Thermodynamic equilibrium-based models of gasification process are relatively simple and widely used to predict producer gas characteristics in performance studies of energy conversion plants. However, if an unconstrained calculation of equilibrium is performed, the estimations of product gas yield and heating value are too optimistic. Therefore, reasonable assumptions have to be made in order to correct the results. This paper proposes a model of the process that can be used in case of deficiency of information and unavailability of experimental data. The model is based on free energy minimization, material and energy balances of a single zone reactor. The constraint quasi-equilibrium calculations are made using approximated amounts of non-equilibrium products, i.e. solid char, tar, CH4 and C2H4. The yields of these products are attributed to fuel characteristics and estimated using experimental results published in the literature. A genetic algorithm optimization technique is applied to find unknown parameters of the model that lead to the best match between modelled and experimental characteristics of the product gas. Finally, generic correlations are proposed and quality of modelling results is assessed in the aspect of its usefulness for performance studies of power generation plants.

W pracy zaprezentowano badania z zakresu zastosowania technologii fluidalnego spalania do utylizacji powalcowniczych odpadów olejowych na złożach zeolitowych. Powalcownicze odpady olejowe zaliczane są do jednych z najbardziej uciążliwych odpadów pochodzących z przemysłu metalurgicznego z uwagi na zawartość wielu substancji toksycznych. W niniejszej pracy badania laboratoryjne zostały przeprowadzone na małym, eksperymentalnym w pełni oprzyrządowanym piecu do fluidalnego spalania. Wyposażenie pomiarowe stanowiska i komory spalania umożliwiało pomiar podstawowych parametrów procesu spalania wraz z analizą składu gazów spalinowych. W efekcie umożliwiło to prowadzenie procesu spalania przedmiotowych odpadów jak najefektywniej z jednoczesnym uwzględnieniem minimalizacji obciążenia środowiska naturalnego emisją składników toksycznych.

The paper presents modeling and simulation results of the operation of a three-phase fluidized bed bioreactorwith partial recirculation of biomass. The proposed quantitative description of the bioreactor takes into account biomass growth on inert carriers, microorganisms decay and interphase biomass transfer. Stationary characteristics of the bioreactor and local stability of steady-stateswere determined. The influence of microbiological growth kinetics on the multiplicity of steady-states was discussed. The relationship between biofilm growth and boundaries of fluidized bed existence was shown.

Przemysłowe urządzenia realizujące przeróbkę materiałów ziarnistych w warunkach wysokoenergetycznej warstwy fluidalnej pozwalają uzyskać gwarantowane uziarnienie produktu, przy jednoczesnym zmniejszeniu energochłonności procesu.W części IV artykułu zaprezentowano macierzowy model ewolucji składu ziarnowego materiału w młynie strumieniowo-fluidyzacyjnym. Proponowany model oparty na równaniu bilansu masowego populacji ziaren składa się z trzech macierzy blokowych: macierzy całego układu M, macierzy wejść (nadawy bądź produktu) stopni układu F i macierzy nadawy całego układu F0. W omawianym przypadku w macierzy blokowej M występują: macierz jednostkowa I, macierz zerowa 0, macierz przejścia P i dwie macierze klasyfikacji C. Macierz przejścia wyznaczono, bazując na dyskretnych postaciach funkcji selekcji i funkcji rozdrabniania, zaś macierze klasyfikacji - wykorzystując równanie, opisujące klasyfikację ziaren w komorze mielenia młyna. W pracy podano model (punkt 2.1), potwierdzono poprawność przyjętych dyskretnych postaci funkcji selekcji i funkcji rozdrabniania oraz przedstawiono sposób wyznaczenia macierzy przejścia dla fluidalnego mielenia ziaren (punkt 2.2), a także macierzy klasyfikacji grawitacyjnej i odśrodkowej ziaren (punkt 2.3). Weryfikacje modelu uzyskano opierając się na wynikach z badań eksperymentalnych, które przeprowadzono na laboratoryjnym stanowisku młyna strumieniowo-fluidyzacyjnego. Eksperyment obejmował mielenie wybranych klas ziarnowych kamienia wapiennego w warunkach burzliwej warstwy fluidalnej, co przedstawiono w części I i II artykułu (Zbroński, Górecka-Zbrońska 2007a, b). Parametrami identyfikacji były: współczynnik proporcjonalności - występujący w równaniu dyskretnej postaci funkcji selekcji oraz rozmiary ziaren granicznych - występujące w równaniu na diagonale elementy macierzy klasyfikacji dla stopnia grawitacyjnego i stopnia odśrodkowego (punkt 3). Do oceny statystycznej prognozowania uziarnienia produktu mielenia zastosowano klasyczny test Fishera- Snedecora (punkt 4). Potwierdzono brak istotnych rozbieżności między oznaczeniami składu ziarnowego numerycznego i eksperymentalnego. Przeprowadzona weryfikacja eksperymentalna, identyfikacja parametryczna i ocena statystyczna modelu dowodzi, że możliwe jest adekwatne prognozowanie składu ziarnowego produktu mielenia strumieniowo-fluidalnego.

The article deals with studying the hydrodynamic characteristics of the fluidized bed in gravitation shelf dryers. The algorithm to calculate hydrodynamic characteristics of the fluidized bed in the dryer’s workspace is described. Every block of the algorithm has a primary hydrodynamic characteristics theoretical model of calculation. Principles of disperse phase motion in various areas in the gravitation shelf dryer are established. The software realization of the author’s mathematic model to calculate disperse phase motion trajectory in a free and constrained regime, disperse phase residence time in the dryers’ workspace, polydisperse systems classification is proposed in the study. Calculations of disperse phase motion hydrodynamic characteristics using the software product ANSYS CFX, based on the author’s mathematic model, are presented in the article. The software product enables automating calculation simultaneously by several optimization criteria and visualizing calculation results in the form of 3D images. The disperse phase flow velocity fields are obtained; principles of a wide fraction of the disperse phase distribution in the workspace of the shelf dryer are fixed. The way to define disperse phase residence time91 in the workspace of the shelf dryer in free (without consideration of cooperation with other particles and dryer’s elements) and con-strained motion regimes is proposed in the research. The calculation results make a base for the optimal choice of the gravitation shelf dryer working chamber sizes.

The subject matter of the article comprises cement-bentonite-water hardening slurries with an addition of fluidized-bed fly-ash resulting from the combustion of hard and brown coal. The main objective of the study was to determine the filtration resistance of hardening slurries in the context of long-term exposure to the filtration of an aggressive substance in relation to a cement binder. A nitric acid aqueous solution with a concentration of 0.5 M was used, which modelled acid aggressiveness. The authors studied the hydraulic conductivity of the slurries as a function of time (18 months) for the exposure to a 0.5 M solution of nitric acid. Changes in the phase composition and hardening slurry surface structures were analysed in terms of their filtration resistance to the action of acid aggressiveness. The comparative base were samples subjected to filtration in tap water (neutral environment). The article reviews a methodology for studying hydraulic conductivity (k10) of hardening slurries. It also presents a study involving the phase composition using the X-ray diffraction analysis (XRD) method, infrared (IR) spectroscopy and showing an image of the hardening slurry surface structure. The findings of other researchers that the application of fluidized-bed fly-ash additives positively impacted improving the resistance of the cement matrix to acid aggressiveness were confirmed. The hydrated colloidal compounds, identified within the subsurface zone of the slurry, which has been in contact with an acidic environment, provide extra sealing of the material structure, thus significantly limiting the access of aggressive substance to the interior of the slurry.