Numer 4/2024 (Kwiecień)
Od wodoru do wodoru – transformacja gazownictwa w Polsce
DOI: 10.15199/17.2024.4.1
Marcin Kroczek, Kinga Kulik, Marcel Barzantny, Wojciech Kostowski
W artykule przedstawiono przegląd techniczno-historyczny gazownictwa polskiego w kontekście nadchodzących zmian związanych z użytkowaniem wodoru. Przedstawiono historię transportu różnych paliw gazowych: gazu węglowego i koksowniczego (z dużą zawartością ok. 50% wodoru), gazu ziemnego oraz aktualną problematykę użytkowania biometanu i wodoru (czystego oraz jako domieszki do gazu ziemnego). Przedstawiono także zagadnienia techniczne związane z bezpieczeństwem eksploatacji sieci gazowych dla różnego rodzaju paliw oraz dla sytuacji przestawienia eksploatacji na inne paliwo. Doświadczenie sektora gazownictwa w pracy z mediami palnymi, tworzącymi atmosfery wybuchowe i transportowanymi pod ciśnieniem w rozległej infrastrukturze jest wystarczające, aby sprostać zadaniom obecnej transformacji energetycznej, z perspektywicznym systemem mieszanym wodorowo-biometanowym lub rozdzielonym systemem metanowym i wodorowym.
Tłocznia – główny element gazowego systemu przesyłowego
DOI: 10.15199/17.2024.4.2
Maciej Chaczykowski, Andrzej J. Osiadacz
W artykule omówiono stacje przetłoczne i stosowane w nich rozwiązania technologiczne, jako elementy systemu przesyłu gazu. Przedstawiono metodę modelowania maszyn przepływowych, którą można wykorzystać do obliczeń symulacyjnych i optymalizacyjnych systemu przesyłowego. Metoda zawiera model sprężarki odśrodkowej, umożliwiający wyznaczenie sprawności procesu sprężania w różnych warunkach pracy systemu, model matematyczny turbiny gazowej, umożliwiający określenie sprawności turbozespołu oraz zużycia paliwa przy nominalnym i częściowym obciążeniu maszyn, oraz model matematyczny chłodnicy wentylatorowej gazu, umożliwiający wyznaczenie wydajności chłodnicy i zapotrzebowania na energię elektryczną w różnych warunkach pracy systemu.
Zintegrowane oczyszczanie ścieków zawierających chrom przy zastosowaniu ulepszonej metody ferrytyzacji
DOI: 10.15199/17.2024.4.3
Dmytro Pakhomov, Gennadii Kochetov, Dmytro Samchenko, Oleksandr Priymak
Problematyka ochrony środowiska jest merytorycznie związana z oczyszczaniem ścieków z obiektów przemysłowych. Dlatego wskazane jest doskonalenie i wprowadzanie zasobooszczędnych technologii pozwalających na usuwanie toksycznych związków ze ścieków i utylizację pozostałości po oczyszczeniu ścieków. W niniejszym badaniu badano oczyszczanie ścieków metodą ferrytyzacji w celu usunięcia związków chromu (VI), które należą do substancji chemicznych pierwszej klasy zagrożenia. Oceniono porównawczą efektywność zastosowania termicznej i elektromagnetycznej aktywacji impulsowej procesu ferrytyzacji. Zbudowano odpowiednie instalacje doświadczalne i zidentyfikowano główne parametry procesu oczyszczania: stosunek jonów żelaza (II) i chromu (VI), amplitudę pola magnetycznego, częstotliwość impulsów elektromagnetycznych, czas trwania procesu ferrytyzacji, temperaturę i pH mieszaniny reakcyjnej. Celowość stosowania aktywacji mieszaniny reakcyjnej impulsem elektromagnetycznym została zbadana i potwierdzona naukowo. Wyznaczono optymalne wartości amplitudy pola elektromagnetycznego dla tej metody aktywacji, które sięgają 0,01-0,09 T, a także stosunek stężeń jonów metali ciężkich Fe2+/Cr6+ = 10/1 dla ścieków z linii produkcyjnej galwanizacji chromu. Wykazano, że uzdatniona woda spełnia wymagania dotyczące jej ponownego wykorzystania w procesach produkcyjnych. Opracowana technologia zapewnia wprowadzenie wody o obiegu zamkniętym w obiektach przemysłowych. Wysoka stabilność chemiczna osadów (pozostałości) po oczyszczeniu pozwala na ich bezpieczną utylizację, w szczególności wykorzystanie w materiałach budowlanych i powłokach malarskich. Tym samym niniejsze opracowanie przyczynia się do poprawy warunków środowiskowych w obiektach przemysłowych poprzez wprowadzenie nowoczesnych metod przetwarzania strumieni toksycznych ścieków ciekłych, które zapewniają jednocześnie racjonalne wykorzystanie wody, odczynników i energii w obiekcie przemysłowym.
Analiza opłacalności wykorzystania odpadów komunalnych w procesie wytwarzania ciepła systemowego. Studium przypadku dla Pruszkowa
DOI: 10.15199/17.2024.4.4
Liliana Mirosz, Pelagia Mróz
Temat artykułu wynika z potrzeby zwiększania zdolności przerobowej instalacji termicznego przekształcania odpadów komunalnych (ITPOK), w związku ze wzrostem ilości tego rodzaju odpadów oraz koniecznością odchodzenia od wykorzystania w ciepłownictwie paliw kopalnych. Zaproponowano studium przypadku takiej instalacji. Wybrano miasto Pruszków, dla którego instalacja miałaby pokrywać jego podstawę ciepłowniczą. Przedstawiono analizę ekonomiczną takiej inwestycji. Wyznaczono niezbędne parametry wejściowe, tj. nominalna moc cieplna instalacji, wymagany strumień odpadów o odpowiednich właściwościach, strumień dostępny z okolic miasta (z uwzględnieniem istniejących instalacji termicznego przekształcania odpadów komunalnych), ilość substancji wprowadzanych do powietrza wraz ze spalinami. Zdefiniowane dane posłużyły do obliczenia opłacalności ITPOK na podstawie przychodów ze sprzedaży ciepła i opłaty bramowej za przyjęcie odpadów, przy uwzględnieniu nakładów inwestycyjnych i kosztów eksploatacyjnych. W obliczeniach uwzględniono przystąpienie ITPOK do unijnego systemu handlu uprawnieniami do emisji (EU ETS, z ang. EU Emissions Trading System), przy czym wykonano je dla dwóch wariantów. Jeden z nich nie powoduje zmiany cen ciepła ani opłaty bramowej w stosunku do sytuacji, gdy ITPOK nie uczestniczy w EU ETS. Drugi, koszt uczestnictwa związany z EU ETS przerzuca w 50% na odbiorców ciepła i w 50% na dostawców odpadów. Wskaźnik IRR dla pierwszego wariantu wyniósł 2%, natomiast dla drugiego 6%. Należy jednak podkreślić, że w obliczeniach zawyżono nakład inwestycyjny, ze względu na brak aktualnych zakończonych przetargów na instalacje o podobnej przepustowości do analizowanej w artykule. Są to także wartości nieuwzględniające preferencyjnego finansowania z zewnątrz w formie bezzwrotnych dotacji. Dla uzyskanego większego wyniku (6%) przygotowano analizę wrażliwości IRR. Czynnikiem najmocniej wpływającym na IRR jest nakład inwestycyjny, następnie cena ciepła i opłata bramowa. Zmiany powyższych parametrów w zakresie +/- 20% powodują zmiany IRR w zakresie od ok. 4 do ok. 9%. W podsumowaniu wskazano, jak można podnieść wartość IRR, a także dlaczego inwestycja w ITPOK jest korzystna dla lokalnej społeczności i środowiska.
Małe jądrowe reaktory modułowe
DOI: 10.15199/17.2024.4.5
Wojciech Kramarek
Bardzo wysokie koszty budowy dużych nuklearnych reaktorów energetycznych oraz długie czasy ich budowy są jednym z powodów zmniejszenia zainteresowania klasyczną energetyką jądrową. Budowa małych modularnych reaktorów (small modular reactors- SMR) może być rozwiązaniem tego problemu. Reaktory takie można budować modułowo obok siebie i dalej rozbudowywać infrastrukturę, odzyskując część nakładów z poniesionych inwestycji i czerpiąc moc z działających modułów. Każdy reaktor będzie wyposażony w układ sterowania, pozwalający na normalną pracę i osiąganie wymaganych parametrów procesu produkcyjnego. Ponadto reaktor, zgodnie z obowiązującymi przepisami, musi być wyposażony w niezależnie działający dodatkowy układ sterowania, który odpowiada za zapewnienie bezpiecznej pracy systemu, nawet w sytuacjach awaryjnych. Układy odpowiedzialne za bezpieczeństwo mogą być systemami aktywnymi, pasywnymi lub mieszanymi. W reaktorach modułowych będą przeważały pasywne systemy bezpieczeństwa. Zacytowano przepisy dotyczące bezpieczeństwa obiektów energetyki jądrowej jako systemów stwarzających duże zagrożenia.