Celem artykułu jest charakterystyka międzynarodowego rynku węgla energetycznego bazująca na najnowszych dostępnych danych. Informacje sięgają pierwszej połowy 2018 roku. W artykule skupiono się na opisie trzech największych eksporterów i importerów węgla energetycznego. Reprezentantów w wymienionych kategoriach wyłoniono posługując się najnowszymi światowymi statystykami dotyczącymi 2017 roku. W 2017 r. światowa produkcja węgla energetycznego wyniosła 5,68 mld ton i przewyższyła produkcję z 2016 r. o 4%. Od kilku lat niezmiennie światową czołówkę eksporterów węgla energetycznego stanowią: Indonezja, Australia i Rosja. Łącznie te trzy państwa w 2017 r. dostarczyły na rynek międzynarodowy 73% węgla energetycznego. Natomiast za 46% importu węgla energetycznego w skali globalnej (dane za 2017 r.) odpowiadają trzy kraje azjatyckie: Chiny, Indie i Japonia. W przypadku każdego z tych sześciu wymienionych państw (czyli dla: trzech głównych światowych eksporterów i trzech głównych światowych importerów) w artykule zaprezentowano wolumeny odnoszące się do produkcji, eksportu lub importu węgla. Zamieszczono także kierunki dostaw lub głównych eksporterów węgla do danego kraju. Pod koniec artykuły przedstawiono sytuację cenową, jaka wystąpiła na w pierwszej połowie 2018 roku na rynku europejskim oraz azjatyckim.
Artykuł przedstawia analizę udziału Rosji w międzynarodowym handlu węglem energetycznym, będącej od lat jego istotnym uczestnikiem. Badaniami objęto lata 2014–2018. Położenie geograficzne na dwóch kontynentach oraz dostępność złóż węgla sprzyja jej obecności zarówno na rynku Pacyfiku, jak również Atlantyku. W artykule omówiono także głównych producentów węgla w Rosji oraz ceny rosyjskiego węgla energetycznego skierowanego na rynek spot. Z e względu na znaczący udział eksportu węgla dla gospodarki rosyjskiej, skupiono się także na analizie rosyjskich portów morskich.
W ostatnich latach w eksporcie rosyjskiego węgla energetycznego zaczął dominować kierunek azjatycki. U dział eksportu na ten rynek w latach 2014–2018 zawierał się w granicach 49–57% (60–87 mln ton). Wśród krajów azjatyckich istotną rolę odgrywają obecnie trzy państwa: Korea Płd., Chiny i J aponia. Nabyły one łącznie 38–52 mln ton rosyjskiego węgla.
Choć w analizowanych latach łącznie na rynek europejski Rosja wyeksportowała 52–67 mln ton węgla, to jednak udział tego rynku spadł z prawie połowy do około 40%. Powolne odchodzenie od energetyki węglowej przyczynia się do zmniejszania udziału odbiorców z tego kierunku. Wśród krajów europejskich jeszcze w roku 2014 głównym kierunkiem eksportu była W. Brytania z 19% udziałem (24 mln ton) w eksporcie ogółem. W 2018 r. eksport zmalał do 9 mln ton (5%).
Wśród europejskich kierunków eksportu rosyjskiego węgla rośnie na znaczeniu udział Polski. W latach 2014–2018 eksport węgla energetycznego do Polski zmieniał się w przedziale 5,6–16,2 mln ton. Z wraca uwagę jego dynamiczny wzrost uzyskany w ciągu ostatnich trzech lat. W stosunku do 2016 r. import wzrósł o 10,0 mln ton i w 2018 r. wyniósł aż 16,1 mln ton. W artykule omówiono także geograficzną strukturę importu węgla do Polski według przejść granicznych oraz portów morskich.
W artykule przedstawiony został stan aktualny w zakresie struktury produkcji zakładów wzbogacania węgla kamiennego w Polsce z uwzględnieniem wydajności, zakresu ziarnowego wzbogacanego urobku oraz typu zastosowanych urządzeń. Zebrane dane zostały przedstawione w układzie tabelarycznym dla każdej funkcjonującej na rynku polskim spółki węglowej. Zaprezentowany został również uproszczony blokowy schemat technologiczny zakładów wzbogacania węgla energetycznego i koksowego. W oparciu o przedstawione dane opisane zostały planowane potrzeby i trendy w zakresie zwiększenia efektywności produkcji, minimalizacji zużycia wody oraz bezpieczeństwa pracy. Przedstawiona została również lista niezbędnych do podjęcia prac badawczo-rozwojowych w tym zakresie oraz wykaz głównych czynników determinujących rozwój technologiczny zakładów wzbogacania węgla kamiennego.
W artykule omówiono zagadnienia związane z rozwojem międzynarodowych rynków węgla. W 2016 r. zużycie węgla na świecie spadło drugi rok z rzędu – przede wszystkim w wyniku słabego popytu w Chinach i USA. U dział węgla w globalnym zużyciu pierwotnych nośników energii zmniejszył do 28%. Światowa produkcja węgla w 2016 r. wyniosła 3,66 mld ton i w porównaniu z rokiem poprzednim była mniejsza 6,2%. Ponad 60% tego spadku miało miejsce w Chinach. Spadek globalnej produkcji był ponad 4-krotnie większy niż spadek zużycia. Wystarczalność światowych zasobów węgla szacowana jest na 153 lata – jest to trzy razy więcej niż wystarczalność ropy i gazu. Po kilkuletnich spadkach, ceny węgla w 2016 wzrosły o 77%. Obecne ceny spot są na poziomie 80 U SD/tonę i są zbliżone do cen z 2014 r. Na rynku europejskim po pierwszym półroczu ceny węgla są już wyższe około 66% w stosunku do analogicznego okresu ubiegłego roku. Średnia cena w pierwszym półroczu wyniosła 12,6 zł/GJ i jest zbliżona do cen z 2012 roku. U dział transakcji spot w całkowitej puli zakupów wynosi około 20%. Ceny w kontraktach terminowych można szacować na podstawie cen z umów Japonia – Australia i cen w dostawach do elektrowni niemieckich. Średnio w latach 2010–2016 ceny do elektrowni niemieckich były wyższe o około 9%, a ceny w kontraktach Australia –Japonia 12% wyższe od cen CIF ARA. w 2017 r. Światowy handel węglem energetycznym osiągnął w 2016 r. około 1,012 mld ton. W perspektywie 2019 roku oczekuje się spadku o 4,8% – przede wszystkim z powodu spodziewanego mniejszego zapotrzebowania na głównych rynkach importowych w Azji.
Reactive powder concrete (RPC), due to its characteristic composition with reduced water quantity, often below a stoichiometric ratio, the addition of pozzolana usually close to or above 20% of the weight of cement and a significantly reduced inclusion rate compared to normal or high performance concrete, has a different nature of the interfacial transition zone between the micro aggregate grains and the binder matrix. Due to the significant influence of RPC curing conditions on the morphology of the interfacial transition zone, the analysis included composites cured in water of Tmax=20°C, subject to low-pressure steam curing Tmax=90°C and autoclaved at Tmax=250°C. The paper presents a qualitative assessment of the interfacial transition zone in reactive powder concretes with the use of a scanning microscope with the use of linear EDS and quantitative analysis by means of stereological analysis of the image obtained with the use of a BSE detector. The results of the study unequivocally confirm the lack of portlandite crystallisation at the phase interface and the different phase composition in the interfacial transition zone in relation to the mean mass composition.
The paper investigates the competitiveness of the Polish hard coal mining sector as a fuel source for heat and power generation. The main objective of the study is to make a quantitative assessment of the impact of the price relationship between domestic and imported steam coal on the consumption of domestic fine coal in the Polish heat and power generation sector. For this purpose, a long-term mathematical model of the Polish steam coal market is employed and scenarios that mimic the relationship between domestic and imported steam coal prices is developed. The following results are analysed:
- the volume of total domestic steam coal consumption under the scenarios analysed,
- the absolute difference in domestic steam coal consumption under the scenarios analysed in comparison with the scenario 0%,
- the total imported and domestic steam coal consumption in the period analysed.
In addition, the results were depicted in cartograms in order to present the distribution of domestic and imported coal consumption in the various regions of Poland.
The results of the study indicate that the supply of steam coal in Poland can be completely covered by domestic mines when the price of domestic coal is from –40% to –20% lower than that of imported coal. For the remaining scenarios, the consumption of imported coal increases and reaches its highest value in the scenario +40%, in which imported coal covered of 71% of total steam coal consumption in Poland over the period.
The conclusions presented in this paper provide valuable findings and policy insights into the competitiveness of domestic mines and management of domestic production both in Poland and other countries in which power generation systems are mostly dominated by coal.
This paper presents a comparison of three surface condenser connection setups on the cooling water side. Four connections were considered, namely serial, mixed and two parallel ones. The analysis was conducted based on the calculated heat balances of proposed power unit for nominal and not nominal parameters for tested connections. Thermodynamic justification for the use of more complex configuration was verified. The exhaust steam pressure calculation was presented. Three methods of computing the heat transfer coefficient based on characteristic numbers, namely the Heat Exchange Institute (HEI) method, and the American Society of Mechanical Engineers (ASME) standard, were used. Calculation results were validated with the real data. The most accurate model was indicated and used in heat balance calculations. The assumptions and simplifications for the calculations are discussed. Examples of the calculation results are presented.
An important operational task for thermal turbines during run-up and run-down is to keep the stresses in the structural elements at a right level. This applies not only to their instantaneous values, but also to the impact of them on the engine lifetime. The turbine shaft is a particularly important element. The distribution of stresses depends on geometric characteristics of the shaft and its specific locations. This means a groove manufactured for fixing the rotor blades. The extreme stresses in this place occur during the start-up and the shaft heating to normal operating temperature. The process needs optimisation. Optimization tasks are multidisciplinary issues and can be carried out using different methods. In recent years, particular attention in optimisation has been paid to the use of artificial intelligence methods. Among them, a special role is assigned to genetic algorithms. The paper presents a genetic algorithm method to optimise the steam turbine shaft heating process during its start-up phase. The presented optimization task of this algorithm is to carry out the process of the shaft heating as soon as possible at the conditions of not exceeding the stresses at critical locations at any heating phase.
Recently, significant progress has been made in experimental studies on the flow of wet steam, measuring techniques based on recording the phenomenon of extinction of light and ultrasound have been elaborated or improved. The basic value experimentally determined in the final stage was the content of the liquid phase defined as the wetness fraction. The methodology of tests and experimental investigations was presented, as well as the applied and developed measurement systems. Next, some developed designs of new ultrasonic and light extinction measuring probe and their modifications are described. The article presents also some examples of applications of the developed measurement techniques in application to experimental research conducted on wet steam. Examples of comparison between experimental and numerical tests for the extinction method are also provided.
Consumption of energy is one of the important indicators in developing countries, but a lot of companies from the energy sector have to cope with three key challenges, namely how to reduce their impact on the environment, how to ensure the low cost of the energy production and how to improve the system overall performance? For Polish energy market, the number of challenges is greater. The growing demand for electricity and contemporary development of nuclear power technology allow today’s design, implement new solutions for high energy conversion system low unit cost for energy and fuel production. In the present paper, numerical analysis of modular high-temperature nuclear reactor coupled with the steam cycle for electricity production has been presented. The analysed system consists of three independent cycles. The first two are high-temperature nuclear reactor cycles which are equipped with two high-temperature nuclear reactors, heat exchangers, blowers, steam generators. The third cycle is a Rankine cycle which is equipped with up to four steam turbines, that operate in the heat recovery system. The analysis of such a system shows that is possible to achieve significantly greater efficiency than offered by traditional nuclear reactor technology.
This paper presents the origins of marine steam turbine application on liquefied natural gas carriers. An analysis of alternative propulsion plant trends has been made. The more efficient ones with marine diesel engines gradually began to replace the less efficient plants. However, because of many advantages of the steam turbine, further development research is in progress in order to achieve comparable thermal efficiency. Research has been carried out in order to achieve higher thermal efficiency throughout increasing operational parameters of superheated steam before the turbine unit; improving its efficiency to bring it nearer to the ideal Carnot cycle by applying a reheating system of steam and multi stage regenerative boiler feed water heating. Furthermore, heat losses of the system are reduced by: improving the design of turbine blades, application of turbine casing and bearing cooling, as well as reduction in steam flow resistance in pipe work and maneuvering valves. The article identifies waste energy sources using the energy balance of a steam turbine propulsion plant applied on the liquefied natural gas carrier which was made out basing on results of a passive operation experiment, using the measured and calculated values from behavioral equations for the zero-dimensional model. Thermodynamic functions of state of waste heat fluxes have been identified in terms of their capability to be converted into usable energy fluxes. Thus, new ways of increasing the efficiency of energy conversion of a steam turbine propulsion plant have been addressed.
Turbine stages can be divided into two types: impulse stages and reaction stages. The advantages of one type over the second one are generally known based on the basic physics of turbine stage. In this paper these differences between mentioned two types of turbines were indicated on the example of single stage turbines dedicated to work in organic Rankine cycle (ORC) power systems. The turbines for two ORC cases were analysed: the plant generating up to 30 kW and up to 300 kW of net electric power, respectively. Mentioned ORC systems operate with different working fluids: DMC (dimethyl carbonate) for the 30 kW power plant and MM (hexamethyldisiloxane) for the 300 kW power plant. The turbines were compared according to three major issues: thermodynamic and aerodynamic performance, mechanical and manufacturing aspects. The analysis was performed by means of the 0D turbomachinery theory and 3D computational aerodynamic calculations. As a result of this analysis, the paper indicates conclusions which type of turbine is a recommended choice to use in ORC systems taking into account the features of these systems.