Listopad 2023, Numer 11 (833)
SPIS TREŚCI
BIULETYN INSTYTUTU TECHNOLOGII PALIW I ENERGII
Rafał Fryza, Janusz Lasek, Jarosław Zuwała
Czy amoniak będzie ropą naftową XXI wieku?
Małgorzata Wojtaszek-Kalaitzidi, Edyta Misztal, Jarosław Zuwała
Magazynowanie energii. Za i przeciw wykorzystaniu biomasy odpadowej
jako materiału prekursorowego w produkcji elektrod
ENERGETYKA I PRODUCENCI
Dariusz Laskowski
Efektywne zbieranie informacji o infrastrukturze technicznej w terenie ze wsparciem sztucznej inteligencji
PROJEKTOWANIE, INNOWACJE REMONTOWE I MODERNIZACJE W ENERGETYCE
Ihor Dzioba, Sebastian Lipiec, Grzegorz Świt, Anna Adamczak-Bugno, Aleksandra Krampikowska
Wpływ kształtu karbu na rozkłady naprężeń i charakter zniszczenia próbek ze stali S235
Joanna Furmanek, Janusz Dobrzański
Trwałość eksploatacyjna materiału wirników turbin parowych z niskostopowych stali Cr-Mo-V
Joanna Furmanek, Janusz Dobrzański, Hanna Purzyńska
Wysokochromowe stale martenzytyczne na wirniki turbin parowych do pracy
w blokach energetycznych na parametry nadkrytyczne
Grzegorz Golański, Klaudia Klimaszewska, Hanna Purzyńska, Adam Zieliński, Marek Sroka, Mirosława Pawlyta
Możliwość prognozowania stanu procesów wydzieleniowych w stalach austenitycznych
Arkadiusz Grzywa, Aleksandra Szmit
Pomiar odkształcenia w procesie pełzania stali 13HMF za pomocą czujnika światłowodowego
i zjawiska rozpraszania wstecznego Rayleigha
Tymoteusz Jung, Hanna Purzyńska, Janusz Dobrzański
Procesy niszczenia wodorem na przykładzie materiałów pracujących w instalacjach wysokociśnieniowych
Henryk Kania, Anżelina Marek, Aleksandra Kupczyk, Mateusz Wiewióra, Michał Zoran, Marcin Spławski, Przemysław Kupczyk
Struktura i kinetyka wzrostu powłok Zn-5Al na stali z zakresu Sebisty’ego
Marek Nowak, Mateusz Wróbel
Praktyczne zastosowanie metody Small Punch Test w diagnostyce urządzeń ciśnieniowych
Tadeusz Pała, Ihor Dzioba, Wiktor Wciślik
Właściwości mechaniczne złączy spawanych metodami TIG i laserowo
z niskowęglowych stali stosowanych w energetyce
Hanna Purzyńska, Janusz Dobrzański
Badania pełzania w diagnostyce materiałowej urządzeń ciśnieniowych
i wyznaczaniu czasu bezpiecznej ich eksploatacji
Hanna Purzyńska, Janusz Dobrzański, Adam Zieliński
Nowa wysokochromowa stal martenzytyczna na elementy kotłów energetycznych
do pracy w warunkach pełzania powyżej 600oC
Andrzej Rusin, Martyna Tomala
Elementy strategii dalszej eksploatacji bloków węglowych zapewniającej
niezawodność dostaw energii przez system energetyczny
Marek Saňka
Optymalizacja procesu eksploatacji i wdrożenie cyfrowego bliźniaka turbiny EKOL w elektrowni Domoradice
Michał Urbańczyk, Janusz Adamiec
Zastosowanie technologii laserowych do łączenia rur dwuwarstwowych w przemyśle energetycznym
Stanislav Veselý
Wpływ mieszania gazu ziemnego i wodoru na pracę turbin gazowych i dmuchaw
FELIETONY NA CZASIE
Bogumił DUDEK
Oppenheimer
STRESZCZENIA
Rafał Fryza, Janusz Lasek, Jarosław Zuwała
Czy amoniak będzie ropą naftową XXI wieku?
W artykule podjęto rozważania na temat przyszłości rynku amoniaku i wodoru w UE. Dokonano porównania właściwości wodoru i amoniaku, w tym porównania ich wad i zalet, a także zestawiono amoniak z innymi paliwami silnikowymi. Przedstawiono wolumen produkcji amoniaku w UE i wspomniano o planowanych hubach amoniakowych. Wskazano dostępne ścieżki technologiczne produkcji zielonego amoniaku i jego zastosowania. Omówiono plan „RePowerEU”, będący odpowiedzią UE na niesprowokowaną i nieuzasadnioną agresję zbrojną Rosji na Ukrainę, którego celem jest przyjęcie ambitniejszych celów oraz przyspieszenie transformacji energetycznej i dekarbonizacji przemysłu, a także poddano krytycznej ocenie realność tego planu. Dla kontrastu przybliżono również japońską Mapę Drogową dla amoniaku, która opiera się na współspalaniu amoniaku w elektrowniach cieplnych i jako paliwa do napędu statków. Omówiono także działalność ITPE w zakresie wykorzystania amoniaku jako nośnika energii, m.in. projekt „MethaHydrAmmon”. Uzasadniono, iż amoniak i wodór powinny być postrzegane jako możliwe do zastosowania nośniki energii z całej palety dostępnych rozwiązań. Należy traktować je jednak, jako jedne, ale nie jedyne nośniki energii i tylko do pewnego udziału w całym miksie energetycznym dla zapewnienia dywersyfikacji i bezpieczeństwa energetycznego.
Małgorzata Wojtaszek-Kalaitzidi, Edyta Misztal, Jarosław Zuwała
Magazynowanie energii. Za i przeciw wykorzystaniu biomasy odpadowej jako materiału prekursorowego w produkcji elektrod
W Instytucie Technologii Paliw i Energii przeprowadzono prace mające na celu wybór i ocenę rozlicznych prekursorów pochodzących z biomasy surowej i odpadowej, pod kątem możliwości wykorzystania ich w produkcji elektrod SC lub matryc dla nośników ciepła w układach zmiennofazowych. Testowano m.in. materiały pochodzące z przemysłu tytoniowego, RDF, pellet ze słomy i odpady meblarskie MDF. Biomasa odpadowa poddana modyfikacjom, tj. pirolizie, aktywacji, modyfikacji jonami Cu i Ag, wykazywała się bardzo korzystnymi i rokującymi właściwościami. Prace pozwoliły określić morfologię (SEM, optyczna), ocenić podatność na modyfikacje poszczególnych materiałów, a także ich stabilność, użyteczną powierzchnię właściwą i porowatość.
Ihor Dzioba, Sebastian Lipiec, Grzegorz Świt, Anna Adamczak-Bugno, Aleksandra Krampikowska
Wpływ kształtu karbu na rozkłady naprężeń i charakter zniszczenia próbek ze stali S235
W artykule podjęto próbę oceny wpływu kształtu karbu na rozkłady naprężeń oraz charakter zniszczenia próbek ze stali pobranej z infrastruktury gazociągu (stal S235). Analizy oparto na wynikach różnych podejść badawczych: wynikach badań laboratoryjnych z rejestracją sygnałów emisji akustycznej (AE) oraz rezultatów symulacji numerycznych z wykorzystaniem metody elementów skończonych. Pozwoliło to na określenie charakteru rozwoju naprężeń w próbkach wraz z przyłożonym obciążeniem oraz wyznaczenie wartości krytycznych w momencie zniszczenia. Dane te mogą być wykorzystane do definicji kryterium zniszczenia analizowanej stali.
Joanna Furmanek, Janusz Dobrzański
Trwałość eksploatacyjna materiału wirników turbin parowych z niskostopowych stali Cr-Mo-V
W artykule przedstawiono wyniki badań materiałów wirników turbin parowych z niskostopowych stali typu Cr-Mo-V o różnym stopniu wyczerpania. Celem było określenie przydatności tych materiałów do dalszej eksploatacji po znacznym przekroczeniu obliczeniowego czasu pracy. Oceny stanu mikrostruktury dokonano na podstawie ujawnionych obrazów struktury w skaningowym mikroskopie elektronowym oraz stopnia rozwoju procesów wydzieleniowych po rentgenowskiej analizie składu fazowego osadów węglików. Oceny właściwości użytkowych dokonano na podstawie uzyskanych wyników właściwości mechanicznych w temperaturze pokojowej i podwyższonej oraz wyznaczonej trwałości resztkowej i resztkowej rozporządzalnej w skróconych próbach pełzania, a także na podstawie szybkości pełzania z krzywych pełzania dla parametrów temperaturowo-naprężeniowych odpowiadających eksploatacyjnym. Zaproponowano schemat zmian w strukturze badanych stali odniesionych do stopnia wyczerpania.
Joanna Furmanek, Janusz Dobrzański, Hanna Purzyńska
Wysokochromowe stale martenzytyczne na wirniki turbin parowych do pracy w blokach energetycznych na parametry nadkrytyczne
Przedstawiono wyniki badań struktury i właściwości wytrzymałościowych stali X12CrMoWVNbN10-1-1 i 9Cr-1,5Mo-1Co-0,3V-NbBN (FB2) stosowanych na wirniki turbin eksploatowanych przy parametrach nadkrytycznych. Dokonano również ich porównania z właściwościami dla stali P92.
Grzegorz Golański, Klaudia Klimaszewska, Hanna Purzyńska, Adam Zieliński, Marek Sroka, Mirosława Pawlyta
Możliwość prognozowania stanu procesów wydzieleniowych w stalach austenitycznych
Procesy wydzieleniowe w żarowytrzymałych stalach austenitycznych są głównym mechanizmem degradacji ich mikrostruktury i właściwości użytkowych. Przewidywanie składu fazowego wydzieleń za pomocą wykresów czas – temperatura – wydzielanie, może być pomocne przy oszacowaniu czasu bezpiecznej eksploatacji elementów wykonanych z tych materiałów.
Arkadiusz Grzywa, Aleksandra Szmit
Pomiar odkształcenia w procesie pełzania stali 13HMF za pomocą czujnika światłowodowego i zjawiska rozpraszania wstecznego Rayleigha
Pomiar odkształcenia pełzania elementów pracujących w warunkach podwyższonej temperatury jest trudny do zrealizowania przy użyciu standardowych metod ekstensometrycznych. Opisano opracowany system oparty na jednomodowych czujnikach światłowodowych połączonych z analizatorem widma optycznego, bazującego na zjawisku rozpraszania wstecznego Rayleigha do długookresowego pomiaru zjawiska pełzania w warunkach podwyższonej temperatury. Światłowodowy system pomiarowy HT-FOLLMS (High Temperature – Fiber Optic Long Life Measurement System) był na tyle stabilny, że umożliwił przeprowadzenie pełnego testu pełzania aż do zerwania próbki testowanej w temperaturze 560oC przez okres dwóch lat (720 dni).
Tymoteusz Jung, Hanna Purzyńska, Janusz Dobrzański
Procesy niszczenia wodorem na przykładzie materiałów pracujących w instalacjach wysokociśnieniowych
Omówiono wpływ obecności wodoru w stali o osnowie ferrytycznej na kruchość wodorową oraz równoczesne oddziaływania wodoru i pełzania w stopie o strukturze austenitycznej na przykładach wybranych elementów długotrwale eksploatowanych instalacji w przemyśle energetycznym i petrochemii.
Henryk Kania, Anżelina Marek, Aleksandra Kupczyk, Mateusz Wiewióra, Michał Zoran, Marcin Spławski, Przemysław Kupczyk
Struktura i kinetyka wzrostu powłok Zn-5Al na stali z zakresu Sebisty’ego
W artykule przedstawiono wyniki badań wytwarzania powłok Zn-5Al na stali z zakresu Sebisty’ego. Określono kinetykę wzrostu powłok w temperaturze 440oC. Ujawniono mikrostrukturę (SEM), wykonano mikroanalizę EDS w charakterystycznych mikroobszarach oraz określono skład fazowy (XRD) na przekroju powłok. Stwierdzono, że wzrost powłoki odpowiada przebiegowi parabolicznemu, a jej struktura jest warstwowa, w której skład wchodzi głównie eutektyka Zn-Al oraz faza międzymetaliczna FeAl3.
Marek Nowak, Mateusz Wróbel
Praktyczne zastosowanie metody Small Punch Test w diagnostyce urządzeń ciśnieniowych
Bezpieczna eksploatacja urządzeń technicznych jest stale aktualnym problemem zarówno w przemyśle energetycznym, petrochemicznym czy chemicznym. W celu zapewnienia bezawaryjnej eksploatacji urządzeń istotne jest dostarczenie informacji o stanie materiału badanego obiektu. Dane te pozyskuje się dzięki wykorzystaniu różnych metod badawczych, niekiedy mocno inwazyjnych. Alternatywą może być wykorzystanie metody Small Punch Test (SPT). W artykule przedstawiono przykłady wykorzystania metody SPT w praktyce przemysłowej do wyznaczenia własności wytrzymałościowych materiałów stosowanych do budowy urządzeń dla branży energetycznej i petrochemicznej oraz możliwości wykorzystania tej metody do wyznaczenia temperatury przejścia w stan kruchy. Dodatkowo pobrany materiał pozwolił na przeprowadzenie dodatkowych badań, tj. badań mikrostruktury za pomocą mikroskopu świetlnego i skaningowego mikroskopu elektronowego oraz pomiarów twardości.
Tadeusz Pała, Ihor Dzioba, Wiktor Wciślik
Właściwości mechaniczne złączy spawanych metodami TIG i laserowo z niskowęglowych stali stosowanych w energetyce
W artykule zestawiono wyniki badań doczołowych złączy spawanych wykonanych metodą laserową oraz konwencjonalną TIG. Spawanymi materiałami były stale chromowo-molibdenowych w gatunku 16Mo3 oraz 13CrMo4-5. Przeprowadzone badania obejmowały wyznaczenie rozkładów twardości, właściwości mechanicznych oraz odporności na pękanie w poszczególnych odcinkach złączy spawanych. Uzyskane wyniki potwierdziły, że zastosowane technologie spawania laserowego podobnie do konwencjonalnego umożliwiają uzyskanie złączy spawanych o dobrej jakości i wytrzymałości.
Hanna Purzyńska, Janusz Dobrzański
Badania pełzania w diagnostyce materiałowej urządzeń ciśnieniowych i wyznaczaniu czasu bezpiecznej ich eksploatacji
W artykule przedstawiono metodykę prowadzenia skróconych prób pełzania oraz prób pełzania z pomiarem wydłużenia w czasie próby w ocenie trwałości resztkowej i resztkowej trwałości rozporządzalnej materiałów po długotrwałej pracy w warunkach pełzania. Przedstawiono również charakterystykę maszyn do badań pełzania, umożliwiających wykonywanie tych badań w zaostrzonym rygorze temperaturowym.
Hanna Purzyńska, Janusz Dobrzański, Adam Zieliński
Nowa wysokochromowa stal martenzytyczna na elementy kotłów energetycznych do pracy w warunkach pełzania powyżej 600oC
Zaproponowano nową stal wysokochromową na wężownice wyższych stopni przegrzewacza pary o odporności na pełzanie porównywalnej ze austenityczną stalą TP347HFG oraz o pozostałych właściwościach mechanicznych odpowiadających stali P92.
Andrzej Rusin, Martyna Tomala
Elementy strategii dalszej eksploatacji bloków węglowych zapewniającej niezawodność dostaw energii przez system energetyczny
Zapewnienie bezpieczeństwa funkcjonowania systemu energetycznego w Polsce w okresie najbliższych kilkunastu lat wymaga utrzymania w systemie pewnej liczby jednostek węglowych, dla których z kolei wymagane jest opracowanie strategii ich dalszej pracy w warunkach zwiększonej elastyczności. W artykule przedstawiono przykłady niezbędnych działań, które powinny pozwolić na prowadzenie dalszej eksploatacji przy równoczesnym zachowaniu odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa.
Marek Saňka
Optymalizacja procesu eksploatacji i wdrożenie cyfrowego bliźniaka turbiny EKOL w elektrowni Domoradice
Pierwsza część artykułu przedstawia nowoczesną optymalizację pracy turbiny parowej dla zmienionych trybów kogeneracyjnych pracy elektrowni zgodnie z żądaniem operatora, wykorzystując aktualną wiedzę na temat określania długoterminowych bezpiecznych granicznych trybów pracy turbin parowych. Druga część koncentruje się na prezentacji zrealizowanego pilotażowego wdrożenia cyfrowej turbiny bliźniaczej w systemie sterowania elektrowni, zapewniającego operatorowi zaawansowany monitoring i kontrolę pracy w celu minimalizacji negatywnych skutków spadku żywotności turbiny.
Michał Urbańczyk, Janusz Adamiec
Zastosowanie technologii laserowych do łączenia rur dwuwarstwowych w przemyśle energetycznym
W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących zastosowania technologii laserowych do łączenia doczołowego rur dwuwarstwowych (composite tubes) stosowanych w przemyśle energetycznym, m.in. w spalarniach śmieci. Badania były realizowane na rurach dwuwarstwowych z gatunku 3R12/4L7 i Sanicro 38/4L7 o wymiarach ø 63,5×6,53 mm firmy Alleima (Sandvik).
Stanislav Veselý
Wpływ mieszania gazu ziemnego i wodoru na pracę turbin gazowych i dmuchaw
System tranzytowy gazu ziemnego z Azji i Europy Wschodniej do Czech i Niemiec jest wyposażony w stacje sprężania, w których jako jednostki napędowe pracują między innymi turbiny gazowe GT750-6 i turbodmuchawy TD-260-14-1M/TS. Maszyny te zostały wyprodukowane w Czechach, a EKOL stale je modernizuje. Ponieważ Komisja Europejska promuje wykorzystanie wodoru jako priorytet w ramach polityki dekarbonizacji Unii Europejskiej, NET4GAS ma za zadanie stopniowo mieszać wodór z gazem ziemnym, tak aby po 2040 r. przejść na spalanie czystego wodoru. Przedstawiono wyniki obliczeń cyklu pracy turbiny gazowej GT750-6 na paliwie – gaz ziemny i na paliwie – gaz ziemny + wodór.
