Analysis of Combustion Ash from Biomass Power Generation by EDXRF

Význam tématu

Analýza popela vznikajícího při spalování biomasy je zásadní pro prevenci aglomerace v cirkulačních fluidních ložiskových kotlích a zajištění stabilního provozu energetických zdrojů.

Cíle a přehled studie / článku

Studie se zaměřuje na aplikaci EDXRF spektrometrie (EDX-8100) pro kvalitativní a kvantitativní analýzu popela z palmových jaderných slupek (PKS) včetně hrubých aglomerátů, jemných částic a běžného spodního popela. Cílem je určit přítomnost alkalických kovů na povrchu aglomerátů a porovnat výsledky před a po drcení vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorků zahrnovala čtyři typy: hrubé šedé a bílé částice spodního popela v neošetřeném a drceném stavu, jemný letákový popel a drcený spodní popel lisovaný do tabletek.
• Spektrometr: EDX-8100 Energy Dispersive X-ray Fluorescence Spektrometr s SDD detektorem a Rh rentgenovou trubicí.
• Detekované prvky: od C (6) do U (92); analýza kvalitativní i kvantitativní metodou FP.
• Měřicí podmínky: vakuum; napětí trubice 50 kV (Ti–U, Zn–As, Pb) a 15 kV (C–Sc); automatický proud; kolimátor 10 mm; filtry #2 (S–Ca) a #4 (Zn–As, Pb); integrační časy 100–300 s; mrtvá doba max. 30 %.

Hlavní výsledky a diskuse

• Kvalitativní analýza: neošetřené hrubé částice vykázaly výrazně vyšší signály Na a K než drcené vzorky, potvrzující adhezi alkalických kovů na povrchu aglomerátů.
• Kvantitativní analýza: převládá SiO2 (45–77 wt %); součet Na2O a K2O byl nejnižší v jemném letovém popelu a drceném spodním popelu, což naznačuje efektivní odvod alkalických prvků spolu s CaCO3.
• Ve vzorcích byly dále detekovány prchavé prvky S a Cl, což odráží komplexní chemické procesy při spalování PKS.

Přínosy a praktické využití metody

• Minimalizace přípravy vzorku umožňuje rychlé a efektivní měření v provozních podmínkách.
• Současná kvalitativní i kvantitativní analýza napomáhá preventivní údržbě kotlů a snižuje riziko defluidizace.
• Pravidelné monitorování složení popela usnadňuje optimalizaci spalovacích parametrů a prodlužuje životnost zařízení.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Začlenění EDXRF do on-line monitorovacích systémů pro okamžitou detekci změn složení.
• Rozšíření metodiky na různé druhy biomasy a směsi paliv pro komplexní energetickou bilanci.
• Kombinace s dalšími technikami (např. korozní studie, tepelně-technická analýza) pro multidisciplinární výzkum.

Závěr

EDX-8100 prokázal schopnost rychle a spolehlivě identifikovat a kvantifikovat alkalické prvky v popelovinách z biomasy. Metoda EDXRF se ukazuje jako účinný nástroj pro podporu rozhodování o provozu kotlů, prevenci aglomerací a optimalizaci provozních podmínek.

Reference

• Tomoo Yamashita, Tatsunori Shibata: Development of Combustion Technology in CFB Boilers, Sumitomo Heavy Industries Technical Review, No. 177, 2011, pp. 5–8.
• H.J.M. Visser: The influence of fuel composition on agglomeration behavior in fluidized-bed combustion, ECN-C-04-054, 2004, pp. 1–43.