<abstract xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">

<p>The paper presents the evaluation of the possibility of the use of a biomass with high moisture content in a cogeneration plant with gas piston engine. The dried sewage sludge-derived syngas is used as a fuel. Sewage sludge are characterized by about 70 wt% of moisture content after the dewatering process. The drying process which is applied as the next step requires great amount of energy. For this reason the thermal integration of the drying process with a piston engine which produce a significant amount of waste heat is proposed. The legal situation of the sewage sludge treatment is briefly explained. The thermodynamic analysis of the cogeneration plant based on the gas piston engine integrated with drying and gasification units was conducted. The models of individual components of the system were developed using Engineering Equation Solver and MS Excel software. The maximum moisture of the fuel acceptable for the autonomic operation of the plant is calculated. The influence of the plant’s scale for the acceptable moisture content in the biomass is studied. The analyzes revealed, that the waste heat from the engine is not sufficient for the drying unit. The operation of cogeneration plant requires an additional source of energy or drying the sewage sludge in an independent installation to moisture content about 50-55%.</p>
</abstract>

The paper presents the evaluation of the possibility of the use of a biomass with high moisture content in a cogeneration plant with gas piston engine. The dried sewage sludge-derived syngas is used as a fuel. Sewage sludge are characterized by about 70 wt% of moisture content after the dewatering process. The drying process which is applied as the next step requires great amount of energy. For this reason the thermal integration of the drying process with a piston engine which produce a significant amount of waste heat is proposed. The legal situation of the sewage sludge treatment is briefly explained. The thermodynamic analysis of the cogeneration plant based on the gas piston engine integrated with drying and gasification units was conducted. The models of individual components of the system were developed using Engineering Equation Solver and MS Excel software. The maximum moisture of the fuel acceptable for the autonomic operation of the plant is calculated. The influence of the plant’s scale for the acceptable moisture content in the biomass is studied. The analyzes revealed, that the waste heat from the engine is not sufficient for the drying unit. The operation of cogeneration plant requires an additional source of energy or drying the sewage sludge in an independent installation to moisture content about 50-55%.

The Use of High Moisture Sewage Sludge In The Chp Unit Integrated With Biomass Drying And Gasification

<trans-abstract xml:lang="de" xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">

<p>W artykule przedstawiono ocenę możliwości zastosowania biomasy o wysokiej wilgotności w układzie kogeneracyjnym z gazowym silnikiem tłokowym. Paliwem wykorzystanym w układzie jest gaz powstały w procesie zgazowania osuszonych osadów ściekowych. Osady ściekowe cechują się wysoką zawartością wody, sięgającą 70% (masowo) po wstępnym odwodnieniu mechanicznym. Proces osuszania biomasy wymaga doprowadzenia znacznych ilości energii, dlatego zaproponowano integrację cieplną z silnikiem tłokowym, produkującym znaczne ilości ciepła odpadowego. Przedstawiono pokrótce akty prawne dotyczące utylizacji osadów ściekowych. Przeprowadzono analizę termodynamiczną układu kogeneracyjnego opartego o gazowy silnik tłokowy zintegrowany z instalacjami osuszania oraz zgazowania biomasy. Na potrzeby analizy opracowano modele poszczególnych komponentów układu wykorzystując programy Engineering Equation Solver oraz MS Excel. Wyznaczono maksymalną wilgotność paliwa dostarczanego do układu, dla której możliwa będzie autonomiczna praca instalacji. Przeanalizowano także wpływ wielkości instalacji na akceptowalną wilgotność paliwa. Przeprowadzone analizy wykazały, że ciepło odpadowe z silnika tłokowego nie pozwala na osuszenie osadów ściekowych w wymaganym stopniu. Praca układu kogeneracyjnego z silnikiem tłokowym możliwa jest przy zapewnieniu dodatkowego źródła energii lub przy wstępnym osuszeniu osadów ściekowych w niezależnej instalacji do zawartości wody na poziomie 50-55%.</p>
</trans-abstract>

W artykule przedstawiono ocenę możliwości zastosowania biomasy o wysokiej wilgotności w układzie kogeneracyjnym z gazowym silnikiem tłokowym. Paliwem wykorzystanym w układzie jest gaz powstały w procesie zgazowania osuszonych osadów ściekowych. Osady ściekowe cechują się wysoką zawartością wody, sięgającą 70% (masowo) po wstępnym odwodnieniu mechanicznym. Proces osuszania biomasy wymaga doprowadzenia znacznych ilości energii, dlatego zaproponowano integrację cieplną z silnikiem tłokowym, produkującym znaczne ilości ciepła odpadowego. Przedstawiono pokrótce akty prawne dotyczące utylizacji osadów ściekowych. Przeprowadzono analizę termodynamiczną układu kogeneracyjnego opartego o gazowy silnik tłokowy zintegrowany z instalacjami osuszania oraz zgazowania biomasy. Na potrzeby analizy opracowano modele poszczególnych komponentów układu wykorzystując programy Engineering Equation Solver oraz MS Excel. Wyznaczono maksymalną wilgotność paliwa dostarczanego do układu, dla której możliwa będzie autonomiczna praca instalacji. Przeanalizowano także wpływ wielkości instalacji na akceptowalną wilgotność paliwa. Przeprowadzone analizy wykazały, że ciepło odpadowe z silnika tłokowego nie pozwala na osuszenie osadów ściekowych w wymaganym stopniu. Praca układu kogeneracyjnego z silnikiem tłokowym możliwa jest przy zapewnieniu dodatkowego źródła energii lub przy wstępnym osuszeniu osadów ściekowych w niezależnej instalacji do zawartości wody na poziomie 50-55%.

Architecture, Civil Engineering, Environment

This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License.

The paper presents the evaluation of the possibility of the use of a biomass with high moisture content in a cogeneration plant with gas piston engine. The...

The Use of High Moisture Sewage Sludge In The Chp Unit Integrated With Biomass Drying And Gasification

Published Online: Aug 26, 2018

Page range: 147 - 152

Received: Jun 06, 2016

Accepted: Jun 21, 2016

DOI: https://doi.org/10.21307/acee-2016-045

© 2016 Wojciech UCHMAN et al., published by Sciendo

This work is licensed under the Creative Commons Attribution 4.0 International License.