Εξευγενισµού & Τεχνολογίας Στερεών Καυσίµων

Αντικείμενο του εργαστηρίου

To Eργαστήριο Εξευγενισμού και Τεχνολογίας Στερεών Καυσίμων ιδρύθηκε το 1999 και ανήκει στον Τομέα Εκμετάλλευσης Ορυκτών του Τμήματος Μηχανικών Ορυκτών Πόρων του Πολυτεχνείου Κρήτης.

Στόχος του εργαστηρίου είναι η ανάπτυξη νέων καθαρών τεχνολογιών για την αξιοποίηση των στερεών καυσίμων (γαιανθράκων, βιομάζας, οργανικών υπολειμμάτων), καθώς και η ποιοτική αναβάθμιση των στερεών καυσίμων, προκειμένου να αυξηθεί η αποδοτικότητά τους για παραγωγή ενέργειας, να ελαττωθεί το κόστος παραγωγής και να προστατευθεί το περιβάλλον από εκπομπές ρύπων.

Εκπαιδευτικές δραστηριότητες

Προπτυχιακά μαθήματα

• Εξευγενισμός Γαιανθράκων
• Τεχνολογίες Αξιοποίησης Στερεών Καυσίμων

Μεταπτυχιακά μαθήματα 

• Βιομάζα, Βιοενέργεια και Περιβάλλον
• Περιβαλλοντικός Έλεγχος στην Παραγωγή Ενέργειας. Αέρια Ρύπανση

Ερευνητικά και Αναπτυξιακά προγράμματα

Περιοχές έρευνας

Οι κυριότερες δραστηριότητες του εργαστηρίου είναι:

• Νέες καθαρές τεχνολογίες στερεών καυσίμων. Πυρόλυση, καύση και αεριοποίηση σε στερεά και ρευστοποιημένη κλίνη.
• Κινητικές μελέτες πυρόλυσης, καύσης και αεριοποίησης με θερμοβαρυτομετρική ανάλυση TGA/DTG και ανάλυση προϊόντων (στερεών/υγρών/αερίων).
• Μαθηματικά μοντέλα των διεργασιών πυρόλυσης, καύσης και αεριοποίησης.
• Ανάπτυξη μεθόδων μείωσης των επικαθίσεων και επισκωριώσεων στους λέβητες καύσης (απομείωση τέφρας, αποθείωση, εκχύλιση συστατικών τέφρας, χρήση απορροφητικών υλικών, χρήση προσθετικών υλικών (additives), μείγματα στερεών καυσίμων).
• Ανάπτυξη μεθόδων μείωσης των εκπεμπoμένων ρύπων από τις διεργασίες πυρόλυσης, καύσης και αεριοποίησης (απομείωση τέφρας, αποθείωση, χρήση απορροφητικών υλικών, χρήση καταλυτών, χρήση ενεργού άνθρακα, μείγματα στερεών καυσίμων).
• Χαρακτηρισμός γαιανθράκων, βιομάζας και οργανικών υπολειμμάτων και αναλύσεις στερεών και υγρών δειγμάτων. Προσεγγιστική ανάλυση -υγρασία, τέφρα, πτητικά, μόνιμος άνθρακας. Σε συνεργασία με άλλα εργαστήρια του τμήματος: α) Στοιχειακή ανάλυση (C, H, N, O, S), β) Θερμογόνος δύναμη, γ) Χημική ανάλυση κύριων στοιχείων/ιχνοστοιχείων, δ) Χημική ανάλυση ιόντων, οργανικών ενώσεων, ε) Φυσικοχημικές αναλύσεις (πυκνότητα, pH, EC, CEC etc.) στ) Ορυκτολογική ανάλυση τέφρας, ζ) Σημείο ροής τέφρας, η) Αναλύσεις οργανικής δομής, ι) Μετρήσεις ειδικής επιφάνειας.
• Ποιοτική αναβάθμιση μέσω φυσικών και χημικών διεργασιών εμπλουτισμού (εκλεκτική θραύση, βαρέα διάμεσα, επίπλευση, σφαιρική συσσωμάτωση, εκχύλιση με χημικές ουσίες, χημική κονιοποίηση).
• Αξιοποίηση των υποπροϊόντων των διεργασιών πυρόλυσης, καύσης και αεριοποίησης (προσροφητικά υλικά ρύπων, βελτιωτικά εδάφους, προσθετικά υλικά για τσιμεντοβιομηχανίες, καταλύτες).

ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΙΑΚA ΕΡΓΑ

• «Ανάπτυξη βελτιωμένων καταλυτών υδρογόνωσης υγρών παραγώγων γαιάνθρακα». Πρόγραμμα: JOULE. Χρηματοδότηση: ΕΕ, 1989-1990.
• «Ανάπτυξη μερικής καταλυτικής οξείδωσης του μεθανίου για την παραγωγή υδρογονανθράκων C₂». Πρόγραμμα: JOULE. Χρηματοδότηση: ΕΕ, 1990-1991.
• «Ποιοτική αναβάθμιση ανθρακούχων κοιτασμάτων από το ορυχείο Κομάνου με εκλεκτική άλεση». Χρηματοδότηση: ΕΛΚΕ Π.Κ., 1993-1994.
• «Μελέτη καύσης κονιοποιημένου γαιάνθρακα και πλαστικών απορριμμάτων σε συνθήκες ψεκασμού σε υψικάμινο». Πρόγραμμα: COMMET STRAND BC. Χρηματοδότηση: ΕΕ, 1994.
• «Αύξηση του εγχώριου δυναμικού ανακύκλωσης χρησιμοποιημένων ορυκτελαίων». Πρόγραμμα: ΕΠΕΤ ΙΙ. Χρηματοδότηση: ΓΓΕΤ, 1995-1998.
• «Ορθολογική χρήση ενέργειας στη γεωργία-Η περίπτωση των υπολειμμάτων ελαιόλαδου». Πρόγραμμα: SAVE. Χρηματοδότηση: ΕΕ, 1996-1998.
• «Αναμόρφωση του προγράμματος σπουδών και δοκιμαστική εφαρμογή του». Πρόγραμμα: ΕΠΕΑΕΚ. Χρηματοδότηση: ΥπΕΠΘ, 1997-2000.
• «Συμπεριφορά καύσης στερεών καυσίμων κατά την παραγωγή ενέργειας». Πρόγραμμα: Energy. Χρηματοδότηση: ΕΕ, 2000-2003.
• «Προηγμένη απο-ορυκτοποίηση γαιάνθρακα». Πρόγραμμα: ECSC. Χρηματοδότηση: ΕΕ, 2000-2004.
• «Bioenergy chains from perennial crops in S. Europe». Πρόγραμμα: ΕΝΚ6-CT2001-00524. Χρηματοδότηση: EC, 2001-2005.
• «Μελέτη για τη χρήση των Ελληνικών λιγνιτών ως προσροφητικών υλικών για τη συγκράτηση αέριων ρύπων». Πρόγραμμα: ΕΠΑΝ. Χρηματοδότηση: ΓΓΕΤ, 2003 -2006.
• «Αναμόρφωση του προγράμματος σπουδών του Τμήματος Μηχανικών Ορυκτών Πόρων». Πρόγραμμα ΕΠΕΑΕΚ. Χρηματοδότηση: ΥπΕΠΘ, 2003-2005.
• «’Πυρηνική’ ενέργεια από ροδάκινο». Πρόγραμμα: Crinno. Χρηματοδότηση: ΕΕ και Περιφέρεια Κρήτης, 2005.
• «Αναμόρφωση του προγράμματος σπουδών του Τμήματος Μηχανικών Ορυκτών Πόρων». Πρόγραμμα: ΕΠΕΑΕΚ. Χρηματοδότηση: ΥπΕΠΘ, 2006-2008.
• «Πρότυπη μονάδα επεξεργασίας και καύσης βιομάζας». Πρόγραμμα: Περιφερειακοί Πόλοι Καινοτομίας της Κρήτης. Χρηματοδότηση: ΓΓΕΤ, 2006-2008.
• «Demonstration of large scale biomass co-firing and supply chain integration».   Πρόγραμμα: FP7 DEBCO. Χρηματοδότηση: EC, 2008-2011.
• «Economic modeling and assessment of CCS implementation in Europe». Πρόγραμμα: FENCO-ERA.NET. Χρηματοδότηση: Ε.E., 2009-2010.
• «Strategies to improve and protect soil quality from the disposal of olive oil mills’ wastes in the Mediterranean region». Πρόγραμμα: LIFE07/ENV/GR/000280.  Χρηματοδότηση: EC, 2009-2012.
• «Best practices for agricultural WASTEs (AW) treatment and REUSE in the Mediterranean countries». Πρόγραμμα: LIFE10/ENV/GR/594. Χρηματοδότηση: EC, 2011-2015.
• «Development of an integrated Methodology for the management, treatment and valorisation of hazardous waste (WasteVal)». Πρόγραμμα: Thalis. Χρηματοδότηση: Greek Ministry of Education, 2012-2016.
• «Sustainable strategies for the improvement of seriously degraded agricultural areas: The example of Pistachia vera L «(LIFE11/ENV/GR/951), Χρηματοδότηση: EC, 2012-2016.
• «Ανάλυση χημικής σύστασης και μικροδομής προσροφητών διοξειδίου του άνθρακα» Xρηματοδότηση: National Centre of Research and Technological Development Ε.Κ.Ε.Τ.Α., 2013.
• «Optimization of Clean Fuels performance for low carbon emissions», Χρηματοδότηση: ΓΓΕΤ (Programme ARISTIA II No 4466, GSRT), 2014-2016.
• «BEWEXMIN-Bucket wheel excavators operating under difficult mining conditions including unmineable inclusions and geological structures with excessive mining resistance» Xρηματοδότηση: EC (Programme RFCR-CT-2015-00003), 2015-2018.
• “Innovative technologies for climate change mitigation by Mediterranean agricultural sector” Xρηματοδότηση: EC (Programme LIFE17 CCM/GR/000087), 2018-2022.
• “DEcision system For Irrigation in Crete based on Innovative Technologies – DE.F.I.C.I.T, ΟΠΣ (MIS) 5028242’’ Xρηματοδότηση: Επιχειρησιακό Πρόγραμμα Κρήτη 2014-2020, Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (ΕΤΠΑ), 2019-2022.

Εξοπλισμός

• Συσκευές θραύσης και άλεσης των στερεών καυσίμων (σπαστήρας σιαγόνων, μαχαιρόμυλος, σφαιρόμυλος, διαιρέτης δειγμάτων).
• Συσκευή κοκκομετρικής ανάλυσης των στερεών καυσίμων.
• Συσκευές προσεγγιστικής ανάλυσης των στερεών καυσίμων (προγραμματιζόμενοι κλίβανοι προσδιορισμού υγρασίας και τέφρας, TGA για ανάλυση πτητικών).
• Φυγοκεντρικός διαχωριστής υψηλών ταχυτήτων.
• Ομογενοποιητής υψηλών ταχυτήτων.
• Συσκευή εκχύλισης τέφρας/βιοεξανθρακωμάτων.
• Οριζόντιος αναταράκτης δειγμάτων
• Πεχάμετρο/αγωγιμόμετρο
• Θερμαινόμενο υδατόλουτρο
• Αντιδραστήρας πυρόλυσης/αεριοποίησης στερεάς κλίνης
• Αντιδραστήρας στερεάς / ρευστοστερεάς κλίνης (κρύο μοντέλο).
• Προ-πιλοτική μονάδα στερεάς και ρευστοποιημένης κλίνης (θερμό μοντέλο).
• Αναλυτές καυσαερίων για CO, CO₂, O₂, H/C, SO₂, NO_x.
• Σύστημα Θερμοζυγού (TG/DTG)
• Φασματογράφος μάζας (ΜS)
• Σύστημα θερμοζυγού-φασματογράφου μάζας σε διασύνδεση (TG/MS)
• Προ-πιλοτική μονάδα παραγωγής θερμότητας από βιομάζα
• Βοηθητικές συσκευές (ζυγοί top loading και αναλυτικός, συμπυκνωτής, λουτρό υπερήχων, αποστακτικές στήλες, H/Y κλπ.)

Επιπρόσθετος εξοπλισμός τμήματος

• Στοιχειακός αναλυτής
• Διαφορική θερμική ανάλυση (DTA)
• Φασματοσκοπία ακτίνων Χ (XRF)
• Ατομική απορρόφηση (AA)
• Φασματοφωτόμετρα μέτρησης ιόντων
• Περιθλασίμετρο ακτίνων Χ (XRD)
• Θερμαινόμενο μικροσκόπιο ροής τέφρας
• Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM)
• Φασματογράφος υπέρυθρης ακτινοβολίας με μετασχηματισμό Fourrier FTIR
• Αναλυτής μεγέθους κόκκων Laser
• Αναλυτής ειδικής επιφάνειας, πορώδους (BET)
• Ποροσίμετρο υδραργύρου

Υπηρεσίες προς τρίτους

• Πειράματα πυρόλυσης, καύσης και αεριοποίησης των στερεών καυσίμων σε στερεά ή ρευστοποιημένη κλίνη και θερμοζυγό.
• Πειράματα καύσης βιομάζας σε πρότυπη μονάδα.
• Μαθηματικά μοντέλα και κινητικές μελέτες των παραπάνω διεργασιών.
• Μελέτες επικαθίσεων και επισκωριώσεων.
• Μελέτες για την αξιοποίηση των προϊόντων των παραπάνω διεργασιών.
• Μετρήσεις ρύπων από τις παραπάνω διεργασίες.
• Φυσικοχημικός και χημικός χαρακτηρισμός στερεών καυσίμων.
• Εμπλουτισμός στερεών καυσίμων με φυσικές ή χημικές μεθόδους.