jak sloŽenÍ biomasovÉho popela ovlivŇuje jeho spÉkÁnÍ

JAK SLOŽENÍ BIOMASOVÉHO POPELA OVLIVŇUJE JEHO SPÉKÁNÍ

M. Míka

Ústav skla a keramiky, VŠCHT v Praze

O. Jankovský

P. Voláková

V. Verner

VERNER, a.s., Červený Kostelec

Deposity ze slámy

Převažující palivo - pšenice

Deposity ze slámy

Převažující palivo - ječmen

Deposity ze slámy

Převažující palivo – řepka

Deposity ze dřeva

Palivo – hnědá štěpka

Složení skelné vrstvy

hmot.% Pšenice Ječmen Směs Štěpka

Na2O 0,38 1,86 1,06 1,03

K2O 19,72 24,90 11,41 5,04

MgO 3,42 1,78 4,41 3,42

CaO 16,18 15,05 30,71 15,59

MnO 0,14 0,04 0,12 1,15

Al2O3 2,57 1,54 3,66 12,74

Fe2O3 0,85 0,34 0,89 8,91

P2O5 2,23 3,13 3,28 1,38

TiO2 0,16 0,06 0,15 2,8

SiO2 54,05 49,41 43,9 47,39

Suma 99,70 98,11 99,59 99,45

Složení historických skel

Na2O 0.1

K2O 17,0

MgO 4,0

CaO 14,6

MnO 3,6

Al2O3 1,5

Fe2O3 0,4

P2O5 1,4

SiO2 57,5

14 století Sklárna Moldava, Krušné hory (hmot.%)

Laboratorní testy popelů

Spálení ~ 200g biomasy v korundovém kelímku

Popelnatost 2 - 5 hmot.%

Chemické složení rtg. fluorescenční analýzou

Maximální teplota 1100°C

Popel ze slámy - laboratoř

Pšenice Ječmen

Popel ze slámy - laboratoř

Žito Řepka

Složení popela ze slámy

Zbytek SO3 ~ 4% Cl ~ 1% Fe2O3 ~ 0,2% MnO~ 0,1% ZnO ~ 0,02%

hmot.% Pšenice Ječmen Žito Řepka

Na2O 0,34 1,54 2,42 0,85

K2O 10,31 25,38 42,13 32,41

MgO 2,28 3,33 2,98 2,77

CaO 5,86 16,43 9,46 53,66

Al2O3 0,67 0,69 4,49 0,26

P2O5 1,46 4,98 8,45 4,61

SiO2 76,32 42,89 23,55 0,63

Suma 97,24 95,24 93,48 95,19

Popel ze sena a štěpky - laboratoř

Seno Kartony

Složení popela ze sena a kartonů

Zbytek SO3~ 4% Cl~ 0.5% Fe2O3~ 0.6% MnO~ 0.3% ZnO~ 0.07% pro seno

hmot. % Seno Karton

Na2O 1.28 1.69

K2O 27.68 0.26

MgO 4.16 2.83

CaO 7.61 42.81

Al2O3 2.74 21.44

P2O5 11.95 0.42

SiO2 38.90 26.79

Sum 94.32 96.24

Popel ze štěpky - laboratoř

BoroviceSmrk

Složení popela ze štěpky – klestí

Zbytek SO3 ~ 2% Cl ~ 0,03% Fe2O3 ~ 4% MnO~ 1% ZnO ~ 0,06%

TiO2 ~ 1%

hmot.% Smrk Borovice Bílá Hnědá

Na2O 0,47 0,28 1,08 1,09

K2O 8,61 6,99 8,88 5,37

MgO 7,89 4,17 5,04 2,84

CaO 45,17 31,62 36,97 15,83

Al2O3 6,18 11,16 8,72 11,96

P2O5 10,59 4,74 2,31 2,43

SiO2 12,80 32,88 26,07 52,53

Suma 91,71 91,84 89,07 92,05

Měření eutektické teploty

Zjednodušené složeníPopel z biomasy

Příčina vzniku skla

Především vysoký obsah SiO2

[ SiO4/2 ] 2-

Skelná síť

Roztržení sítě - K2O

K+

K+

- -

Roztržení sítě - CaO

K+

Ca2+

- -

Diagram K2O-CaO-SiO2

CaOCaO

SiOSiO22KK22OO

Zjednodušené složení

K2O = K2O + Na2O

CaO = CaO + MgO

SiO2 = SiO2 + Al2O3

Složení popela v diagramu K2O-CaO-SiO2

SiOSiO22+Al+Al22OO33KK22O+NaO+Na22OO

CaO+MgOCaO+MgOPšenicePšenice

ŽitoŽitoJečmenJečmen

SenoSenoŘepkaŘepka

ŠtěpkaŠtěpka

Oblast 1 - vysoký obsah SiO2

720°C720°C

Oblast 2 – nižší obsah SiO2

740-950°C740-950°C

Oblst 3 - nízký obsahSiO2

820-1000°C820-1000°C

Sloučeniny v soustavě K2O-CaO-SiO2

K2O.SiO2 976°C

K2O.2SiO2 1036°C

K2O.4SiO2 765°C

CaO.SiO2 1530°C

3CaO.2SiO2 1550°C

2CaO.SiO2 1600°C

K2O.CaO.SiO2 1530°C

4K2O.CaO.10SiO2 940°C

Složení popela v diagramu K2O-CaO-SiO2

SiOSiO22+Al+Al22OO33KK22O+NaO+Na22OO

CaO+MgOCaO+MgOPšenicePšenice

ŽitoŽitoJečmenJečmen

SenoSenoŘepkaŘepka

ŠtěpkaŠtěpka

A1

A2

Vliv aditiv na TE

T = 48°C

A2

22°C / 1%

A1

T = 218°C

40°C / 1%

Vliv aditiva ŽitoPšenice

A2

A1

Popel v hořáku

Omezení spékání

Složení popela

• v oblasti vysoké eutektické teploty

• co nejdále od eutektického bodu - málo taveniny

• co nejblíže složení krystalické fáze