Biomassi termokeemiline muundamine 2.Biokütuste koostis PhD Siim Link

Biokütuste koostis Biokütused võivad olla erineva keemilise koostisega sõltuvalt sellest kas tegemist on nt puitpõhise või rohtse biokütusega Kütuseid iseloomustatakse: Standardanalüüs Elementanalüüs Tuha keemiline analüüs Keemiline analüüs – ligniin, tselluloos, hemitselluloos Raskemetallid Kütteväärtus jne

Standard- ja elementanalüüs, kütteväärtus

Tuha keemiline koostis

Ligniin, hemi-ja tselluloos

Biokütuste erinevusi Rohtne biokütus on termokeemilise muundamise seisukohalt problemaatilisem kütus võrreldes puiduga Põhud sisaldavad üldjuhul rohkem kloori ja leelismetalle, mille tõttu on tuha sulamistemperatuurid madalamad võrreldes nt puiduga Pilliroo tuhk sisaldab võrreldes teiste biokütustega rohkem räni, mis soodustab kõrgemaid tuha sulamistemperatuure

Keemiline koostise olulisus Kütuste termokeemilise muundamise seisukohalt on leelismetallide ja räni ühendid olulised Leelismetallid (K, Na) ühelt poolt alandavad tuha sulamistemperatuure (NaCl, KCl), kuid teiselt poolt toimib kaalium (K) gaasistamisel ja pürolüüsil leelis- ja muldleelismetallidest kõige aktiivsema katalüsaatorina protsessis Räni ühelt poolt omakorda tõstab küll tuha sulamistemperatuure, kuid teiselt poolt pärsib reageerimisvõimet Seega on protsessi parameetrite valikul oluline teada kütuse keemilist koostist ning kuidas need mõjutavad protsessi.

Segukütuste kasutamise iseärasused Ettevaatlik tuleb olla nt kütuste segamisel, kuna reaktori töö sõltub suuresti kütuste mineraalosa koostisest. Termokeemilisel muundamisel tekkivad mineraalsed ühendid kütuste segamisel ei ole ennustatavad üksikute kütuste mineraloogilise koostiste põhjal. Kütuste segude tuhkade uurimine on seniajani leidnud vähest teaduslikku tähelepanu ja seega puudub selge ettekujutus toimuvast.

Keevkiht Kui meil on tegemist nt keevkihtreaktoriga, siis võib tekkida kihis aglomeratsioon (paakumine) kahe nähtuse tulemusena: Kaaliumi (K) ja fosfori (P) madalal temperatuuril sulavate soolade akumuleerumine Liivast tuleneva räni (Si) ja kütusest pärineva kaltsiumi (Ca) juuresolekul kaaliumfosfaat (K3PO4) võib reageerida räniga, mille tulemusena tekivad madalal temperatuuril sulavad kaltsium- ja kaaliumsilikaadid ja samal ajal fosfor seotakse kaltsiumiühenditesse. Aglomeratsioon põhjustab keevkihi toimivuse lakkamist, mis viib seadme seiskamiseni.

Aglomeerumine Toimiv keevkiht Paakunud tükid reaktorist http://www.neuhaus-neotec.de/partikel_ws/en/wirbelschicht/ Dr. Stelios Arvelakis

Kütusesegu tuhk Tuha voolamistemperatuur (ingl. k – flow temperature) sõltuvana puidu algmaterjali (ingl. k. – wood parent materjal) protsentuaalsest sisaldusest segus pillirooga ja vastavate puidu tuha (ingl. k. – wood ash) sisaldustest segus Näiteks, kui segus on 80% puitu, siis on segus 20% pilliroogu ja segu tuha kogusest moodustab sellisel juhul puidu tuhk 40% ja pilliroo tuhk 60%.

Van Krevelen diagramm Biokütuseid saab fossiilkütustega hästi võrrelda ja O:C ja H:C suhte põhjal, mis on tuntud ka kui Van Krevelen diagramm Mida madalamad on vastavad suhted seda suurem on kütuse energiasisaldus. P. McKendry. Energy production from biomass (part 1): overview of biomass. Bioresource Technology 83 (2002) 37–46