Laboratorium Badania Procesów Spalania Fluidalnego

Idea stworzenia międzywydziałowego zespołu badającego procesy zachodzące w paleniskach fluidalnych powstała w połowie lat 70-tych. W jego skład weszli pracownicy Wydziału Chemii oraz Wydziału Inżynierii Wodnej i Sanitarnej.
W roku 1976 Prof. Elżbieta M. Bulewicz oraz Prof. Stanisław Kandefer zaprojektowali i zbudowali laboratoryjne stanowisko do badania procesów spalania w złożu fluidalnym o mocy nominalnej 5 kW.

W roku 1980 powstało stanowisko z ciśnieniowym reaktorem fluidalnym o mocy nominalnej 5 do 20 kW. Główna część paleniska, którą stanowi rura kwarcowa, została zamknięta w płaszczu ciśnieniowym chłodzonym wodą.

W roku 1986, w kotłowni Politechniki, powstaje w oparciu o technologię fluidalną instalacja pilotowa – przedpalenisko, o mocy 100 kW. Paliwem dla przedpaleniska by żużel z kotła rusztowego. W latach 80.tych kotłownia zapewniała dostawę ciepła Campusowi Politechniki Krakowskiej przy ul. Warszawskiej, a dziś jest to piękny budynek konferencyjno-wystawowy.

Badania naukowe prowadzone na instalacjach w latach 1976 - 1995

• Proces spalania węgla
• Wiązanie SO2
• Spalanie paliw niskogatunkowych
• Efekty katalityczne i inhibicyjne

Wynikiem prac są 2 doktoraty i jedna habilitacja

doktoraty:

• 1984 - Elżbieta Janicka - Niektóre aspekty mechanizmu wiązania SO2 przez kamienie wapienne podczas fluidalnego spalania węgla
• 1984 - Czesława Juryś - Odsiarczanie spalin w paleniskach z zastosowaniem wapna pokarbidowego

habilitacja:

• 1989 - Stanisław Kandefer - Spalanie fluidalne odpadów i paliw niskogatunkowych

W roku 1990 stanowisko laboratoryjne zostaje przez prof. Bulewicz i prof. Kandefera przystosowane do spalania gazów.

Badania naukowe prowadzone na instalacjach w latach 1995 - 2015

• Warunki stabilności pracy
• Efektywność procesu
• Skład spalin
• Efekty akustyczne
• Efekty optyczne
• Model procesu spalania

Wynikiem prac jest 5 doktoratów i 3 habilitacje

doktoraty:

• 1996 - Małgorzata Pilawska - Spalanie paliw gazowych w złożu fluidalnym
• 1998 - Bożena Środa - Emisja tlenków azotu przy spalaniu paliw gazowych w złożu fluidalnym
• 2006 - Małgorzata Olek - Spalanie odpadów zwierzęcych w pęcherzowych paleniskach fluidalnych
• 2006 - Sylwia Kawałko - Spalanie osadów ściekowych w złożu fluidalnym
• 2009 - Jan Porzuczek - Optymalizacja pracy paleniska fluidalnego w warunkach niestacjonarnych

habilitacje:

• 2005 - Witold Żukowski - Badania procesu spalania paliw gazowych w reaktorze z inertnym złożem fluidalnym
• 2012 - Jerzy Baron - Badania procesów spalania paliw i odpadów w złożu fluidalnym
• 2014 - Małgorzata Pilawska - Emisja tlenków azotu i tlenku diazotu towarzysząca energetycznemu wykorzystaniu paliw

Współpraca z CETC z Ottawy, Kanada

W roku 1992, z inicjatywy Prof. E.M. Bulewicz, Zespół podejmuje wspólpracę z US Dept. of Energy, CETC, następnie z CANMET. Tematyka badań dotyczy właściwości popiołów otrzymywanych z palenisk fluidalnych:

• Popioły węglowe + produkty odsiarczania
• Efektywność procesu
• Oddziaływania z wodą
• Powolne reakcje chemiczne
• Efekty środowiskowe
• Reaktywacja popiołów

Wyniki prac zamieszczono w raportach:

• E.M.Bulewicz, K.Wieczorek-Ciurowa, J.Klimek, E.Janicka and S.Kandefer, C.Juryś: Selection of calcium-based sorbents for the fossil fuel desulphurization in the fluidized-bed combustor. Phase I. Cracow University of Technology, Interim report No 3 for the US Dept. of Energy, Office of Fossil Energy Programs, under contract: ERDA No EF-77-A-01-2603 - Project No 8 (Annex 9), The Institute of Power, Warsaw, December 1978

• E.M.Bulewicz, K.Wieczorek-Ciurowa, E.Janicka, S.Kandefer, C.Juryś: Selection of calcium-based sorbents for fossil fuel desulfurization in fluidized-bed combustor. Part I. Technical University of Cracow, Interim report No 7 for the US Dept. of Energy, Office of Fossil Energy Programs, contract ERDA No EF-77-A-01-2603 - Project No 8 (Annex 9), The Institute of Power, Warsaw, December 1979

• E.M.Bulewicz, E.Janicka, S.Kandefer: Effects Associated with the Presence of Halogens in Fluidized Bed Combustion (FBC) System. Interim Report, phase I. DSS File No.: 030 SQ.23440-3-9080, DSS Contract Serial No.: 23-3-9080/01-SQ, CANMET-ERL Division, Ottawa, Canada, March 1994

• E.M.Bulewicz, E.Janicka, S.Kandefer: Effects Associated with the Presence of Halogens in Fluidized Bed Combustion (FBC) System. Final Report, phase I and II. DSS File No.: 030 SQ.23440-3-9080, DSS Contract Serial No.: 2344-3-9080/01-SQ, CANMET-ERL Division, Ottawa, Canada, September 1994

• E.M.Bulewicz, S.Kandefer: Evaluation of Small-Scale Fluidized Bed Combustion Boiler Concept. DSS Contract Serial No.: 23440 -5-1154/001/SQ, CANMET, ERL Division, Ottawa, Canada, Jaunary 1996

• E.M.Bulewicz, S.Kandefer, M.Pilawska: Fluid Bed Combustion of Natural Gas. DSS Contract Serial No.: 23440-5-1154/001/SQ, CANMET, ERL Division, Ottawa, Canada, Jaunary 1996

Współpraca z Department of Chemical Engineering, Queens’ Collage, Cambridge University, Wielka Brytania

W roku 1996 M. Pilawska otrzymuje stypendium w Uniwersytecie w Cambrigde. W następstwie Zespół podejmuje współpracę z Uniwersytetem w Cambridge, Dep. of Chemical Engineering. W wyniku dalszej współpracy prof. A.N. Hayhurst, kierownik Departamentu, odbywa swój urlop naukowy, sabbatical, w Politechnice Krakowskiej i uczestniczy w pracach prowadzonych w laboratoriach należących do Zespołu. Profesor, w tym czasie, wygłaszał wykłady i odbywał seminaria. W roku 2004 Profesorowi nadano tytuł Honorowego Profesora Politechniki.

Wręczenie dyplomu Honorowego Profesora Politechniki Krakowskiej profesorowi A.N. Hayhurstowi przez JM Rektora prof. Józefa Gawlika	Profesor Allan N. Hayhurst, sierpień 2005
Spotkanie współpracujących Zespołów u JM Rektora PK, 2005	Inspekcja pilotażowej instalacji do spalania osadów ściekowych, 2005

Wyniki wspólnych prac publikowano w czasopismach Combustion and Flame, Fuel, oraz podczas światowych Sympozjów Spalania.

• Pilawska M., Butler C.J., Hayhurst A.H., Chadeesingh D.R.: The Production of Nitric Oxide During the Combustion of Methane and Air in Fluidized Bed. Combustion and Flame, Ed. Elsevier Science Inc., Vol.127, No 4, pp.2181-2193, 2001

• Hayhurst A.N., Kandefer S., Bulewicz E.M., Pilawska M., Baron J., Żukowski W.: Combustion of Polymer Pellets in a Bed of sand Fluidised with a Mixture of Propane and Air. 29th International Symposium on Combustion, The Combustion Institute, Pittsburg,, Abstracts of Work-In-Progress Poster Presentations, Hokkaido University Sapporo, Japan, July 21-26, p.298, 2002

• Baron J., Bulewicz E.M., Kandefer S., Pilawska M., Żukowski W., Hayhurst A.H.: The combustion of polymer pellets in a bubbling fluidised bed, Fuel, Ed. Elsevier, Vol.85, pp.2494-2508, 2006

• Baron,J., Bulewicz E.M., Kandefer S., Pilawska M., Żukowski W, Hayhurst A.H.: Combustion of hydrogen in a bubbling fluidized bed, Combustion and Flame, Ed. Elsevier Science Inc., Vol.156, No 5, p.975-984, 2009

Współpraca z Department of Thermal Engineering

W roku 2004, z inicjatywy dr M. Pilawskiej, Zespół podejmuje współpracę z Uniwersytetem Tsinghua z Pekinu (Dep. of Thermal Engineering). W Pekinie zapoczątkowane zostały prace badawcze nad ubocznymi produktami procesów technologicznych stosowanych dla oczyszczania spalin. Kierownik Departamentu prof. G.X. Yue, wraz z współpracownikami uczestniczy w seminariach i konferencjach organizowanych w Polsce. Wyniki prac publikowano w czasopismach Fuel, Journal of the Energy Institute, Archivum Combustionis oraz materiałach międzynarodowych konferencji: International Conference on Fluidized Bed Combustion, International Symposium on Combustion, International Symposium on Combustion Processes.

Profesorowie (od lewej): J.F. Lu, A.N. Hayhurst, E.M. Bulewicz, G.X. Yue, S. Kandefer	od lewej: S. Kandefer, J.F. Lu, M. Pilawska, G.X.Yue, W. Żukowski
Wykład Prof. E.M. Bulewicz na Uniwersytecie Tsinghua, Pekin, ChRL, 2007	Po konferencji, Wisła 2005

• Professor of Engineering Yang Zu Hua z Electric Power Planning & Engineering Institute wygłasza dwa referaty w Politechnice Krakowskiej: 1. CFB Boiler Technology in China's Coal-fired Power Plants: Application Status and Development Prospects, 2. Status of Chinese Electric Power Market, czerwiec 2013

• Kandefer S., Pilawska M., Yue G.X., Bulewicz E.M.: Unexpected observations during laboratory experiments relevant to FBC processes. 34th International Symposium on Combustion Proceedings, Combustion Institute, Pittsburg, USA, 2012

• Pilawska M. , Zhang H., Hou X. S., Lu J. F.: Destruction of N2O over Different Bed Materials, Proceedings of the 20th International Conference on Fluidized Bed Combustion, ISBN 978-7-302-20146-5, Ed. G.X. YUE, Ed. Springer, Vol. II, pp.953-960, 2009

• Hou X.S., Zhang H., Pilawska M., Lu J.F., Yue G.X.: The formation of N2O during the reduction of NO by NH3, Fuel, Vol.87, pp. 3271-3277, 2008

• Lu J.F., Pilawska M., Zhang J.S., Xing X., Liu Q., Yue G.X.: Combustion characteristics of refuse derived fuels in circulating fluidised bed combustor, Journal of the Energy Institute, ISSN 0144-2600, Ed. Maney Publishing, Vol.79, No 3, pp. 139-144(6), 2006

• Pilawska M., Lu J.F., Yue G.X., Kandefer S.: FBC Technology in Waste Combustion – Focus on Emission. Archivum Combustionis, ISSN 0208-4198, Vol.26, No3-4, pp.145-161, 2006

• Lu J., Zhang J., Zhang H., Yang H., Liu Q., Yue G., Pilawska M., Baron J., Żukowski W.: Discussion on Combustion Efficiency in a Circulating Fluidized Bed Boiler. XIX International Symposium on Combustion Processes, ISBN 83-922381-1-7, pp.205-212, 2005

W okresie ponad 40-letniej działalności Laboratorium Badania Procesów Spalania Fluidalnego zgromadzono dane o warunkach i wynikach badań prowadzonych eksperymentów. Chętnie je udostępnimy do modelowania. Większość rezultatów badań już upowszechniono w postaci: 6 patentów; 2 wdrożonych technologii, 8 działających kotłów fluidalnych i ponad 200 monografii, publikacji i artykułów.