierania i rozrastania się poroacutew początkowo niedostępnych Gęstość

rzeczywista ziaren pozostałości koksowej z węgla brunatnego była znacznie mniejsza niż gęstość grafitu

(225middot103 kg∙m-3) będącego przykładem struktury węglowej o dużym uporządkowaniu

Stopień rozwinięcia struktury porowatej zależał od roacutewnowagi pomiędzy procesami rozrostu

struktury porowatej w wyniku wydzielania części lotnych i procesu porządkowania się struktury

organicznej[69] Położenie roacutewnowagi jest następstwem zaroacutewno parametroacutew procesu nagrzewania

69 Więcek A Szybkość spalania węgla ndash wpływ uwęglenia odgazowania i wypalenia fazy stałej Rozprawa doktorska Politechnika

Wrocławska Wrocław 2002


2334

(temperatury procesu odgazowania szybkości nagrzewania czasu przebywania ziaren w wysokiej

temperaturze) jak i charakteru analizowanego paliwa Uzyskane wyniki znajdują potwierdzenie w

literaturze Obserwacje związane z rozwojem struktury porowatej na skutek termicznego rozkładu

paliwa są zbieżne zaroacutewno z wynikami uzyskanymi dla innych węgli brunatnych (np węgla

reńskiego[70]) jak i pozostałych paliw stałych[71]

Analiza wpływu temperatury pirolizy paliwa na reaktywność uzyskanych ziaren pozostałości

koksowej wskazuje iż nie można wskazać jednoznacznej zależności pomiędzy temperaturą

przeprowadzenia procesu pirolizy a reaktywnością uzyskanego karbonizatu Roacuteżnice pomiędzy

maksymalnymi reaktywnościami zarejestrowanymi dla trzech analizowanych temperatur z zakresu

750ndash950 degC wyniosły 12 ∙min-1 Dowiodłem natomiast że niższa temperatura przeprowadzenia

procesu pirolizy obniża temperaturę początku spalania oraz temperaturę maksymalnej reaktywności

ale nie wpływa na temperaturę końca procesu Uzyskane wyniki nie potwierdziły obserwacji

poczynionych dla atmosfery powietrza[82] wskazujących że wzrost temperatury procesu pirolizy

prowadzi do obniżenia reaktywności karbonizatu Przeprowadzone badania nie potwierdziły także

katalitycznego wpływu składnikoacutew popiołu na proces konwersji paliwa o ktoacuterego istnieniu w

przypadku biomasy informowano w pracy Olssona i zespołu[72]

W celu poroacutewnania wpływu typu paliwa na właściwości uzyskanych ziaren koksowych

wykonałem analizy karbonizatoacutew otrzymanych z węgla brunatnego Turoacutew węgla kamiennego Janina i

węgla antracytowego Badania przeprowadziłem dla paliw węglowych charakteryzujących się

odmiennymi stopniami uwęglenia zawierających od 321 do 890 pierwiastka węgla w stanie

suchym

Badania dowiodły że w przypadku węgla kamiennego i węgla antracytowego szybka piroliza

prowadziła do otrzymania karbonizatoacutew o zbliżonej maksymalnej reaktywności wynoszącej

odpowiednio 75 ∙min-1 oraz 66 ∙min-1 Pomimo pewnych podobieństw pomiędzy profilami

reaktywności karbonizatoacutew z węgla kamiennego i węgla antracytowego zaobserwowałem jednakże że

temperatura początku spalania karbonizatu otrzymanego z węgla antracytowego była o około 60 degC

wyższa niż w przypadku karbonizatu z węgla kamiennego Dodatkowo w przypadku karbonizatu z

węgla kamiennego proces spalania zakończył się w temperaturze o 100 degC niższej niż w przypadku

karbonizatu z węgla antracytowego Właściwości karbonizatu otrzymanego z węgla brunatnego

znacząco odbiegały od tych jakimi charakteryzowały się karbonizaty węgla kamiennego i

antracytowego między innymi karbonizat ten charakteryzował się bardzo wysoką reaktywnością

maksymalną sięgającą 150 ∙min-1 i ulegał spalaniu w temperaturach 300ndash700 degC Obserwowany

wpływ stopnia uwęglenia paliwa na reaktywność karbonizatu jest zgodny z wynikami eksperymentu

zaprezentowanego w pracy[78]

436 Spalanie i wspoacutełspalanie konwencjonalne

W pracach [A1-A8] moja uwaga była skupiona na oznaczeniu wpływu warunkoacutew prowadzenia

procesu na przebieg pirolizy niemniej ważna rolę odgrywa także forma w jakiej paliwo poddaje się

konwersji W związku z powyższym w pracy [A9] podjąłem tematykę wpływu rozdrobnienia na

mechanizm zapłonu i pirolizy biomasy ktoacutera to realizowałem we wspoacutełpracy z naukowcem

reprezentującym Uniwersytet w Glasgow (Wielka Brytania) [H1] Badania przedstawione w pracy [A9]

zostały także zaprezentowane na konferencji bdquo24th European Biomass Conference and Exhibitionrdquo

odbywającej się w dniach 6-9 czerwca 2016 roku w Amsterdamie (Holandia) [F3]

Zainteresowanie prezentowaną tematyką wynikało bezpośrednio z koncepcji wspoacutełspalania

biomasy i węgla w kotłach energetycznych w celu zapewnienia niskich limitoacutew emisji Przegląd

literatury wskazuje iż kwestia rozdrobnienia paliwa może mieć kluczowy wpływ na skuteczność

procesu wspoacutełspalania Jak wskazują informacje prezentowane w pracy[73] biomasa wspoacutełspalana z

węglem nie wymaga tak znacznego rozdrobnienia jak sam węgiel ze względu na fakt iż jest ona

70 Tremel A Haselsteiner T Nakonz M Spliethoff H Coal and char properties in high temperature entrained flow gasification Energy

2012 vol 45 176-182 71 Fu P Hu S Xiang J Sun L Su S Wang J Evaluation of the porous structure de-velopment of chars from pyrolysis of rice straw Effects

of pyrolysis temperature and heating rate Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2012 vol 98 s 177-183 72 Olsson JG Jaumlglid U Pettersson JBC Alkali metal emission during pyrolysis of biomass Energy Fuels 1997 vol11 s 779ndash784 73 Li J Brzdekiewicz A Yang W Blasiak W Co-firing based on biomass torrefaction in a pulverized coal boiler with aim of 100 fuel

switching Applied Energy 2012 vol 99 s 344minus354


2434

paliwem znacznie bardziej reaktywnym Co więcej znaczne rozdrobnienie tego materiału jest

problematyczne ze względu na jego włoacuteknistą strukturę i wiąże się ze wzrostem zapotrzebowania na

energię elektryczną potrzebną do napędzania młynoacutew Nadto wprowadzenie do komory paleniskowej

kotła rozdrobnionego wysokoreaktywnego paliwa biomasowego może skutkować jego

natychmiastowym spalaniem co prowadzić będzie do wyzwolenia znacznych ilości energii w strefie

palnikowej i ograniczy sprawności przegrzewaczy pary Z drugiej strony pozostawienie w biomasie

frakcji o znacznych rozmiarach skutkuje ich opoacuteźnionym zapłonem i w konsekwencji wzrostem

udziału niespalonego węgla w lotnym popiele (tak zwanej straty niecałkowitego spalania)

O ile tematyka wpływu rozmiaru ziaren węgla na mechanizm zapłonu i pirolizy jest obecna w

literaturze naukowej[74] to informacje na temat zachowania się mieszanin węgla z biomasą są bardzo

ograniczone Nadto wyniki analiz wykonanych dla mieszanin paliwowych prezentowane w znanych

autorowi pracach nie wskazują jednoznacznego wpływu stopnia rozdrobnienia na zachowanie się

paliw[75]

Poroacutewnanie charakteru procesu pirolizy słomy o uziarnieniu 63-90 μm i 315-500 μm wskazuje

na jedynie nieznaczne roacuteżnice a mniejsza ilość części lotnych wydzielonych z proacuteby 63-90 μm w

poroacutewnaniu do 315-500 μm zdaje się potwierdzać informacje zawarte między innymi w pracach[7677]

iż frakcje biomasy o niewielkim uziarnieniu bywają zanieczyszczone piaskiem ktoacutery zwiększa udział

frakcji popiołu kosztem wilgoci oraz frakcji palnych Poroacutewnanie przebiegu pirolizy w warunkach

inertnych i utleniających wskazuje ze ilość części lotnych wydzielonych w temperaturach poniżej

temperatury zapłonu jest poroacutewnywalna zaroacutewno w przypadku atmosfery utleniającej jak i inertnej co

dowodzi iż to temperatura a nie stężenie utleniacza limituje szybkość pirolizy Pewne roacuteżnice

widoczne zwłaszcza w zakresie 350-400 degC dowodzą iż obecność powietrza w miejsce azotu może

sprzyjać szybszej pirolizie nie ze względu na odmienny mechanizm tejże reakcji a w wyniku

zapewnienia lepszych warunki wymiany ciepła (przewodność cieplna powietrza w temperaturze 400 degC

i ciśnieniu 1 MPa wynosi 494 mW∙m-1∙K-1 wobec 487 mW∙m-1∙K-1dla azotu) Roacuteżnice w temperaturach

powyżej temperatury zapłonu wynikają z utleniania stałej pozostałości palnej w atmosferze powietrza

Zestawienie krzywych pirolizy i spalania uzyskanych dla tych samych paliw pozwoliło mi określać

mechanizm zapłonu zgodnie z wytycznymi przedstawionymi w pracy[78] Jak wskazano tamże

obserwowane profile pirolizy i spalania mogą świadczyć iż w warunkach eksperymentu obserwowano

zapłon mieszany (homo-heterogeniczny) to znaczy że dochodziło do roacutewnoczesnego spalania części

lotnych i utleniania ziaren pozostałości koksowej Poroacutewnanie charakteru pirolizy oznaczonej dla

słomy biomasy leśnej oraz toryfikatu z niej powstałego potwierdziły spostrzeżenia publikowane

wcześniej w [A6] iż toryfikacja drewna prowadzi w głoacutewnej mierze do usuwania zeń struktur

hemicelulozy

74 Goshayeshi B Sutherland JC A comparison of various models in predicting ignition delay in single-particle coal combustion Combustion

and Flame 2014 vol 161 s 1900minus1910 75 Kroacutel K Oddziaływanie biopaliw stałych na zachowanie się węgla w czasie wspoacutełspalania Rozprawa doktorska Politechnika Wrocławska

Wrocław 2010 76 Takigawa T Yoshizaki S Research on the minimum temperature for ignition of agricultural dusts International chemical engineering1984

vol 24 3 s 556-566 77 Bonner IJ Smith WA Einerson JJ Kenney KL Impact of harvest equipment on ash variability of baled corn stover biomass for

bioenergy BioEnergy Research 2014 vol 7 3 s 845-855 78 Li Q Zhao Ch Chen X Wu W Li Y Comparison of pulverized coal combustion in air and in O2CO2 mixtures by thermo-gravimetric

analysis Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2009 vol 85 s 521-528


2534

a) b)

Rys 12 Wyniki a) eksperymentalne i b) modelowe obrazujące wybuchowość chmury pyłowo-

powietrznej (wykresy zaprezentowane w pracy [A9])

W celu zobrazowania wpływu stopnia uziarnienia na proces zapłonu wykonałem eksperymenty

dla chmury powietrzno-pyłowej na stanowisku pionowego pieca opadowego Uzyskane wyniki

uwidoczniły między innymi iż paliwa zawierające większe ilości części lotnych szybciej ulegają

zapłonowi Poroacutewnanie wpływu stopnia uziarnienia na szybkość zapłonu potwierdza fundamentalną

zależność opisaną dla pojedynczego ziarna paliwa iż czas indukcji zapłonu zależy od średnicy ziaren

paliwa Jak wskazują wyniki dla każdego z trzech analizowanych paliw czas indukcji zapłonu ziaren

63-90 μm był około 2-krotnie kroacutetszy niż w przypadku ziaren 315-500 μm (rysunek 12a)

W celu zrozumienia zależności łączących procesy pirolizy i zapłonu ziaren paliwa dokonałem

analizy danych eksperymentalnych a wspoacutełautor badań przeprowadził analizę przy zastosowaniu

metody modelowania numerycznego procesu pirolizy Jak wskazują otrzymane wyniki w relatywnie

niskich temperaturach mechanizm zapłonu biomasy zachodził na etapie kiedy około 30 części

lotnych uległo wydzieleniu co wskazuje na jego mieszany charakter (rysunek 12b) Niemniej wraz ze

wzrostem temperatury ilość części lotnych wydzielonych przed nastąpieniem zapłonu ulegała

znacznemu obniżeniu (na przykład do 10 w temperaturze około 630 degC) i jak można przypuszczać

przy zapewnieniu odpowiednio wysokiej temperatury biomasa mogłaby ulegać nawet zapłonowi

homogenicznemu

Odrębnym zagadnieniem związanym tematycznie z technikami spalania i wspoacutełspalania

konwencjonalnego była problematyka powtoacuternego zagospodarowania frakcji niespalonego węgla

separowanej z lotnego popiołu przedstawiona w pracy [A10] Publikacja ta jest owocem wspoacutełpracy

pomiędzy Katedrą Technologii Energetycznych Turbin i Modelowania Procesoacutew Cieplno-

Przepływowych Politechniki Wrocławskiej a PGE GiEK SA ndash Oddział Elektrownia Bełchatoacutew [E6]

ktoacuterej byłem uczestnikiem Zagadnienia rozwijane bezpośrednio przeze mnie dotyczyły określenia

wpływu warunkoacutew panujących w rzeczywistym kotle energetycznym na właściwości ziaren

niespalonego węgla brunatnego istotnych w kontekście zawracania tegoż paliwa do komory

paleniskowej w celu ich wspoacutełspalania

Proacuteby poddane badaniom zostały pobrane bezpośrednio z kanału spalin jednego z

bełchatowskich blokoacutew energetycznych dzięki wbudowanemu systemowi mechanicznej separacji za

pomocą zestawu sit Co istotne jak wskazują obserwacje prezentowane w pracy[79] węgiel brunatny

użytkowany w elektrowni Bełchatoacutew zawiera do 365 ksylitu z czego nawet 36 stanowi forma

ksylitu włoacuteknistego Ze względu na znaczy udział celulozy w ksylicie włoacuteknistym (nawet do 485[80])

mielenie tejże frakcji w młynach węglowych jest utrudnione co manifestuje się zwiększonym udziałem

ziaren niespalonego węgla w lotnym popiele

79 Bielowicz B Petrographic composition of Polish lignite and its possible use in a fluidized bed gasification process International Journal of

Coal Geology 2013 vol 116-117 p 236-246 80 Kyzioł-Komosińska J Kukułka L Wykorzystanie kopalin towarzyszących pokładom złoacuteż węgli brunatnych do usuwania metali ciężkich

z woacuted i ściekoacutew Polska Akademia Nauk Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska Zabrze 2008


2634

Oznaczenie właściwości niespalonych węgli przeprowadzone przeze mnie na stanowisku

termowagi [A10] dowiodło iż materiały te charakteryzuje 4-5 niższa reaktywność niż węgiel brunatny

z ktoacuterego powstały Z jednej strony obserwowane zjawisko można tłumaczyć zwiększonym udziałem

mało reaktywnego ksylitu w niespalonych węglach z drugiej wydają się być one sprzeczne z

doniesieniami[81] wskazującymi że gwałtowne nagrzewanie w kotle energetycznym może prowadzić

do znacznego powiększenia struktury porowatej niespalonych węgli Wykonane testy w ramach

ktoacuterych wspoacutełspaliłem niespalony węgiel z węglem brunatnym w udziałach 1090 i 4060

wskazały iż zachowanie mieszaniny paliwowej wykazuje cechę addytywności to znaczy że znając

charakter wspoacutełspalanych paliw można z dużym prawdopodobieństwem oszacować zachowanie się

mieszaniny (rysunek 13) Skonfrontowanie wynikoacutew własnych z obserwacjami pozostałych

wspoacutełautoroacutew pozwoliło sformułować także wniosek iż wspoacutełspalanie nawet 40 udziału wagowego

niespalonego węgla z węglem brunatnym nie powinno prowadzić do wzrostu zagrożeń

eksploatacyjnych kotła

Rys 13 Zestawienie parametroacutew charakteryzujących proces pirolizy i spalania Tdev ndash temperatura

początku pirolizy Rmaxdev ndash reaktywność maksymalna w warunkach inertnych Tcmb ndash temperatura

początku spalania Rmaxcmb ndash reaktywność maksymalna w warunkach utleniających (tabela

zaprezentowana w pracy [A10])

Szczegoacutełową analizę wpływu nagrzewania w kotle energetycznym na właściwości niespalonych

węgli oraz koncepcję stosowania niespalonych węgli na potrzeby oczyszczania spalin kotłowych

przedstawiono w pracach pod tytułem bdquoUnburned carbon from lignite fly ash as an adsorbent for SO2

removalrdquo [B1] oraz ldquoMożliwości powtoacuternego wykorzystania niespalonego węgla wydzielonego z

lotnego popiołurdquo [B5] ktoacuterych jestem wspoacutełautorem a ktoacutere znalazły się poza prezentowanym

osiągnięciem naukowym

437 Synteza osiągnięcia naukowego

Podsumowując chciałbym zauważyć iż badania wykonane w ramach prezentowanego

osiągnięcia naukowego pozwalają na sformułowanie następujących wnioskoacutew

- w przypadku paliw kopalnych i biomas temperatury w ktoacuterych paliwa te przechodzą przez pierwsze i

drugie stadium pirolizy są uzależnione od stopnia ich uwęglenia

- struktury hemicelulozy celulozy i ligniny wchodzące w skład biomas ulegają rozkładowi w

temperaturach odpowiednio 210-400 degC 280-380 degC oraz 140-580 degC Nadto ich reaktywność rośnie

w kolejności celuloza lt lignina lt hemiceluloza

- w przypadku odpadoacutew komunalnych poszczegoacutelne frakcje wchodzące w ich skład ulegają rozkładowi

w charakterystycznych zakresach temperatur (na przykład papier w 310-370 degC a polistyren w 375-440

degC) Stąd analiza zmiany masy reaktywności paliwa w funkcji temperatury umożliwia jakościowe oraz

ilościowe prognozowanie udziału poszczegoacutelnych frakcji wchodzących w skład użytkowanego paliwa

81 Kisiela A Termiczna konwersja wysokouwęglonych odpadoacutew Rozprawa doktorska Politechnika Wrocławska Wrocław 2018


2734

- długotrwałe przetrzymywanie paliw kopalnych w wysokiej temperaturze bez dostępu do utleniacza

prowadzi do reakcji hydrokrakingu węglowodoroacutew aromatycznych ilub usuwania heteroatomoacutew

wodoru ze szkieletu węglowego

- ilość wydzielonych części lotnych jest proporcjonalna do szybkości prowadzenia procesu pirolizy na

przykład nagrzewanie z szybkościami 105 degC∙s-1 prowadzi do uwolnienia nawet o 62 więcej części

lotnych z węgla niż w przypadku procesoacutew o szybkościach około 05 degC∙s-1 Eksperymenty

przeprowadzone z zastosowaniem termowagi mogą nie potwierdzać rzeczonej tendencji co jest

następstwem tak zwanego opoacuteźnienia termicznego i wynika z ograniczonego wspoacutełczynnika

przewodzenia ciepła proacuteby węglowej

- uwalnianie związkoacutew siarki powstałych w wyniku rozkładu pirytu zawartego w paliwach stałych

zachodzi w temperaturach o około 100 degC wyższych niż wskazują na to analizy roacutewnowagowe co

należy tłumaczyć składem otoczenia gazowego ktoacutere zawiera między innymi tlenek węgla i metan

wydzielone w czasie odgazowania pierwotnego Niemniej możliwe jest oznaczanie udziału pirytu w

węglach kamiennych z zastosowaniem sprzężonych technik termograwimetrii i analizy

spektroskopowej

- szybkość nagrzewania nie ma znaczącego wpływu na ilość powstałej frakcji palnej a warunki

prowadzenia procesu pirolizy wpływają głoacutewnie na proporcję pomiędzy poszczegoacutelnymi jej formami

to jest produktami gazowymi karbonizatem i ewentualnie frakcją ciekłą

- szybkość procesu pirolizy ma znaczący wpływ na właściwości fizykochemiczne powstających

karbonizatoacutew materiały uformowane w warunkach wolnej pirolizy charakteryzuje bardziej

rozbudowana struktura poroacutew ale niższa reaktywność niż te powstałe w warunkach szybkiego

nagrzewania Obserwowane zjawisko może być tłumaczone większym udziałem centroacutew aktywnych na

powierzchni karbonizatoacutew powstałych w warunkach gwałtownego nagrzewania

- rozdrobnienie paliwa nie wpływa znacząco na szybkość jego konwersji na drodze pirolizy a mniejsza

ilość części lotnych wydzielonych z proacuteby biomasy o niewielkim rozmiarze cząstek (63-90 μm)

wskazuje iż w tych frakcjach mogą pojawiać się zanieczyszczenia w formie piasku będące

następstwem sposobu pozyskiwania paliwa

- obecność tlenu posiada znikomy wpływ na przebieg procesu pirolizy a nieznacznie wyższą szybkość

tego procesu obserwowana w atmosferach zawierających tlen w miejsce azotu należy tłumaczyć nie

odmiennym mechanizmem reakcji pirolizy a lepszymi warunkami wymiany ciepła (przewodność

cieplna powietrza w temperaturze 400 degC i ciśnieniu 1 MPa wynosi 494 mW∙m-1∙K-1 wobec 487 mW∙m-

1∙K-1 dla azotu) Odmiennie niż w przypadku pirolizy w czasie spalania stężenie tlenu odgrywa

kluczową rolę warunkującą szybkość tegoż procesu (ze względu na zwiększoną dyfuzję tlenu do

powierzchni ziaren paliwa)

- prowadzenie procesu pirolizy w obecności dodatkoacutew o charakterze katalitycznym umożliwia

ingerowanie w ilość powstających produktoacutew Stosowanie na przykład ZnCl2 umożliwia uzyskiwanie

większej ilości karbonizatu (w temperaturach powyżej 650 degC)

- prowadzenie procesu toryfikacji biomasy prowadzi w głoacutewnej mierze do usunięcia zeń struktur

hemicelulozy ktoacutere ulegają rozkładowi już w temperaturach około 210 degC i charakteryzują się

największą reaktywnością

- w początkowych etapach zgazowania biomasa surowa charakteryzuje się wyższą reaktywnością niż

wytworzone z niej toryfikaty ale wraz z postępem procesu tendencja ta ulega odwroacuteceniu

Obserwowane zjawisko dowodzi iż na początkowym etapie zgazowania surowej biomasy wiodącą rolę

odgrywa proces wydzielania części lotnych ale wraz ze wzrostem stopnia konwersji paliwa na

szybkość reakcji coraz większy wpływ maja reakcje szkieletu węglowego i grup atomoacutew w nim

zawartych z czynnikiem zgazowującym

- wraz z postępem procesu zgazowania reaktywność paliw zawierających znaczny udział popiołu jest

wyższa tych niż ktoacutere zawierają jedynie nieznaczne jego ilości przez wzgląd na udział metali

alkaicznych ktoacutere pełnią rolę katalityczną

- prowadzenie procesu spalania w atmosferze powietrza i 30O270CO2 wskazuje iż spalanie w

O2CO2 jest bardziej gwałtowne niż w powietrzu co należy utożsamiać z lepsza dostępnością tlenu do

powierzchni ziaren paliwa


2834

- niższa wybuchowość mieszaniny pyłowo-powietrznej obserwowana w atmosferach O2CO2 (w

stosunku do tej obserwowanej w powietrzu) jest następstwem znacząco wyższej pojemności cieplnej

CO2 w poroacutewnaniu do azotu a nie odmiennym charakterem pirolizy czy zjawiskami dyfuzji

- mechanizm jaki determinował zapłon w piecu termowagi był mieszany (to jest homo-

heterogeniczny) to znaczy że w czasie eksperymentoacutew dochodziło do roacutewnoczesnego spalania części

lotnych i utleniania ziaren pozostałości koksowej

- zachowanie się mieszaniny paliwowej składającej się z węgla brunatnego oraz jego karbonizatoacutew

można w pewnym stopniu prognozować zakładając addytywność cech paliw wchodzących w skład

tychże mieszanin

- spotykane w literaturze doniesienia o niedokładności metody wykonywania analizy technicznej za

pomocą termowagi w znaczącym udziale są następstwem nieintencjonalnego wysuszenia proacuteb paliwa

na etapie ustalania atmosfery w komorze pieca Zastosowanie opracowanej przeze mnie procedury

badawczej umożliwia wykonywanie analizy technicznej z dokładnością poroacutewnywalną do tej jaką

gwarantuje analiza standardowa

- model z gaussowskim rozkładem energii aktywacji (DAEM) zdecydowanie lepiej oddaje przebieg

procesu pirolizy kopalin i biomas niż model jednostopniowy (SFOR)

- model zakładający możliwość rozkładu termicznego na drodze kilkukilkunastu roacutewnoległych reakcji

pierwszego rzędu zdecydowanie lepiej oddaje przebieg procesu pirolizy odpadoacutew komunalnych niż

model jednostopniowy (SFOR)

- parametry kinetyczne za pomocą ktoacuterych w modelu DAEM opisuje się proces pirolizy są ze sobą

wzajemnie skorelowane podobnie jak ma to miejsce w przypadku modelu jednostopniowego Charakter

tej korelacji wskazuje na wystąpienie tak zwanego bdquorzeczywistegordquo efektu kompensacji ktoacuterego

źroacutedłem są właściwości fizykochemiczne paliwa a nie błąd matematyczny czy zjawisko opoacuteźnienia

termicznego będące następstwem konstrukcji termowagi

- temperatura charakterystyczna opisująca efekt kompensacji Tiso jest skorelowana ze stopniem

uwęglenia paliwa i można ją interpretować jako temperaturę w ktoacuterej piroliza przechodzi z etapu

odgazowania pierwotnego do fazy odgazowania wtoacuternego

- zastosowanie opracowanej przeze mnie metody ekstrapolowania parametroacutew kinetycznych umożliwia

stosowanie danych uzyskanych w warunkach wolnego nagrzewania na potrzeby symulowania

procesoacutew szybkiej pirolizy

5 Omoacutewienie pozostałych osiągnięć

Dokonania naukowo-badawcze znajdujące się poza obszarem wskazanym jako osiągnięcie

naukowe zostały opisane w podrozdziale 51 W podrozdziale 52 zaprezentowałem moacutej dorobek

związany z działalnością dydaktyczną i popularyzującą naukę oraz szczegoacuteły podejmowanej przeze

mnie wspoacutełpracy międzynarodowej a w podrozdziale 53 przedstawiłem aktywności związane z

działalnością organizacyjną

51 Działalność naukowo-badawcza

Osiągniecie naukowe prezentowane w niniejszym wniosku związane jest z pirolizą paliw

stałych i składa się na nie 10 prac o charakterze zaroacutewno teoretycznym jak i aplikacyjnym Jednym z

tematoacutew rozwijanym w jego ramach było spalanie tlenowe a w szczegoacutelności wpływ CO2 na proces

pirolizy Tematyka ta była przeze mnie rozpatrywana roacutewnież w szerszym zakresie o czym może

świadczyć moja praca doktorska zatytułowana bdquoSzybkość spalania węgla i paliw alternatywnych w

atmosferach wzbogaconych w tlenrdquo Wśroacuted zagadnień badawczych ktoacuterym poświęciłem szczegoacutelną

uwagę chciałbym wymienić problematykę emisji gazoacutew w czasie spalania tlenowego oraz metody jej

pomiaru W ramach wykonanych prac oraz realizacji projektoacutew pt bdquoZadanie badawcze 2 Opracowanie

technologii spalania tlenowego dla kotłoacutew pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO2rdquo

[E7] oraz bdquoEmisja zanieczyszczeń powstałych w czasie spalania paliw alternatywnychrdquo [E18]

rozwinąłem technikę spektroskopowej analizy składy gazu (FTIR) a przykład uzyskanych wynikoacutew

zaprezentowałem między innymi w publikacji w czasopiśmie z listy filadelfijskiej zatytułowanej bdquoNOx

and SO2 emission during oxy-coal combustionrdquo [B3] oraz w ramach wystąpień konferencyjnych pod

tytułem bdquoWpływ typu węgla i warunkoacutew spalania (rodzaju atmosfery) na zachowanie się węgla w czasie


2934

spalaniardquo [F19] i bdquoCo-combustion of coal and alternative fuels in OXY ndash fuel atmospheresrdquo [F23]

wygłoszonych odpowiednio na I Konferencji Naukowo-Badawczej (6-862011 Szczyrk) oraz

3rd International Conference MISiS (22-2832010 Moskwa) Tematem badań bezpośrednio związanym

z zagadnieniami spalania tlenowego jest także kwestia zapłonu oznaczania efektu cieplnego reakcji

pirolizy i spalania warstwy pyłu oraz wpływu dossań tlenu co zostało przeze mnie przedstawione w

publikacjach pod tytułem bdquoIgnition of coal particle suspension in oxy-fuel (O2CO2) atmosphererdquo [B12]

i bdquoDifferences in reactivity and burnout of coal and lignite in oxy-fuel atmosphererdquo [B8] oraz w ramach

referatu konferencyjnego pt bdquoThe impact of nitrogen impurities on the mechanism of solid fuels

combustion in oxy-fuel atmosphererdquo [C6] W efekcie podjętych prac eksperymentalnych oproacutecz

artykułoacutew naukowych powstały też dwie monografie poświęcone spalaniu tlenowemu to jest bdquoSpalanie

tlenowe dla kotłoacutew pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO2rdquo [C10] oraz bdquoSpalanie

tlenowe dla kotłoacutew pyłowych i fluidalnych zintegrowanych z wychwytem CO2 Kinetyka i mechanizm

spalania tlenowegordquo [C1-C4] na potrzeby ktoacuterych wspoacutełtworzyłem pięć rozdziałoacutew zatytułowanych

odpowiednio bdquoWpływ typu węgla na przebieg procesu spalania w atmosferze O2CO2rdquo bdquoZapłon i

formowanie się płomienia podczas spalania tlenowegordquo bdquoWpływ typu węgla na formowanie

zanieczyszczeń gazowych w procesie tlenowego spalaniardquo bdquoTlenowe wspoacutełspalanie węgla z biomasą i

innymi paliwami alternatywnymirdquo oraz bdquoKinetyka i mechanizm spalania tlenowego węglardquo Nadto

podjąłem wspoacutełpracę z Energetyką sp oo z siedzibą w Lubinie Zespołem Elektrociepłowni

Wrocławskich KOGENERACJA SA z siedzibą we Wrocławiu oraz Miejskim Zakładem Energetyki

Cieplnej z siedzibą w Świdnicy w ramach realizacji projektu Inwestycja w Innowacyjny Rozwoacutej

Regionu [E13] w celu analizy możliwości stosowania wybranych paliw stałych w instalacjach

spalaniawspoacutełspalania i zgazowania pracujących w warunkach atmosfer O2CO2

W następstwie wspoacutełpracy z Uniwersytetem w Limerick i Holenderskim Centrum Badań nad

Energią (ECN) rozwijałem tematykę zgazowania biomasy co zostało podsumowane publikacją w

czasopiśmie z listy filadelfijskiej pod tytułem bdquoGasification of torrefied Miscanthus x giganteus in an

air-blown bubbling fluidized bed gasifierrdquo [B2] Na jej potrzeby proacuteby biomasy oraz wytworzonego z

niej toryfkatu zostały poddane zgazowaniu w gazogeneratorze ze złożem fluidalnym pęcherzykowym

przy udziale powietrza jako czynnika zgazowującego Opublikowane wyniki wskazują między innymi

iż w przypadku zgazowania biomasy za pomocą dwutlenku węgla wzrost temperatury prowadzenia

procesu prowadził do redukcji udziału CO2 w powstałym syn-gazie Zjawisko można tłumaczyć

faktem iż w wyższych temperaturach na znaczeniu zyskiwały reakcja Boudouarda i reakcja konwersji

smoły w przypadku ktoacuterych dwutlenek węgla był substratem ulegającym transformacji do formy

tlenku węgla

Kolejnym zagadnieniem stanowiącymi kontynuację badań przedstawionych jako osiągnięcie

naukowe są prace poświęcone zagospodarowaniu niespalonego węgla a w szczegoacutelności analiza

wpływu nagrzewania w kotle energetycznym na właściwości niespalonych węgli Wyniki

przeprowadzonych badań opublikowano w formie artykułoacutew pod tytułem bdquoCo-combustion of unburned

carbon separated from lignite fly ashrdquo [B1] na łamach czasopisma bdquoEnergyrdquo oraz bdquoMożliwości

powtoacuternego wykorzystania niespalonego węgla wydzielonego z lotnego popiołurdquo [B5] w czasopiśmie

bdquoEnergetykardquo Spośroacuted poczynionych spostrzeżeń chciałbym zwroacutecić uwagę na obserwację iż

nagrzewanie ziaren węgla brunatnego w rzeczywistym kotle energetycznym prowadziło do wydzielenia

ze szkieletu węglowego przede wszystkim atomoacutew O i H wchodzących w skład grup karboksylowych

i laktonowych Niemniej pomimo gwałtownego nagrzewania i przebywania w wysokiej temperaturze

na powierzchni niespalonych węgli (karbonizatoacutew węglowych) nadal obserwowano obecność

ugrupowań karbonylowych fenolowych ilub pironowych

Odrębnym zagadnieniem ktoacutere stanowiło obszar moich zainteresowań naukowych był wpływ

właściwości fizykochemicznych paliw stałych na pracę kotła i młyna węglowego oraz analiza

możliwości zwiększenia efektywności procesu spalania istniejących jednostek węglowych Prace ktoacutere

wspoacutełrealizowałem wraz z innymi członkami Zakładu Inżynierii i Technologii Energetycznych

Politechniki Wrocławskiej były efektem wspoacutełpracy z firmą EDF Polska CUW i zostały podjęte w

ramach projektoacutew pod tytułem bdquoOpracowanie dopuszczalnego udziału biomasyrdquo [E15] oraz

bdquoECOALBOILER - Badania kotłoacutew dla podniesienia ich efektywności zmniejszenia oddziaływania na

środowisko oraz obniżenia kosztoacutew eksploatacyjnychrdquo [E17] Uzyskane wyniki zostały zaprezentowane

między innymi w raporcie z badań zatytułowanym bdquoMaksymalny dopuszczalny udział biomasy

dodawanej do wspoacutelnego mielenia z węglem ze względu na pracę zespołoacutew młynowychrdquo [D20]


3034

Kolejnym zagadnieniem badawczym analizowanym w kontekście techniki spalania i

wspoacutełspalania biomasy była wybuchowość paliw stałych ktoacutera stanowiła istotę naukową projektu

bdquoZagrożenia pożarowo-wybuchowe w czasie wspoacutełspalania węgla z biomasą w energetyce zawodowejrdquo

[E11] Prace ktoacuterych byłem wspoacutełwykonawcą wskazywały na zwiększone ryzyko użytkowania

wysoce reaktywnych paliw pochodzenie rolnego (na przykład brykietu ze słomy) i zostały

przedstawione między innymi w publikacji zatytułowanej bdquoZagrożenia wybuchowe w czasie

wspoacutełspalania biomasy z węglemrdquo [B7]

Tematyka zagrożeń związanych z wybuchowością paliw stałych była przeze mnie w pewnym

stopniu kontynuowana w ramach projektu pod tytułem ldquoSystem zabezpieczenia przeciwpożarowego w

instalacjach młynowych wspoacutełspalania biomasy polegający na inertyzacji mieszaniną mgłowo-azotową

oraz azotem przestrzeni zagrożonej wybuchempożaremrdquo [E14] Projekt ten był realizowany przez

Zakład Inżynierii i Technologii Energetycznych Politechniki Wrocławskiej we wspoacutełpracy z firmą

PROMETGASPL Co istotne etapy prac badawczych ktoacutere realizowałem obejmowały między innymi

badania obiektowe młyna pierścieniowo-kulowego i kotła OP-430 Efekty przeprowadzonych badań

zostały zaprezentowane w artykule bdquoPrzeprowadzenie testoacutew prototypu systemu zabezpieczenia

przeciwpożarowego w instalacjach młynowych wspoacutełspalania biomasy polegającej na inertyzacji

azotem przestrzeni zagrożonej wybuchempożaremrdquo [B11]

Rys 14 Odpad po procesach obroacutebki cieplno-wodnej i plastycznej drewna

Obszerną tematyką ktoacutera stanowiła motywację moich prac jest także kwestia rozwoju metod

charakteryzowania i sposoboacutew zagospodarowania paliw odpadowych W ramach projektu pod tytułem

bdquoWspoacutełspalanie odpadoacutew komunalnych osadoacutew ściekowych i innych paliw alternatywnych w

jednostkach EDF-studium wykonalnościrdquo [E16] realizowanego w ramach wspoacutełpracy Konsorcjum

Polskich Uczelni z EDF Polska CUW byłem członkiem zespołu odpowiedzialnego za analizę

właściwości paliw takich jak osady ściekowe makulatury o roacuteżnym pochodzeniu tworzywa sztuczne

(PET) czy paliwa formowane (SRF) Uzyskane wyniki zostały zaprezentowane w publikacjach pod

tytułem rdquoWłaściwości fizykochemiczne i przydatność do spalania makulatury osadoacutew ściekowych i

odpadoacutew komunalnychrdquo [B10] oraz bdquoCombustion of coal and alternative fuels in oxy-fuel atmosphererdquo

[B4] W ramach wspoacutełpracy z Angeliką Lyczkowską reprezentującą Uniwersytet w Clausthal [H1]

rozwijałem techniki analizowania właściwości odpadoacutew drzewnych pochodzących z prac budowlanych

i rozbioacuterkowych oraz odpadoacutew z demontażu pojazdoacutew za pomocą sprzężonych technik TGDSCFTIR

W ramach wspoacutełpracy z Henrim Lihilahtim reprezentującym Uniwersytet Aalto [H1] podjąłem się

zaproponowania metody oznaczania reaktywności biomasy będącej odpadem po procesach obroacutebki

cieplno-wodnej i plastycznej drewna (biomasę w stanie surowym zaprezentowano na rysunku 14)

Wspomniana tematyka była przeze mnie poruszana także w ramach referatoacutew ldquoDevelopment of new

methodologies for the characterization of new feedstocks and 2nd generation biomassrdquo [J5] oraz

ldquoCharacterization of 2nd generation fuelsrdquo [J10] prezentowanych w czasie warsztatoacutew rdquoGasification - a

versatile technology converting biomass to produce synfuels heat and powerrdquo oraz ldquoMethods for the

determination of the combustiongasification behaviour of 2nd generation fuelsrdquo mających miejsce


3134

odpowiednio w Delft (Holandia 19-22042015) oraz Grazu (Austria 27-29032012) Nadto tematyka

ta miała być rozwijana w ramach projektu przewidzianego do realizacji między innymi we wspoacutełpracy

z KEMA Laboratories z Arnhem zatytułowanego bdquoTOREIFEL Upgrading waste streams for energy

productionrdquo [H5] w pracach nad ktoacuterym brałem udział

Spośroacuted pozostałych zagadnień ktoacutere stanowiły podstawę podjętych przeze mnie aktywności

chciałbym wymienić ponadto kwestie (1) żużlowania i popielenia powierzchni ogrzewalnych kotłoacutew

energetycznych prezentowane między innymi w pracy pod tytułem bdquoRisks of boiler operation during

slagging and fouling process - a new methods for the determination of ash sintering temperaturesrdquo [B6]

a także rozwijane w ramach wspoacutełpracy z Cristianem Katzerem reprezentującym Brandenburski

Uniwersytet Cottbus ndash Senftenberg [H1] (2) powstawania i analizowania właściwości smoacuteł

zaplanowanych do realizacji w ramach projektu pod tytułem rdquoTARVAL - Innovative Tar VALorization

from co-gasification processesrdquo [H3] (3) możliwości stosowania procesoacutew termicznej konwersji w celu

zroacutewnoważonego przetwarzania odpadoacutew zaplanowanych do realizacji w ramach konsorcjum

bdquoTHERMANI Thermal Conversion in Sustainable Materials Processing Network of

Infrastructurerdquo [I2] oraz (4) możliwości monitoringu pracy kotła i urządzeń ochrony atmosfery w celu

obniżenia kosztoacutew wytwarzania energii elektrycznej zaplanowanych do realizacji w ramach

konsorcjum bdquoInnowacyjny system do kompleksowego nadzoru eksploatacji i bilansowania blokoacutew

energetycznych wykorzystujący matematyczne modelowanie procesoacutew termodynamicznychrdquo [H6]

Podsumowując chciałbym zauważyć iż moacutej dorobek niestanowiący osiągnięcia naukowego

obejmuje 53 pozycje z czego 31 stanowią publikacje w postaci artykułoacutew rozdziałoacutew w książkach i

monografiach czy materiałoacutew konferencyjnych a 22 to raporty z badań Nadto w obszar tegoż dorobku

wchodzą także wystąpienia w ramach konferencji staży i warsztatoacutew uczestnictwo i kierowanie

międzynarodowymi i krajowymi projektami badawczymi a także inne aktywności zaprezentowane w

załączniku 4

52 Działalność dydaktyczna w zakresie popularyzacji nauki oraz wspoacutełpraca międzynarodowa

Od momentu podjęcia studioacutew doktoranckich na Wydziale Mechaniczno-Energetycznym

(2009) uczestniczyłem w prowadzeniu zajęć dydaktycznych [N1] początkowo w charakterze osoby

wspoacutełprowadzącej a poacuteźniej jako samodzielny wykładowca W tym okresie przeprowadziłem ponad

1470 godzin ćwiczeń laboratorioacutew i projektoacutew na kierunkach Energetyka oraz Mechanika i Budowa

Maszyn regularnie nauczając przedmiotoacutew takich jak CAD (laboratorium) CAD I (laboratorium)

CAD II (laboratorium) Solid Edge (laboratorium) Materiały konstrukcyjne i eksploatacyjne

(laboratorium) Cieplne Maszyny Przepływowe (ćwiczenia) oraz Maszyny Przepływowe (projekt)

Tymczasowo w roli zastępcy prowadziłem także kursy w skład ktoacuterych wchodziły min Podstawy

elektrotechniki (laboratorium) Physics of the Renewable Energy (wykład w języku angielskim)

Energetyczne użytkowanie biopaliw (wykład) czy Kotły i siłownie małej mocy (ćwiczenia) Nadto od

semestru letniego 20142015 jestem słuchaczem kursu Maszyny Przepływowe (wykład) realizowanego

przez panią doc dr inż Małgorzatę Wiewioacuterowską ktoacutery ma na celu przygotowanie mnie do

prowadzenia zajęć Konstrukcje turbin specjalnych oraz Turbiny w układach gazowo-parowych

(wykłady planowany początek realizacji kursoacutew to semestr zimowy 20182019) W ramach pełnionych

obowiązkoacutew dydaktycznych jestem także wspoacutełautorem instrukcji laboratoryjnych oraz innych

materiałoacutew dla studentoacutew [N2] realizujących między innymi kursy CAD (laboratorium) Materiały

konstrukcyjne i eksploatacyjne (laboratorium) Cieplne Maszyny Przepływowe (ćwiczenia) Maszyny

Przepływowe (projekt)

Od roku 2014 prowadziłem 8 projektoacutew indywidualnych oraz 10 prac dyplomowych [R3] z

czego 6 stanowiły prace stopnia magisterskiego a 4 prace stopnia inżynierskiego Tematyka

poruszanych zagadnień dotyczyła między innymi kwestii oczyszczania spalin metodologii

charakteryzowania paliw stałych wyzwań projektowania gazogeneratora sprężarki oraz turbin

parowych i gazowych Nadto jedna z prac poświęcona analizie cyklu życia roacuteżnych technik

użytkowania biomasy była realizowana na kierunku Inżynieria Systemoacutew Wydziału Informatyki i

Zarządzania Politechniki Wrocławskiej [R4] a kolejna związana z analizą wpływu remontu części

przepływowej turbiny parowej we wspoacutełpracy z PCC Rokita SA (program stypendialny Grupy PCC)


3234

Oproacutecz bezpośredniego promotorstwa prac dyplomowych pełniłem też rolę wsparcia naukowego na

potrzeby ponad 20 prac dyplomowych w tym na przykład dyplomu realizowanego przez panią

Morgane Bellec w ramach międzynarodowego programu TIME [R1] oraz pracy pana Baptiste

Jagodzinskiego w ramach międzynarodowego programu Erasmus [R2]

Podejmowane przeze mnie aktywności dydaktyczne zostały docenione przez studentoacutew ktoacuterzy

w ramach wewnętrznego systemu ankietyzacji wykładowcoacutew Politechniki Wrocławskiej ocenili moją

pracę jako bardzo dobrą (ocena 493 w skali od 2 do 55) [N3] Uzyskany wynik jest wartością średnią

obliczoną na podstawie 51 ankiet przeprowadzonych na przestrzeni ostatnich 9 lat w ktoacuterych brano pod

uwagę kategorie takie jak przejrzyste i uczciwe zasady oceniania zaangażowanie w prowadzenie zajęć

skuteczności przekazywania wiedzy inspirowanie do samodzielnego myślenia systematyczność oraz

spoacutejności przekazywanych treści z kartą przedmiotu

Oproacutecz działań dydaktycznych staram się także podejmować aktywności służące popularyzacji

nauki W roku 2014 zostałem wykładowcą Uniwersytetu Dzieci [P2] ktoacutery ma na celu pomoc dzieciom

i młodzieży w odkrywaniu i zrozumieniu otaczającego świata Będąc jednym z 500 naukowcoacutew

uczestniczących w tymże programie realizowałem zajęcia edukacyjne zatytułowane bdquoSkąd się bierze

energia w węglurdquo Nadto począwszy od XVII Dolnośląskiego Festiwalu Nauki (2014) [P1] przez 4

kolejne edycje programu jestem jego uczestnikiem za co w latach 2016 i 2017 zostałem uhonorowany

dyplomami [G2] uznania za wyroacuteżniający wkład w organizację oraz prowadzenie zajęć edukacyjnych

dla młodzieży

O moich działaniach w sferze wspoacutełpracy międzynarodowej wspominałem już w rozdziałach

poprzednich Niemniej oproacutecz wymienionych powyżej aktywności chciałbym nadmienić także

uczestnictwo w projekcie pod tytułem bdquoInnoSI - Innovative Social Investment Strengthening

communities in Europerdquo [E3] realizowanym w ramach programu Horyzont 2020 na potrzeby ktoacuterego

raportowałem o wydarzeniach z zakresu energetyki i przemysłu ciężkiego istotnych z punktu widzenia

obywateli Unii Europejskiej (zadanie 6 bdquoFrom foresight to welfare practices scenario planningrdquo)

Nadto chciałbym wspomnieć iż wyniki moich pracy były prezentowane na ponad 20 konferencjach

naukowo-badawczych a ja sam byłem uczestnikiem 15 spotkań grup roboczych warsztatoacutew staży

szkoacuteł letnich mających za zadnie wzmacnianie wspoacutełpracy międzynarodowej wliczając w to takie

wydarzenia jak bdquoInternational Combustion Institute Summer School (2ICISS) in Combustion

Fundamentals and New Technologiesrdquo [J2] organizowane przez włoską sekcję Instytutu Spalania czy

tak zwane bdquoTOTeMyrdquo (z angielskiego Topic Oriented Technical Meetings) [F20] prowadzone przez

Międzynarodową Fundację Badań Płomieni (z angielskiego International Flame Research Foundation)

53 Działalność organizacyjna

W działalność organizacyjną włączyłem się od początku mojej obecności na Wydziale

Mechaniczno-Energetycznym zaczynając od prac na rzecz Zakład Inżynierii i Technologii

Energetycznych Począwszy od roku 2011 systematycznie uzyskiwałem finansowanie ze środkoacutew

Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Unii Europejskiej między innymi w ramach

programu Rozwoacutej Młodych Naukowcoacutew [E2 E5 E10 E12 E18] czy Programu Operacyjnego Kapitał

Ludzki - Młoda Kadra [E8-E9] ktoacutere to umożliwiły budowę na przykład instalacji do kondycjonowania

spalin jednostki mielenia paliw stałych jednostki frakcjonowania ziaren węglowych czy modernizację

stanowiska TGFTIR (poprzez miedzy innymi rozbudowę systemu wprowadzania gazu nośnego do

komory pieca czy usprawnienie drogi optycznej analizatora FITR) Po reorganizacji struktury Wydziału

i przekształceniu wspomnianego Zakładu w Katedrę Technologii Energetycznych Turbin i

Modelowania Procesoacutew Cieplno-Przepływowych byłem odpowiedzialny między innymi za stworzenie

internetowej bazy danych zawierającej informacje na temat obciążenia dydaktycznego i urlopoacutew

planowanych przez pracownikoacutew jednostki Moacutej wysiłek włożony w rozwoacutej Katedry został nagrodzony

podczas okresowej oceny nauczycieli akademickich przeprowadzonej we wrześniu roku 2015 w

ramach ktoacuterej uzyskałem ocenę wyroacuteżniającą

W roku 2014 decyzją Dziekana Wydziału Mechaniczno-Energetycznego zostałem członkiem

Wydziałowej Komisji do spraw Nauczania Matematyki [S2] ktoacuterej celem była reorganizacja systemu


3334

nauczania matematyki na Wydziale Od roku 2015 dziewięciokrotnie byłem członkiem Komisji

Egzaminu Dyplomowego [R5] na studiach stacjonarnych i niestacjonarnych na kierunkach Energetyka

oraz Mechanika i Budowa Maszyn w specjalnościach Maszyny i urządzenia energetyczne Energetyka

cieplna Energetyka cieplna i jądrowa Energetyka komunalna Energetyka i ochrona atmosfery

Elektroenergetyka oraz Inżynieria cieplna i procesowa W roku 2016 zostałem członkiem Komisji

Programowej dla specjalności energetyka i ochrona atmosfery (ENA) [S3] ktoacuterej celem jest organizacja

zajęć dydaktycznych oraz pełnienie nadzoru nad jakością kształcenia Od roku 2017 pełnię także funkcję

członka Zespołu do spraw oceny i propozycji zmian programoacutew studioacutew na Wydziale Mechaniczno-

Energetycznym [S1] ktoacutery ma za zadanie przygotowanie propozycji systemu nauczania na pierwszym

stopniu studioacutew stacjonarnych i niestacjonarnych Od roku 2018 uczestniczę w programie Ankietyzacji

i hospitacji zajęć dydaktycznych prowadzonym na wydziale Mechaniczno-Energetycznym [S4]

W miarę możliwości staram się by aktywności organizacyjne kierować także poza strukturę

Wydziału stąd w kadencji 20092010 byłem członkiem 7-osobowej rady Doktorantoacutew Politechniki

Wrocławskiej W ramach pełnionych obowiązkoacutew uczestniczyłem między innymi w X Krajowym

Zjeździe Doktorantoacutew i IV Zwyczajnym Zjeździe Krajowej Reprezentacji Doktorantoacutew (Rajgroacuted 11-

13122009) Od roku 2016 jestem członkiem stowarzyszonym Sekcji Spalania Komitetu

Termodynamiki i Spalania Polskiej Akademii Nauk [M1] oraz członkiem Międzynarodowego Instytutu

Spalania (z angielskiego The Combustion Institute) [M2]

Aktywnie uczestniczę w organizacji międzynarodowych i krajowych konferencji naukowych

W roku 2013 na zaproszenie Instytutu Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego z Warszawy

wygłosiłem prelekcję pod tytułem bdquoZastosowanie TGA w badaniach energetycznychrdquo [K5] w ramach

Seminarium Analizy Termicznej i Kalorymetrii W roku 2014 byłem członkiem Komitetu

Organizacyjnego VI Konferencji Naukowo-Badawczej bdquoMłodzi w Energetycerdquo [K4] odbywającej się

w Szklarskiej Porębie a także przygotowałem materiały konferencyjne zachęcające do udziału w

programie BRISK ktoacutere zostały przekazane uczestnikom VIII Międzynarodowej Konferencji

Naukowo-Technicznej ENERGETYKA zorganizowanej we Wrocławiu [K3] Obecnie jestem

recenzentem artykułoacutew nadesłanych na International Conference on Energy Internet and Energy

Systems (EIES 2018) [K1] mającą odbyć się w Chongqing oraz New Energy and Future System

(NEFES 2018) [K2] zaplanowaną w Szanghaju

Jestem wspoacutełzałożycielem oraz redaktorem dwoacutech pierwszych tomoacutew monografii Zeszyty

Energetyczne [L1-L2] ktoacutere zostały wydane przez Oficynę Wydawniczą Politechniki Wrocławskiej w

latach 2014 i 2015 Nadto biorę udział w recenzowaniu artykułoacutew w czasopismach z tak zwanej listy

filadelfijskiej Do tej pory recenzowałem 11 prac zgłoszonych do czasopism takich jak Thermochimica

Acta (punktacja MNiSW 30 IF 2236) [W1] Waste and Biomass Valorization (punktacja MNiSW

20 IF 1337) [W2] Brazilian Journal of Chemical Engineering (punktacja MNiSW 25 IF 1043) [W3]

oraz Energy and Fuels (punktacja MNiSW 35 IF 3091) [W4] Systematycznie recenzuję także prace

dyplomowe studentoacutew Wydziału Mechaniczo-Energetycznego w ciągu ostatnich 4 lat wykonałem 11

takich opinii Nadto od stycznia roku 2018 zostałem członkiem bazy ekspertoacutew NCBiR dzięki czemu

otrzymałem możliwość recenzowania wnioskoacutew złożonych w ramach I Konkursu Bilateralnego Polska

ndash Chiny [T1]

Zaangażowanie w roacuteżne formy działalności na rzecz Wydziału i Uczelni dało mi możliwość

powiększania swoich umiejętności i kompetencji zawodowych w obszarze organizacji pracy jak

roacutewnież poznawania i wspoacutełpracy z ludźmi z roacuteżnych środowisk Moje aktywności zostały dostrzeżone

przez władze Politechniki Wrocławskiej o czym świadczy Nagroda Rektora Politechniki Wrocławskiej

w uznaniu wyroacuteżniającego wkładu w działalność uczelni przyznana w roku 2016 [G1]


234

1 Imię i nazwisko

Krzysztof Marek Czajka

2 Posiadane dyplomy i stopnie naukowe

Inżynier Coventry University General Engineering tytuł pracy ldquoComparison of the heat

transfer and pressure drop characteristics for two types of shell tube heat exchangersrdquo 2008 r

Studia ukończone z wyroacuteżnieniem first-class honours

Magister Inżynier Politechnika Wrocławska Wydział Mechaniczno ndash Energetyczny

Energetyka tytuł pracy bdquoSpalanie mieszanin wielopaliwowych w energetycerdquo 2009 r

Wyroacuteżnienie za zajęcie II miejsca spośroacuted najlepszych absolwentoacutew wydziału

Nagroda III-go stopnia w konkursie prac dyplomowych z dziedziny mechaniki i budowy

maszyn im Prof Romana Sobolskiego przyznana przez Stowarzyszenie Inżynieroacutew

i Technikoacutew Mechanikoacutew Polskich

Doktor Inżynier Politechnika Wrocławska Wydział Mechaniczno ndash Energetyczny Mechanika

i Budowa Maszyn tytuł pracy bdquoSzybkość spalania węgla i paliw alternatywnych w atmosferze

wzbogaconej w tlenrdquo 2014 r

Rozprawa obroniona z wyroacuteżnieniem

3 Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych

5082010 ndash 13102012 oraz 3122012 ndash 30092013 starszy technik na Wydziale Mechaniczno

ndash Energetycznym Politechniki Wrocławskiej w Instytucie Techniki Cieplnej i Mechaniki

Płynoacutew Zakład Inżynierii i Technologii Energetycznych

13032014 ndash obecnie adiunkt naukowo-dydaktyczny na Wydziale Mechaniczno ndash

Energetycznym Politechniki Wrocławskiej w Katedrze Technologii Energetycznych Turbin i

Modelowania Procesoacutew Cieplno-Przepływowych (przed reorganizacją struktury Wydziału w

Zakładzie Inżynierii i Technologii Energetycznych)

4 Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art 16 ust 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r o stopniach

naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz U 2016 r poz 882

ze zm w Dz U z 2016 r poz 1311)

41 Tytuł osiągnięcia naukowego

Eksperymentalne i modelowe badania procesu pirolizy paliw stałych

42 Publikacje wchodzące w skład osiągnięcia naukowego

[A1] Krzysztof Czajka Anna Kisiela Wojciech Moroń Wiesław Ferens Wiesław Rybak Pyrolysis of

solid fuels thermochemical behaviour kinetics and compensation effect Fuel Processing Technology

2016 vol 142 s 42-53 (LF punktacja MNiSW 40 IF 3752)

Moacutej wkład w powstanie tej pracy polegał na wykonaniu eksperymentoacutew poświęconych pirolizie paliw

stałych opracowaniu modelu SFOR i DAEM (w języku Fortran) analizie i opracowaniu wynikoacutew



334




2016














MNiSW 20 IF 1337)













40 IF 3752)
















434


szacuję na 33




15)



na 15



431 Wprowadzenie


































55-94


534
















tlenu w paliwie[8]





































634




stopniu uwęglenia












































139 s 1-4


734









































834













119877 =

1


119889119898

119889119905

(1)




















vol 90 6 s 902-913


934












119889120572

119889119905= (1 minus 120572) ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(2)

gdzie





119889120572119894119889119905

= (1 minus 120572119894) ∙ 1198960119894exp(minus119864119894119877119879

) (3)








1 minus 120572 =

1

120590radic2120587int 119890119909119901 [(

minus11989601198771198792

119864120573) ∙ 119890119909119901 (

minus119864

119877119879) minus

(119864 minus 1198640)2

21205902] 119889119864

infin

0

(4)

gdzie




















1034




a) b)




paliwowym FR


























5 s 864ndash869


1134




przyjmuje postać

119877119894 = 1198960119894119890119909119901 (minus119864119894

119877119879frasl )119884119894 119894 = 1hellip119899 (5)




119865 =sum(119877119890119896119904119901 minus 119877119898119900119889)1198952

(6)

gdzie







wybranego z nich

a) b)

















2014 vol 34 3 s 676-682


1234















































Physics 2014 vol 16 s 7280-7289


1334













30 degC∙min-1









119865119862 = 100 minus (119882 + 119881 + 119860) (7)

gdzie










vol 160 s 2221ndash2230


1434

























poddany walidacji










1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







334




2016














MNiSW 20 IF 1337)













40 IF 3752)
















434


szacuję na 33




15)



na 15



431 Wprowadzenie


































55-94


534
















tlenu w paliwie[8]





































634




stopniu uwęglenia












































139 s 1-4


734









































834













119877 =

1


119889119898

119889119905

(1)




















vol 90 6 s 902-913


934












119889120572

119889119905= (1 minus 120572) ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(2)

gdzie





119889120572119894119889119905

= (1 minus 120572119894) ∙ 1198960119894exp(minus119864119894119877119879

) (3)








1 minus 120572 =

1

120590radic2120587int 119890119909119901 [(

minus11989601198771198792

119864120573) ∙ 119890119909119901 (

minus119864

119877119879) minus

(119864 minus 1198640)2

21205902] 119889119864

infin

0

(4)

gdzie




















1034




a) b)




paliwowym FR


























5 s 864ndash869


1134




przyjmuje postać

119877119894 = 1198960119894119890119909119901 (minus119864119894

119877119879frasl )119884119894 119894 = 1hellip119899 (5)




119865 =sum(119877119890119896119904119901 minus 119877119898119900119889)1198952

(6)

gdzie







wybranego z nich

a) b)

















2014 vol 34 3 s 676-682


1234















































Physics 2014 vol 16 s 7280-7289


1334













30 degC∙min-1









119865119862 = 100 minus (119882 + 119881 + 119860) (7)

gdzie










vol 160 s 2221ndash2230


1434

























poddany walidacji










1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







434


szacuję na 33




15)



na 15



431 Wprowadzenie


































55-94


534
















tlenu w paliwie[8]





































634




stopniu uwęglenia












































139 s 1-4


734









































834













119877 =

1


119889119898

119889119905

(1)




















vol 90 6 s 902-913


934












119889120572

119889119905= (1 minus 120572) ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(2)

gdzie





119889120572119894119889119905

= (1 minus 120572119894) ∙ 1198960119894exp(minus119864119894119877119879

) (3)








1 minus 120572 =

1

120590radic2120587int 119890119909119901 [(

minus11989601198771198792

119864120573) ∙ 119890119909119901 (

minus119864

119877119879) minus

(119864 minus 1198640)2

21205902] 119889119864

infin

0

(4)

gdzie




















1034




a) b)




paliwowym FR


























5 s 864ndash869


1134




przyjmuje postać

119877119894 = 1198960119894119890119909119901 (minus119864119894

119877119879frasl )119884119894 119894 = 1hellip119899 (5)




119865 =sum(119877119890119896119904119901 minus 119877119898119900119889)1198952

(6)

gdzie







wybranego z nich

a) b)

















2014 vol 34 3 s 676-682


1234















































Physics 2014 vol 16 s 7280-7289


1334













30 degC∙min-1









119865119862 = 100 minus (119882 + 119881 + 119860) (7)

gdzie










vol 160 s 2221ndash2230


1434

























poddany walidacji










1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







534
















tlenu w paliwie[8]





































634




stopniu uwęglenia












































139 s 1-4


734









































834













119877 =

1


119889119898

119889119905

(1)




















vol 90 6 s 902-913


934












119889120572

119889119905= (1 minus 120572) ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(2)

gdzie





119889120572119894119889119905

= (1 minus 120572119894) ∙ 1198960119894exp(minus119864119894119877119879

) (3)








1 minus 120572 =

1

120590radic2120587int 119890119909119901 [(

minus11989601198771198792

119864120573) ∙ 119890119909119901 (

minus119864

119877119879) minus

(119864 minus 1198640)2

21205902] 119889119864

infin

0

(4)

gdzie




















1034




a) b)




paliwowym FR


























5 s 864ndash869


1134




przyjmuje postać

119877119894 = 1198960119894119890119909119901 (minus119864119894

119877119879frasl )119884119894 119894 = 1hellip119899 (5)




119865 =sum(119877119890119896119904119901 minus 119877119898119900119889)1198952

(6)

gdzie







wybranego z nich

a) b)

















2014 vol 34 3 s 676-682


1234















































Physics 2014 vol 16 s 7280-7289


1334













30 degC∙min-1









119865119862 = 100 minus (119882 + 119881 + 119860) (7)

gdzie










vol 160 s 2221ndash2230


1434

























poddany walidacji










1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







634




stopniu uwęglenia












































139 s 1-4


734









































834













119877 =

1


119889119898

119889119905

(1)




















vol 90 6 s 902-913


934












119889120572

119889119905= (1 minus 120572) ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(2)

gdzie





119889120572119894119889119905

= (1 minus 120572119894) ∙ 1198960119894exp(minus119864119894119877119879

) (3)








1 minus 120572 =

1

120590radic2120587int 119890119909119901 [(

minus11989601198771198792

119864120573) ∙ 119890119909119901 (

minus119864

119877119879) minus

(119864 minus 1198640)2

21205902] 119889119864

infin

0

(4)

gdzie




















1034




a) b)




paliwowym FR


























5 s 864ndash869


1134




przyjmuje postać

119877119894 = 1198960119894119890119909119901 (minus119864119894

119877119879frasl )119884119894 119894 = 1hellip119899 (5)




119865 =sum(119877119890119896119904119901 minus 119877119898119900119889)1198952

(6)

gdzie







wybranego z nich

a) b)

















2014 vol 34 3 s 676-682


1234















































Physics 2014 vol 16 s 7280-7289


1334













30 degC∙min-1









119865119862 = 100 minus (119882 + 119881 + 119860) (7)

gdzie










vol 160 s 2221ndash2230


1434

























poddany walidacji










1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







734









































834













119877 =

1


119889119898

119889119905

(1)




















vol 90 6 s 902-913


934












119889120572

119889119905= (1 minus 120572) ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(2)

gdzie





119889120572119894119889119905

= (1 minus 120572119894) ∙ 1198960119894exp(minus119864119894119877119879

) (3)








1 minus 120572 =

1

120590radic2120587int 119890119909119901 [(

minus11989601198771198792

119864120573) ∙ 119890119909119901 (

minus119864

119877119879) minus

(119864 minus 1198640)2

21205902] 119889119864

infin

0

(4)

gdzie




















1034




a) b)




paliwowym FR


























5 s 864ndash869


1134




przyjmuje postać

119877119894 = 1198960119894119890119909119901 (minus119864119894

119877119879frasl )119884119894 119894 = 1hellip119899 (5)




119865 =sum(119877119890119896119904119901 minus 119877119898119900119889)1198952

(6)

gdzie







wybranego z nich

a) b)

















2014 vol 34 3 s 676-682


1234















































Physics 2014 vol 16 s 7280-7289


1334













30 degC∙min-1









119865119862 = 100 minus (119882 + 119881 + 119860) (7)

gdzie










vol 160 s 2221ndash2230


1434

























poddany walidacji










1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







834













119877 =

1


119889119898

119889119905

(1)




















vol 90 6 s 902-913


934












119889120572

119889119905= (1 minus 120572) ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(2)

gdzie





119889120572119894119889119905

= (1 minus 120572119894) ∙ 1198960119894exp(minus119864119894119877119879

) (3)








1 minus 120572 =

1

120590radic2120587int 119890119909119901 [(

minus11989601198771198792

119864120573) ∙ 119890119909119901 (

minus119864

119877119879) minus

(119864 minus 1198640)2

21205902] 119889119864

infin

0

(4)

gdzie




















1034




a) b)




paliwowym FR


























5 s 864ndash869


1134




przyjmuje postać

119877119894 = 1198960119894119890119909119901 (minus119864119894

119877119879frasl )119884119894 119894 = 1hellip119899 (5)




119865 =sum(119877119890119896119904119901 minus 119877119898119900119889)1198952

(6)

gdzie







wybranego z nich

a) b)

















2014 vol 34 3 s 676-682


1234















































Physics 2014 vol 16 s 7280-7289


1334













30 degC∙min-1









119865119862 = 100 minus (119882 + 119881 + 119860) (7)

gdzie










vol 160 s 2221ndash2230


1434

























poddany walidacji










1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







934












119889120572

119889119905= (1 minus 120572) ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(2)

gdzie





119889120572119894119889119905

= (1 minus 120572119894) ∙ 1198960119894exp(minus119864119894119877119879

) (3)








1 minus 120572 =

1

120590radic2120587int 119890119909119901 [(

minus11989601198771198792

119864120573) ∙ 119890119909119901 (

minus119864

119877119879) minus

(119864 minus 1198640)2

21205902] 119889119864

infin

0

(4)

gdzie




















1034




a) b)




paliwowym FR


























5 s 864ndash869


1134




przyjmuje postać

119877119894 = 1198960119894119890119909119901 (minus119864119894

119877119879frasl )119884119894 119894 = 1hellip119899 (5)




119865 =sum(119877119890119896119904119901 minus 119877119898119900119889)1198952

(6)

gdzie







wybranego z nich

a) b)

















2014 vol 34 3 s 676-682


1234















































Physics 2014 vol 16 s 7280-7289


1334













30 degC∙min-1









119865119862 = 100 minus (119882 + 119881 + 119860) (7)

gdzie










vol 160 s 2221ndash2230


1434

























poddany walidacji










1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







1034




a) b)




paliwowym FR


























5 s 864ndash869


1134




przyjmuje postać

119877119894 = 1198960119894119890119909119901 (minus119864119894

119877119879frasl )119884119894 119894 = 1hellip119899 (5)




119865 =sum(119877119890119896119904119901 minus 119877119898119900119889)1198952

(6)

gdzie







wybranego z nich

a) b)

















2014 vol 34 3 s 676-682


1234















































Physics 2014 vol 16 s 7280-7289


1334













30 degC∙min-1









119865119862 = 100 minus (119882 + 119881 + 119860) (7)

gdzie










vol 160 s 2221ndash2230


1434

























poddany walidacji










1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







1134




przyjmuje postać

119877119894 = 1198960119894119890119909119901 (minus119864119894

119877119879frasl )119884119894 119894 = 1hellip119899 (5)




119865 =sum(119877119890119896119904119901 minus 119877119898119900119889)1198952

(6)

gdzie







wybranego z nich

a) b)

















2014 vol 34 3 s 676-682


1234















































Physics 2014 vol 16 s 7280-7289


1334













30 degC∙min-1









119865119862 = 100 minus (119882 + 119881 + 119860) (7)

gdzie










vol 160 s 2221ndash2230


1434

























poddany walidacji










1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







1234















































Physics 2014 vol 16 s 7280-7289


1334













30 degC∙min-1









119865119862 = 100 minus (119882 + 119881 + 119860) (7)

gdzie










vol 160 s 2221ndash2230


1434

























poddany walidacji










1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







1334













30 degC∙min-1









119865119862 = 100 minus (119882 + 119881 + 119860) (7)

gdzie










vol 160 s 2221ndash2230


1434

























poddany walidacji










1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







1434

























poddany walidacji










1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







1534








119876 =

119881119863119879119865119881119875119860 minus 119881119878119875119870

(8)

gdzie







nagrzewania


















wolnego nagrzewania

- dla modelu SFOR

119883 = 1 minus 119890119909119901(minus119905 ∙ 119896) (9)

119896 = 119860119871

120573119867120573119871

119890119909119901 (minus119864

119877119879)

(10)


119883 =

(1 minus 1205721)1198961 + (1 minus 1205722)11989621198961 + 1198962

1 minus 119890119909119901[minus119905 ∙ (1198961 + 1198962)] (11)

1198961 = 1198601119871120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198641

119877119879) i 1198962 = 1198602119871

120573119867

120573119871119890119909119901 (

minus1198642

119877119879) (12)

gdzie




16 1 s 411-425


1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







1634









a) b)

c)















1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







1734

a) b)




















wykonawcą [E4]

















1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







1834




a) b)






119889120572

119889119905= (1 minus 120572)119899 ∙ 1198960exp(

minus119864

119877119879)

(13)






























1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







1934





































2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







2034



















doktorskiego

































2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







2134






















































2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







2234







































2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







2334





















suchym
































2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







2434













paliw[75]





















hemicelulozy








2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







2534

a) b)


















homogenicznemu





















2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







2634






































2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







2734















spektroskopowej







































2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







2834









tychże mieszanin












































2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







2934

































tlenku węgla
























3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







3034








































3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







3134
























załączniku 4





























3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







3234



















dla młodzieży

































3334








































ndash Chiny [T1]







3334








































ndash Chiny [T1]






autoreferat przedstawiający opis dorobku i osiągnięć...

Documents