Technologie spalania paliw stałych

Nazwa przedmiotu:
Technologie spalania paliw stałych
Technology of Fossil Fuel Combustion
Kierunek:
Mechanika i Budowa Maszyn
Rodzaj przedmiotu:
Forma studiów
stacjonarne
Poziom przedmiotu:
obowiązkowy na specjalności:
Inżynieria cieplna i samochodowa
I stopnia
Rok: IV
Semestr: VII
Rodzaj zajęć:
Liczba godzin/tydzień:
Liczba punktów:
wykład, ćwiczenia, laboratorium,
seminarium
2W, 1C, 1L, 1S
6 ECTS
Kod przedmiotu: S4_3-8
PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE
I. KARTA PRZEDMIOTU
CEL PRZEDMIOTU
C1 Zapoznanie studentów z warunkami realizacji i przebiegu procesu spalania stałych paliw
energetycznych.
C2. Nabycie przez studentów umiejętności zastosowania praw spalania do przygotowania paliwa,
organizacji procesu spalania oraz kontroli emisji gazów spalinowych.
WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI
1.
2.
3.
4.
5.
Wiedza z zakresu chemii ogólnej, termodynamiki i analizy matematycznej.
Umiejętność rozwiązywania podstawowych problemów z zakresu chemii oraz termodynamiki.
Umiejętność korzystania z różnych źródeł informacji.
Umiejętności pracy samodzielnej oraz w grupie.
Umiejętności prawidłowej interpretacji i prezentacji własnych działań.
EFEKTY KSZTAŁCENIA
EK 1 - posiada wiedzę teoretyczną z zakresu gospodarki paliwami stałymi oraz sposobami ich
przygotowania,
EK 2 - zna prawa spalania paliw stałych,
EK 3 - zna ogólne zasady organizacji procesu spalania,
EK 4 - potrafi wyznaczyć podstawowe parametry procesów spalania,
EK 5 – zna technologie wykorzystywane do spalania paliw stałych
EK 6 - zna tendencje i kierunki rozwoju w zakresie technologii spalania,
EK 7 - zna metody ograniczania szkodliwych emisji,
EK 8 - potrafi przygotować sprawozdanie z przebiegu realizacji ćwiczeń oraz prezentacje
multimedialną na wybrany temat.
1
TREŚCI PROGRAMOWE
Forma zajęć – WYKŁADY
W 1 – Historia przedmiotu.
W 2,3 – Paliwo energetyczne. Skład paliw. Cieplne charakterystyki paliw. Pojęcie
paliwa umownego. Ciepło spalania i wartość opałowa. Wyznaczanie ciepła
spalania.
W 4 – Oddziaływanie spalania paliw na środowisko naturalne.
W 5 – Podstawowe regulacje prawne ochrony środowiska.
W 6 – Bilans materialny procesu spalania.
W 7,8,9 – Ogólne problemy teorii spalania.
W 10 – Równowaga chemiczna i prawa działających mas. Zależność równowagi
chemicznej od temperatury. Przebieg reakcji chemicznej.
W 11 – Kinetyka chemicznych reakcji spalania.
W 12 – Szybkość reakcji chemicznych. Zależność reakcji chemicznych od
temperatury. Wpływ ciśnienia na szybkość reakcji.
W 13,14,15,– Spalanie pojedynczego ziarna węgla.
W 16,17,18 – Płomienie pyłu węglowego.
W 19,20 – Przegląd podstawowych czystych technologii energetycznych opartych
na spalaniu paliw stałych.
W 21,22 – Ogólne wiadomości o procesie fluidyzacji. Podobieństwo warstwy
fluidalnej do cieczy. Zalety i wady fluidyzacji. Zastosowanie fluidyzacji
Podstawowe cechy fluidyzacji niejednorodnej.
W 23,24,25 – Podstawowe parametry warstwy fluidalnej. Prędkości krytyczne
fluidyzacji. Sposoby wyznaczania prędkości początku fluidyzacji. Struktura
pęcherzowych warstw fluidalnych: Fluidyzacja jednorodna. Warunki
stabilności fluidyzacji jednorodnej. Fluidyzacja niejednorodna.
W 26– Spalanie i gazyfikacja paliw stałych w warstwie fluidalnej: Technologiczne
zalety gazyfikacji i spalania paliw stałych w warstwie fluidalnej. Mechanizm
i kinetyka spalania paliw stałych w warstwie fluidalnej. Spalanie odpadów
w warstwie fluidalnej.
W 27,28 –. Przegląd konstrukcji kotłów fluidyzacyjnych z warstwą pęcherzową i
cyrkulacyjną. Układy separacji ziaren materiału sypkiego od spalin.
Wysokotemperaturowe oczyszczanie spalin.
W 29,30 – Fluidalne spalanie odpadów przemysłowych i komunalnych. Problemy
oczyszczania spalin. Nowoczesne układy spalarni odpadów.
Forma zajęć - ĆWICZENIA
Liczba
godzin
1
2
1
1
1
3
1
1
1
3
3
2
2
3
1
2
2
Liczba
godzin
C 1,2 - Skład paliw.
C 3,4 - Teoretyczne zapotrzebowanie powietrza.
C 5,6 - Ilość i skład spalin.
C 7,8 - Teoretyczny udział [CO2 i SO2] w spalinach suchych.
C 9,10 - Bilans pierwiastków w procesie spalania.
C 11,12 - Obliczenia stosunku nadmiaru powietrza.
C 13 - Wartość opałowa i entalpia spalania.
C 14 - Bilans energii w procesach spalania.
C 15 - Temperatura spalania.
Forma zajęć – LABORATORIUM
L 1,2 – Analiza składu paliwa
L 3 – Oznaczanie wartości opałowej paliw stałych i gazowych
Liczba
godzin
2
1
2
L 4 – Badania kinetyki wydzielania się części lotnych
L 5,6 – Badania kinetyki spalania odosobnionego ziarna węgla
L 7 – Wyznaczanie normalnej prędkości spalania paliw gazowych
L 8 – Stabilizacja płomienia
L 9,10 – Analiza struktury płomieni kinetycznych i dyfuzyjnych
L 11 – Rozkład temperatury w płomieniu gazowym
L 12 – Spalanie paliw ciekłych na powierzchni swobodnej
L 13,14 – Spalanie węgla w cyrkulacyjnej warstwie fluidalnej
L 15 – Badanie emisji NOx w zależności od warunków i sposobu prowadzenia
procesu spalania
Forma zajęć – SEMINARIUM
S 1,2 – Destrukcyjne oddziaływanie procesów spalania na środowisko naturalne.
S 3,4 – Nowe technologie energetyczne.
S 5 – Modelowanie kinetyki procesu powstawania i destrukcji tlenków azotu.
S.6 – Analiza doboru metod odsiarczania spalin.
S 7 – Dobór sorbentów przy mokrej metodzie odsiarczania spalin kotłowych.
S 8,9 – Możliwości ograniczania emisji CO2.
S 10 – Metody ograniczania emisji pyłów.
S 11 – Wpływ temperatury, ciśnienia i stężenia na stałą równowagi chemicznej.
S 12,13 – Dobór technologii termicznej utylizacji odpadów przemysłowych.
S 14,15 – Energetyka odnawialnych źródeł energii.
1
2
1
1
2
1
1
2
1
Liczba
godzin
2
2
1
1
1
2
1
1
2
2
NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE
1. – wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych
2. – ćwiczenia laboratoryjne, opracowanie sprawozdań z realizacji przebiegu ćwiczeń
3. – stanowiska do ćwiczeń laboratoryjnych
4. – instrukcje do wykonania ćwiczeń rachunkowych
5. – ćwiczenia audytoryjne
6. – prezentacja multimedialna, dyskusja
SPOSOBY OCENY ( F – FORMUJĄCA, P – PODSUMOWUJĄCA)
F1. – ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych
F2. – ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń
F3. – ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania
F4. – ocena aktywności podczas zajęć
P1. – ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji
uzyskanych wyników – zaliczenie na ocenę*
P2. – ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu - egzamin
*) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych,
3
OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA
Forma aktywności
Średnia liczba godzin na
zrealizowanie aktywności
Godziny kontaktowe z prowadzącym
30W 15L 15C 15S  75h
Zapoznanie się ze wskazaną literaturą
58,5 h
Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych
9h
Wykonanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych
2,5 h
Konsultacje z prowadzącym
Suma
SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS
DLA PRZEDMIOTU
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach
wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o
charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych i
projektowych
5h

150 h
6 ECTS
3,2 ECTS
1,66 ECTS
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA
Literatura w języku polskim
Jarosiński J.: Techniki czystego spalania, WNT, Warszawa, 1996
Kordylewski W.: Spalanie i paliwa, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, wyd.5, 2008
Kowalewicz A.: Podstawy procesów spalania, WNT, Warszawa, 2000
Szargut J.: Termodynamika techniczna, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2000
Bis Z.: Kotły fluidalne, teoria i praktyka. Monografia Nr 175 Wydawnictwo Politechniki
Częstochowskiej, Częstochowa 2010
Tomeczek J.: Spalanie węgla. Skrypt Politechniki Śląskiej, 1992.
Literatura obcojęzyczna
Basu ).m Fraser S.A.: Circulating fluidized bed boilers. Butterworth-Heinemann, USA 1991G
Williams F.A.: Combustion Theory, Menlo Road. Benjamin 1985
Grace I.R.: Circulating fluidized Beds.Chapman &Hall, London, 1997
PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL)
1.Dr inż. Piotr Pełka [email protected]
4
MACIERZ REALIZACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
Efekt
kształcenia
EK1
EK2
EK3
EK4
EK5
Odniesienie
danego efektu do
efektów
zdefiniowanych
dla całego
programu (PEK)
K_W_D02
K_W_D17
K_W_D03
K_W_D09
K_W_D09
K_U_D04
K_U_D03
K_U_D05
K_W_D06
K_W_D07
K_W_D13
K_W_D16
Cele
przedmiotu
Treści
programowe
Narzędzia
dydaktyczne
Sposób
oceny
C1
W2,3,6
1
P2
P2
F1
F2
F3
F4
C1
W7-18
C1-C2
L1-L15
1,2,3,4,5
C1,C2
W1-30
1
C1,C2
W2,3,6-9
C1-C15
1,4,5
P2
F2
F4
1
P2
C2
W19-30
EK6
K_W_D07
K_W_D16
C2
W19-30
S3,4,14,15
1,6
EK7
K_W_D18
K_U_D04
K_U_D13
C2
W4,5,13-30
S1-15
1,6
EK8
K_U_D03
K_U_D04
K_U_D05
K_U_D20
C2
L1-15
S1-15
2,3,6
P2
P2
P1
P2
P1
F1
F3
P2
P1
5
II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY
Efekty
kształcenia
EK1, EK3
Student opanował
wiedzę z zakresu
spalania paliw
stałych, potrafi
swobodnie poruszać
się w podanej
tematyce
EK 2, EK3, EK5,
EK6,EK7
Student posiada
umiejętności
stosowania wiedzy
w rozwiązywaniu
problemów
związanych z
projektowaniem i
eksploatacją
urządzeń procesu
spalania paliw
stalych oraz
ograniczania emisji
EK8
Student potrafi
efektywnie
prezentować
i dyskutować wyniki
własnych działań
Na ocenę 2
Na ocenę 3
Na ocenę 4
Na ocenę 5
Student nie
opanował
podstawowej
wiedzy z zakresu
spalania paliw
stałych
Student częściowo
opanował wiedzę z
zakresu spalania
paliw stałych
Student opanował
wiedzę z zakresu
spalania paliw
stałych, potrafi
prawidłowo
zdiagnozować i
ocenić zjawiska
spalania
Student bardzo dobrze
opanował wiedzę z
zakresu materiału
objętego programem
nauczania, samodzielnie
zdobywa i poszerza
wiedzę przy użyciu
różnych źródeł
Student nie
potrafi wyznaczyć
podstawowych
parametrów
danego zjawiska,
nawet z pomocą
prowadzącego
Student nie potrafi
wykorzystać
zdobytej wiedzy,
zadania wynikające z
realizacji ćwiczeń
wykonuje z pomocą
prowadzącego
Student poprawnie
wykorzystuje wiedzę
oraz samodzielnie
rozwiązuje problemy
wynikające w trakcie
realizacji ćwiczeń
Student samodzielnie
potrafi wykonać
obliczenia
podstawowych wielkości,
potrafi dokonać oceny
oraz uzasadnić trafność
przyjętych założeń
Student nie
opracował
sprawozdania/
Student nie
potrafi
zaprezentować
wyników swoich
badań
Student wykonał
sprawozdanie,
prezentację
z wykonanego
ćwiczenia, ale nie
potrafi dokonać
interpretacji oraz
analizy wyników
badań
Student rozwiązał
zadany problem,
potrafi prezentować
wyniki swojej pracy
oraz dokonuje ich
analizy
Student wykonał
sprawozdanie,
prezentację
z wykonanego ćwiczenia,
potrafi w sposób
zrozumiały prezentować,
oraz dyskutować
osiągnięte wyniki
III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE
1. Wszelkie informacje dla studentów kierunku Energetyka wraz z:
- programem studiów,
- prezentacjami do zajęć,
- instrukcjami do ćwiczeń,
- harmonogramem odbywania zajęć
dostępne są na tablicy informacyjnej i na stronie internetowej.
2. Informacja na temat konsultacji przekazywana jest studentom podczas pierwszych zajęć z danego
przedmiotu.
6