Analiza właściwości fizykochemicznych frakcji popiołu lotnego ze spalania biomasy

• Autorzy: Gaik A. , Ściubidło A.

Warianty tytułu

EN

Physicochemical analysis of the biomass combustion fly ash fractions properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono badania popiołu lotnego ze spalania 100% biomasy (79% biomasa leśna i 21% biomasa agro) w elektrociepłowni przemysłowej. W ramach badań dokonano analizy sitowej metodą suchą oraz analizy granulometrycznej metodą mokrą. Ponadto w dziewięciu frakcjach popiołu lotnego, otrzymanych w wyniku analizy sitowej, oznaczono straty prażenia, udział procentowy C, S, N oraz głównych pierwiastków, tj. Ca, K, Al, Mg, Si, Na, Fe, Ti , Mn. Z rozkładu uziarnienia otrzymanego podczas analizy sitowej wynika, że największy udział wagowy dotyczy frakcji 315-500 µm (65,93% wag.), zaś najniższy frakcji poniżej 200 µm (6,24% wag.). W wyniku szczegółowej analizy granulometrycznej na analizatorze Malvern odnotowano wzrost udziału procentowego masy cząstek popiołu do osiągnięcia średnicy ziaren 549,54 µm, zaś powyżej tego rozmiaru nastąpił spadek. Wyniki dokładnej analizy granulometrycznej przeprowadzonej względem frakcji poniżej 250 µm wskazują na największy udział cząstek o średnicy od 79,43 µm do 158,49 µm (31,81% wag.). Wszystkie frakcje popiołu lotnego charakteryzują się stosunkowo niskimi stratami prażenia od 0,05% do 4,31%, a najwyższa z nich dotyczy najmniejszej frakcji poniżej 125 µm. Ponadto odnotowano wysoki udział procentowy pierwiastków Ca, K, Al, Mg, Si oraz niski Na, Fe, Ti i Mn. Najwyższa zawartość S, C, Ca, Mg, K i Mn występuje głównie w mniejszych frakcjach. Poza tym otrzymane wyniki wskazują na wysoki udział krzemu we wszystkich frakcjach, uzyskując największą wartość w frakcji 500 µm.

EN

Presented is the research of a power plant fly ash deriving in 100% from biomass combustion (79% of forest and 21% of agro biomass). Sieve analysis with the use of a dry method and a granulometric analysis by a wet method were done. In nine fractions of fly ashes, obtained by sieve analysis, the loss on ignition (LOI), the percentage share of C, S, N and the content of main elements like Ca, K, Al, Mg, Si, Na, Fe, Ti and Mn were determined. The particle size distribution, obtained during sieve analysis, shows that the biggest share by weight concerns the fractions sized 315 ÷ 500 µm (65,93% wt.) and the lowest the fractions of less than 200 µm (6,24% wt.). As a result of a detailed grain size analysis with the use of a Malvern analyzer, a percentage share increase of ash particles up to a diameter of 549,541 µm was reported while the amount of particles above this size decreased. The results of a precise granulometric analysis carried out for fractions below 250 µm show the biggest share of particles of a diameter between 79,43 µm and 158,49 µm (31,81% wt.). All fly ash fractions were characterized by relatively low losses on ignition from 0.05% to 4.31%, and the highest value was reported for fractions below 125 µm. High percentage content of Ca, K, Mg, Al, Si and low content of Fe, Ti and Mn were also reported. The biggest content of S, C, Ca, Mg, K and Mn occurs mainly in smaller fractions. Furthermore, the results indicate a high content of Si in all fractions with the highest value in a fraction of 500 µm.

Słowa kluczowe

PL

popiół lotny; biomasa; skład chemiczny; frakcje popiołu lotnego

EN

fly ash; biomass; chemical composition; fly ash fractions

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Energia [Stowarzyszenie Elektryków Polskich - COSiW]
• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 11
• Strony: 834--839
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gaik A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii

autor

Ściubidło A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii

Bibliografia

• [1] Cox M., Nugteren H., Janssen-Jurkovicová M.: Combustion residues: current, novel and renewable applications. John Wiley & Sons Ltd., England 2008.
• [2] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego I Rady 2009/28/WE z 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniająca i w następstwie uchylająca dyrektywę 2001/77/ WE i 2003/30/WE.
• [3] Green C., Byrne K. A.,: Biomass: impact on carbon cycle and greenhouse gas emissions. Encyclopedia of Energy 2004, 1, 223-236.
• [4] Petersen Raymer A. K.: A comparison of avoided greenhouse gas emissions when using different kinds of wood energy. Biomass and Bioenergy 2006(30), 7, 605-617.
• [5] Tortosa Masiá A.A, Buhre B.J.P., Gupta R.P., Wall T.F.: Characterising ash of biomass and waste. Fuel Processing Technology 2007, 88 (11), 1071-81.
• [6| Haustein E., Grabarczyk L.: Wpływ współspalania biomasy z węglem kamiennym na wybrane właściwości fizyczno-chemiczne popiołu lotnego. Polityka Energetyczna 2012(15), nr 2, 87-101.
• [7] Fulczyk T., Głowacki E.: Problemy eksploatacyjne elektrofiltrów i instalacji odsiarczania spalin związane ze współspalaniem biomasy. Energetyka 2010, nr 6, 379-384.
• [8] Hycnar J.: Paleniska fluidalne przykładem racjonalnego rozwiązywania odpadów paleniskowych. Polityka Energetyczna 2006, nr 9, 365-375.
• [9] Arvelakis S., Frandsen F. J.: Rheology of Fly ashes from coal and biomass co-combustion. Fuel 2010(89), 10, 3132-3140.
• [10] Pod red. Ściążko M., Zieliński H.: Termochemiczne przetwórstwo węgla i biomasy. Wyd. IChPW i IGSMiE PAN, Zabrze-Kraków 2003.
• [11] Kowalczyk-Juśko A.: Popiół z różnych roślin energetycznych. Proceedings of EC Opole, 2009, 3, 1, 159-164.
• [12] Girón R.P., Ruiz B., Fuente E., Gil R.R., Suárez-Ruiz I.: Properties of fly ash from forest biomass combustion. Fuel (2012) http://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2012.04.042.
• [13] Lanzerstorfer Ch.: Model based prediction of required cut size diameter for fractionation of fly ash from a grate-fired wood chip incineration plant. Fuel Processing Technology 2011 (92), 5, 1095-1100.
• [14] Liu G., Zhang H., Gao L, Zheng L., Peng Z.: Penological and mineralogical characterizations and chemical composition of coal ashes from power plants in Yanzhou mining district, China, Fuel Process Technology 2004(85), 15, 1635-1646.
• [15] Goodarzi F.: Characteristics and composition of fly ash from Canadian coal-fired power plants, Fuel 2006(85), 10-11, 1418-1427.
• [16] Jankowski J., Ward C.R., French D., Groves S.: Mobility of trace elements from selected Australian fly ashes and its potential impact on aquatic ecosystems. Fuel 2006(85), 2, 243-256.
• [17] Bridgeman T.G. i in.: Influence of particle size on the analytical and chemical properties of two energy groups. Fuel 2007(86), 1-2, 60-72.
• [18] Masia T. A.A., Buhre B.J.P., Gupta R.P., Wall T.F., Use of TMA to predict deposition behavior of biomass fuels. Fuel 2007(86), 2446-2456.
• [19] Lewandowski I., Clifton-Brownb J.C., Scurlockc J.M.O., Huismand W.: European experience with a novel energy crop. Biomass and Bioenergy 2000(19), 4, 209-227.
• [20] Wiselogel A.E. i in.: Compositional changes during storage of large round switch grass bales. Bioresource Technology. 1996(56), 1,103-109.
• [21] Goodarzi F., Morphology and chemistry of fine particles emitted from a Canadian coal-fired power plant. Fuel 2006(85), 3, 273-280.
• [22] Czech T., Sobczyk A.T., Jaworek A., Krupa A., Porównanie własności fizycznych popiołów lotnych ze spalania węgla kamiennego, brunatnego i biomasy, Materiały Konferencyjne POL- EMIS, czerwiec 2012, 73-82.
• [23] Koukouzas N. i in.: Mineralogical and elemental composition of fly ash from pilot scale fluidized bed combustion of lignite, bituminous coal, wood chips and their blends. Fuel 2007(86), 2186-2193.