Wskaźnik podatności przemiałowej (ang. Hardgrove Grindability Index, HGI) jest istotnym parametrem paliwa z technicznego punktu widzenia jego wykorzystania w istniejących kotłach pyłowych, jak i współspalania biomasy z węglem kamiennym. W związku z koniecznością zwiększenia wolumenu biomasy w miksie energetycznym w nadchodzących latach, istotnym aspektem jest konieczność dostosowania istniejących węzłów rozdrabniania i suszenia paliwa w obiektach energetyki zawodowej i przemysłowej bez konieczności dokonywania kosztownych modernizacji istniejących układów przygotowania paliwa. Stąd optymalizacja pracy węzłów mielenia/rozdrabniania będzie stanowić wyzwanie, a jednym z istotnych parametrów wpływających na pracę i efektywność mielenia mieszanki paliwowej jest jej podatność przemiałowa.

Powszechnie stosowaną procedurą oznaczania wskaźnika przemiałowości węgli jest metoda opisana w normie PN-ISO 5074 „Węgiel kamienny – Oznaczanie wskaźnika podatności przemiałowej Hardgrove’a”. Na chwilę obecną dla biomasy surowej oraz termicznie przetworzonej (tj. biomasy toryfikowanej oraz biowęgla) nie ma unormowanej procedury wyznaczania wskaźnika podatności przemiałowej. Z tego powodu procedurę określoną w powyższej normie adaptuje się (modyfikuje) w celu wyznaczania podatności przemiałowej próbek biomasowych.

Aby polepszyć parametry fizykochemiczne biomasy, poddaje się ją niskotemperaturowej pirolizie (procesowi toryfikacji), która ma na celu przekształcenie biomasy na paliwo (nadal będące klasyfikowane jako biomasowe), zbliżone parametrami do niskokalorycznych węgli kamiennych. Wraz ze zwiększeniem stopnia konwersji biomasy, wzrasta jej stopień uwęglenia, wartość opałowa, gęstość energetyczna oraz hydrofobowość. Maleje natomiast zawartość wilgoci w biomasie (co istotnie wpływa na poprawę wydajności młyna), ilość substancji lotnych oraz – co istotne – zwiększa się jej podatność przemiałowa. Literatura donosi, że proces toryfikacji pozwala na otrzymanie produktu, na którego zmielenie potrzeba nawet kilkakrotnie mniejszego nakładu energii niż w przypadku zmielenia surowej biomasy tego samego rodzaju. Z powyższych względów, korzystniejszym z punktu widzenia procesu przygotowania paliwa, np. do procesu współspalania węgla z biomasą (oraz zwiększaniem jej udziału), jest stosowanie termicznie przetworzonej biomasy. Dzięki zastosowaniu przetworzonej biomasy uzyskuje się zmniejszenie jednostkowego zużycia energii elektrycznej na proces mielenia, dłuższą żywotność elementów młyna oraz brak konieczności wprowadzania znaczących modyfikacji konstrukcji układu mielącego.

Dedykowany do HGI młynek symuluje w skali mikro zachowanie się materiału podczas mielenia w wielkoskalowych młynach kulowych, które powszechnie występują w elektrowniach. Daje to potencjalną możliwość wstępnego oszacowania zapotrzebowania energetycznego na proces mielenia dla surowców o różnych właściwościach fizycznych. Im próbka ma wyższą wartość wskaźnika przemiałowości, tym materiał jest bardziej podatny na rozdrobnienie, co w konsekwencji zmniejsza konsumpcję energii koniecznej do zmielenia materiału do odpowiedniego poziomu uziarnienia.

Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla dysponuje dedykowaną aparaturą do wykonywania oznaczeń w zakresie podatności przemiałowej, zarówno dla materiałów węglowych, jak i próbek biomasowych.

Zapraszamy również do zapoznania się z publikacjami pracowników IChPW dotyczącymi zagadnienia podatności przemiałowej w kontekście jej praktycznego zastosowania dla węgli i biomasy:

  1. J. Zuwała, Toryfikacja biomasy dla celów energetycznych, Katowice: Główny Instytut Górnictwa 2019 [LINK]
  2. A. Czardybon, K. Ignasiak, J. Robak, K. Supernok, Przemysł Chemiczny 2020, 99, nr 10,  1446-1453 [LINK]
  3. M. Rejdak, T. Micorek, P. Pawłowski, K. Supernok, Karbo 2015, 3, 94-98 [LINK]

 



Autor: Krzysztof Supernok
Zakład Transformacji Energetycznej
kontakt: ksupernok@ichpw.pl | tel. 32 621 63 61