Biomasseverbrennung
Biogene Festbrennstoffe sind eine wirtschaftlich und technisch machbare Alternative zu fossilen Brennstoffen zur Wärmeerzeugung. Dies gilt insbesondere für den ländlichen Raum und insbesondere für die Verwendung von Rückständen und Nebenprodukten aus der landwirtschaftlichen Erzeugung (Stroh, Maiskolben usw.). Diese Biomasse ist normalerweise CO2-neutral und somit erneuerbar. Jedoch ist die Verbrennung von lignocellulosischen Rückständen aus der Getreide- und Maisproduktion wegen der ungünstigen Brennstoffeigenschaften oft schwierig. Dies kann zu den verschiedenen Problemen mit Verbrennungsverfahren wie z.B. Aschesintern, Verschmutzung und Korrosion, sowie zu den höheren Emissionen von Feinstaub (FS) führen.
Diese Herausforderungen können zumindest teilweise durch die Vermischung von verschiedenen Arten von Biomasse-Brennstoffen, durch Zugabe ausgewählter mineralischer Additive mit spezifischen Eigenschaften konfrontiert werden. Durch Additivieren können bestimmte Elemente in der Brennstoffmischung akkumuliert werden. Ziel dieser Vorhaben war die Ascheeigenschaften der häufigsten landwirtschaftlichen Ernterückstände in Serbien (Weizenstroh, Maisstroh, Maiskolben) zu untersuchen und die Wirkung der Brennstoffvermischung und die Zugabe von Additiven auf Ascheschmelzverhalten und das Bildung von FS zu untersuchen.
Zuerst wurde Ascheeigenschaften der reinen Biomassen als Referenzpunkt bestimmt. Danach wurden verschieden Mischungen von Rohstoffen hergestellt und nach ihre Ascheeigenschaften untersucht. Folgend werden Mischungen additiviert, mit 2 Gew.-% der einem von drei ausgewählten Additiven (Kaolinit (Al2Si2O5(OH)4), Magnesiumoxid, und Kalzit (CaCO3)) und die gleiche Verfahren wurde wiederholt. Bestimmung des Ascheschmelzverhaltens ist im Labormuffelofen, Ascheelementarzusammensetzung mittels Ionenchromatographie (IC) und Atomabsorptionsspektrometer (AAS), thermogravimetrische Eigenschaften der Asche mit thermogravimetrischer Analyse (TGA) und kristallinen Phasen unter Verwendung von Pulver Röntgendiffraktion (XRD) untersucht.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Brennstoffvermischung die Ascheeigenschaften verbessern kann, aber nur begrenzt. Der Einfluss reicht nicht aus, um das Aschesintern bei typischen Verbrennungstemperaturen zu verhindern. Alle drei hier untersuchten Additive sind erfolgreich bei der Verhinderung des Aschesinterns bis zu 1,100 °C. Kaolinit und MgO sind gute K Sorptionsmittel und bilden neue Silikate in der Asche wie K-Al-Silikate, während CaCO3 die K-Freisetzung erleichtert. Außerdem wurde SO42- durch Einsatz von MgO und CaCO3 in der Asche gebunden. So kann durch Zugabe dieser Additive das Ascheschmelzverhalten sowie die Partikelstoffbildung signifikant beeinflusst werden.