1,0 MB

Komentáře

Transkript

1,0 MB
Metody zkoušení fyzikálně-chemických vlastností
tuhých biopaliv
Technologické trendy při vytápění pevnými
palivy 2011, 9. – 10.11.2011, Horní Bečva
TÜV NORD Czech s.r.o., Laboratoře a zkušebny
Olomoucká 7/9, 656 66 BRNO
RNDr. Alice Kotlánová
[email protected], www.pelety-biomasa.cz
TÜV NORD Czech, s.r.o. , Laboratoře a zkušebny
představení
Zkušební laboratoř č. 1060 akreditovaná ČIA (dle ČSN EN ISO/IEC 17025:2005).
Komplexní nabídka služeb:
Mechanické zkoušky (kovové materiály, nekovové materiály, např. plasty, textilní pásy)
Metalografické zkoušky kovů (např. posuzování vlivu provozu kotle na chladicí hady,
výroba nových kotlů apod.) i makroskopické zkoušky svarů plastů
Chemické zkoušky (stanovení chemického složení jakéhokoliv materiálu, včetně
nánosů)
Zkoušky paliv, maziv a energetických vod (tuhých a kapalných paliv, tuhých biopaliv
a alternativních paliv, olejů, popelovin, hořlavých odpadů, energetických a
povrchových vod, vodní páry)
Chemický režim kotle (napájecí a kotelní voda, sytá a přehřátá pára, kondenzát, oběhová
voda, demivoda)
Chemické rozbory nánosů v trubkách (např. v přehříváku), při chemickém čištění kotle
lze stanovit množství nánosů
Centrum technické normalizace – zajišťuje připomínkování a přejímání evropských
norem z oblasti tuhých biopaliv a udržitelnosti biomasy
Výsledky zkoušek paliv a biopaliv lze využít jako podklady pro vystavení Certifikátu
(Akreditovaný Certifikační orgán č. 3170) nebo Osvědčení o kvalitě výrobku.
Zkoušení tuhých biopaliv
Komplexní zkoušení vlastností tuhých
biopaliv
Pokrývá požadavky na fyzikálně
chemické parametry tuhých biopaliv
např. specifikačních norem řady EN
14961 část 1 až 6
Další zkoušky požadované k upřesnění
charakteristik tuhých biopaliv (např.
prchavá hořlavina apod.)
Provádění zkoušek podle evropských
norem nebo evropských technických
specifikací, transformace na EN normy
Postupné nahrazování norem DIN a
ÖNORM evropskými normami
Nové normy pro zkoušení tuhých biopaliv
2010:
ČSN EN 15148 Stanovení prchavé hořlaviny
ČSN EN 15103 Stanovení sypné hmotnosti
ČSN EN 15210-1 Stanovení mechanické odolnosti – Část 1: Pelety
ČSN EN 14775 Stanovení obsahu popela
ČSN EN 14918 Stanovení spalného tepla a výhřevnosti
ČSN EN 14774-1, 2, 3 Stanovení vody
2011
ČSN EN 15210-2 Stanovení mechanické odolnosti – Část 2: Brikety
ČSN EN 15149-1 Stanovení rozdělení podle velikosti částic - Část 1:
Metoda třídění oscilačním sítem s otvory o velikosti 1 mm a většími
ČSN EN 15149-2 Stanovení rozdělení podle velikosti částic - Část 2:
Metoda třídění vibračním sítem s otvory o velikosti 3,15 mm a menšími
Nové normy pro zkoušení tuhých biopaliv
(připravuje se)
2011
ČSN EN 14588 Terminologie, definice a popis
ČSN EN 15234-1 Prokazování kvality paliva, Část 1: Všeobecně
ČSN EN 15104 Stanovení celkového uhlíku, vodíku a dusíku Instrumentální metody
ČSN EN 15105 Stanovení obsahu chloridů, sodíku a draslíku
rozpustných ve vodě
ČSN EN 15289 Stanovení celkové síry a celkového chloru
ČSN EN 15296 Analytické výpočty pro různé stavy biopaliv
EN 15290 Stanovení obsahu hlavních prvků
EN 15297 Stanovení obsahu stopových prvků
Dále:
ČSN EN 14961-1:2010 Specifikace a třídy paliv – Část 1: Všeobecně
Další části ČSN EN 14961-2 až 6 (listopad 2011)
Nové normy pro zkoušení tuhých biopaliv
(rozpracované)
prEN 14778 Vzorkování - Vzorkování
prEN 14779 Vzorkování - Metody přípravy vzorkovacích plánů a
vzorkovacích certifikátů
prEN 14779 Metody přípravy vzorku
prEN 15371-1 Stanovení teploty tání popela - Část 1: Stanovení
charakteristických teplot
prEN 15234-2 až 6 Prokazování kvality paliva – Část: 2 až 6
Základní laboratorní postupy pro stanovení fyzikálně chemických
vlastností tuhých biopaliv
Řídí se požadavky normy
ČSN EN 14961-1:2010 Specifikace a
třídy paliv, všeobecná část
ČSN EN 14961-2 Dřevní pelety
ČSN EN 14961-3 Dřevní brikety
ČSN EN 14961-4 Dřevní štěpka
ČSN EN 14961-5 Palivové dříví
ČSN EN 14961-6 Bylinné pelety
Pro maloodběratele
Obsahují:
Popis biopaliva
Suroviny pro výrobu
Charakteristické vlastnosti a hodnoty
Zkušební metody
Označování vlastností
Používání zkratek a symbolů
Průměr
D (diameter)
Délka
L (lenght)
Voda
M (moisture)
Popel
A (ash)
Hustota částic
DE (particle density)
Velikost částic
P (particle size)
Výhřevnost
Q (net calorific value)
Mechanická odolnost
DU (mechanical durability)
Sypná hmotnost
BD (bulk density)
Množství jemných částic F (amount of fines)
Tavitelnost popela
DT (deformation temperature)
d
bezvodý stav
daf
hořlavina
ar
původní stav (Mar)
Zaznamenání parametrů
Např. Specifikace pelet:
D0.6, M10, A0.5, DU97.5, F1.0, BD650,
Q16.5, S0.02, N0.03, Cl0.02
Průměr D 6 mm ± 1,0 mm
Délka L min. 3,15 mm, max. 40 mm
Voda M max. 10 %
Popel A max. 0,5 %
Mechanická odolnost DU min. 97,5 %
Jemné částice F
max. 1 %
Sypná hmotnost BD min. 650 kg/m3
Výhřevnost Q
min. 16,5 MJ/kg
Síra S
max. 0,02 %
Dusík N
max. 0,3 %
Chlor Cl
max. 0,02 %
Odběr vzorků
Základem správné analýzy je dobře odebraný
vzorek. Odběry provádí školení pracovníci
laboratoří nebo výrobce.
Normy na odběr vzorků:
• ČSN P CEN/TS 14778-1
metody vzorkování tuhých biopaliv obecně
• ČSN P CEN/TS 14778-2
metody vzorkování z nákladních aut
• definování počtu a umístění vzorkovacích
míst, nástroje pro vzorkování, počet dílčích
vzorků, protokol o odběru vzorku aj.
• nově prEN 14778
- Vzorek musí být vždy reprezentativní a
během transportu (ani v laboratoři) nesmí
docházet ke změně jeho vlastností (např.
vysušením)
• Balení vzorku:
- Utěsněná vzduchotěsná nádoba
- Uzavřený plastový sáček
Příprava vzorků
Příprava analytického vzorku
ČSN P CEN/TS 14779
Redukce vzorku kvartací, vydělení
analytického vzorku
Příprava vzorku:
Mlýn, výběr vhodného typu, podle
předpokládaných druhů biomasy (např.
střižní mlýn)
Síta, příprava vzorku na rozměr 1 mm,
příp. menší
Příklady přípravy tuhých biopaliv
Rozměry pelet a briket
prEN 16127 Stanovení délky a průměru
pelet
Princip: Podle velikosti se připraví
zkušební podíl vzorku (čím větší peleta,
tím větší zkušební podíl), 60 – 200 g.
Délka - všechny pelety se změří a udělá
se průměr délky.
Průměr – náhodně se vybere 25 pelet,
změří se průměr a výsledky se
zprůměrují.
Vyhodnocuje se i množství nadměrných
pelet.
Stanovení vody
ČSN EN 14774-1 až 3
ČSN EN 14774-1 stanovení celkové vody (pro referenční účely)
ČSN EN 14774-2 stanovení celkové vody zjednodušenou metodou
ČSN EN 14774-3 stanovení vody v analytickém vzorku (vzorek použitý pro analýzu)
Základem je dodání vzorku v utěsněných nádobách nebo obalech
Podstata metody:
Vzorek se rozprostře na tác a celý se suší při teplotě 105 °C, dokud nedosáhne
konstantní hmotnosti. Z rozdílu hmotnosti se vypočítá obsah vody.
•
•
•
Rozdíl mezi částí 1 a 2:
Část 1: korekce na vztlak, používají se 2 plechy pro stanovení, 1. plech na vzorek
a 2. plech na korekci, referenční metoda, plechy se váží horké
Část 2: provozní, bez korekce na vztlak
Poznámka:
Do celkové vody se zahrnuje i voda, která ulpí na obalu. (Obal se suší v sušárně
nebo na vzduchu)
Doba sušení nesmí přesáhnout 24 h, aby neunikly prchavé složky.
Stanovení vody (pokračování)
Část 3 - stanovení vody v analytickém
vzorku (přímo pelety, brikety)
Princip: Analytický vzorek o rozměru
částic 1 mm, promíchaný se ve vážence
suší při teplotě 105°C a z úbytku hmotnosti
vzorku se vypočítá obsah vody. Navažuje
se s přesností na 0,01 g. Suší se cca 2 h,
zváží se a na cca 0,5 h se dá přesušit a
znovu zvážit.
Výsledky se používají pro výpočty a
stanovení dalších analýz.
Spalné teplo a výhřevnost
ČSN EN 14918
Princip: Stanovení kalorimetricky, princip
stejný jako u uhlí, např. isoperibolický
kalorimetr
Vzorek se za pomocí spalovacích
prostředků spálí v kyslíkové atmosféře v
kalorimetrické tlakové nádobě, změří se
změny teploty způsobené celkovým
průběhem reakcí a zplodiny hoření se
analyzují. Spálením se získá reakčí energie
a energie výparného tepla neboli spalné
teplo. Stanoví se oprava na kyselinu
dusičnou a sírovou (dusičnany a sírany).
Výhřevnost – celkově získaná energie na
jednotku hmotnosti paliva (výpočtem ze
spalného tepla, vodíku a vody)
Výhřevnost (pokračování)
Provedení: naváží se
0,3 až 0,7 mg paliva, zabalí se do
spalovacího váčku nebo se slisuje, příp.
připraví kapsle (kapalný vzorek), přidá se
přípravek pro spalování (drátek) a voda a
vloží se do tlakové nádoby. Nádoba se
natlakuje kyslíkem a zapálí. Po proběhnutí
zkoušky se stanovuje obsah dusičnanů a
síranů jako oprava na obsah kyseliny
dusičné a sírové.
Měří se spalné teplo v kJ/kg.
Popel
ČSN EN 14775:2010
Princip:
Vzorek se spálí na vzduchu v peci s
homogenním polem při teplotě 550 °C a
stanoví se hmotnost popela.
Vyhodnocení: Výpočtem z hmotnosti
původní navážky a zůstatku vzorku v
kelímku (analytický vzorek).
Rozdíl teplot oproti uhlí 550 °C oproti
815 °C (p ři vyšší teplotě by docházelo
k úniku těkavých anorganických složek,
dále k další oxidaci anorganických složek
na vyšší oxidační stupeň a k rozkladu
uhličitanů na oxid uhličitý)
Hygroskopičnost popela
Současné stanovení obsahu vody
Stanovení uhlíku, vodíku a dusíku
ČSN EN 15104
Instrumentální metody pro analýzu
uhlíku, vodíku a dusíku
Princip: Vzorek se spálí v kyslíku nebo
ve směsi kyslíku s nosným plynem (např.
argon) a vznikne popel a plynné produkty
hoření (oxidu uhličitého, vodní páry,
elementárního dusíku a/nebo oxidů dusíku,
oxidů a kyslíkaté kyseliny síry
a halogenovodíky)
Oxid uhličitý, vodní pára a dusík se
kvantitativně stanoví vhodnými postupy
instrumentální analýzy plynů
Přístrojové vybavení: různé s různými
detekčními systémy např.
chromatografické, IR
Stanovení síry a chloru
-Pro tuhá biopaliva se provádí podle
ČSN EN 15289
Princip: Rozklad biopaliva a převedení
kyselých plynných složek do roztoku,
stanovení síry a chóru (iontovou
chromatografií nebo ICP)
Vyluhování tuhého biopaliva:
-spálením v kyslíkové bombě a absorpcí
plynných složek v absorpčním roztoku
-rozkladem tuhého biopaliva v uzavřené
nádobě (autokláv)
-Použití analyzátorů s různou detekcí
(plynová chromatografie, ECD)
Stanovení síry a chloru (pokračování)
Metody stanovení :
iontová chromatografie
indukčně vázaná plazma
elementární analyzátory
AOX – analyzátory
fotometrické metody, turbidimetrie (S),
fotometrická, coulometrická a potenciometrická titrace (Cl2).
Sypná hmotnost
ČSN EN 15103:2010
Princip:
Vzorek se nasype do normalizované nádoby (5 l nebo 50 l) (např. štěpka, pelety)
a pak se zváží.
Vyhodnocení: Výpočet z čisté hmotnosti na normalizovaný objem
• Pozor na klenbování (štěpka, vlhké biopalivo), přidávat biopalivo postupně,
zajistit a zkontrolovat, že je celý objem zaplněn
• Nádoby nesmí být jakkoli deformované
Mechanická odolnost pelet (briket)
ČSN EN 15210-1:2010 pelety
ČSN EN 15210-2:2011 brikety
Princip:
Pelety (brikety) se nasypou do zkušebního
bubnu, ve kterém je připevněna přepážka, a
při otáčení narážejí na sebe i na stěny. Váží
se zbylé celé částice a stanovuje se jemný
otěr (podíl jemných částic).
Vyhodnocení: Výsledek se uvádí v %
částic, které zůstaly nerozdrcené. Vypočítá
se množství jemných částic po přesátí přes
síto 3,15 mm.
Prozatím se používá pouze pro pelety.
(Normy na brikety nevyžadují tuto zkoušku).
Tavitelnost popela
prEN 15371-1 Stanovení teploty tání popela - Část 1: Stanovení
charakteristických teplot
•
•
•
V současné době se dělá podle normy na uhlí
Některá biopaliva mají teplotu deformace popela velmi nízkou až kolem
700 °C
Příprava popela na tavitelnost popela, dělá se při 550°C a v dostate čném
množství
Stanovení hlavních a stopových prvků
ČSN EN 15290, ČSN EN 15297
Podstata stanovení: vyžíhání vzorku
při 550 °C nebo vyloužení vzorku (sm ěsí
HNO3, H2O2 a HF) v uzavřené nádobě a
detekování prvků
Detekce:
-optickou emisní spektrometrií
s indukčně vázanou plazmou (ICP/OES)
-hmotovou spektrometrií s indukčně
vázanou plazmou (ICP/MS)
-plamenovou atomovou absorpční
spektrometrií.
Naše laboratoř používá metodu vyžíhání
vzorku při 550 °C a stanovení
jednotlivých prvků v popelu metodou
ICP/OES.
Prchavá hořlavina
ČSN EN 15148:2010 (nepatří ke zkouškám požadovaným ČSN EN 14961 – 1
až 6)
Princip:
Spalování 7 min bez přístupu vzduchu při teplotě 900 °C ± 10 °C. Nutno použít
kelímek s víčkem.
Vyhodnocení: Úbytek hmotnosti vzorku po odečtení obsahu vody.
Součet prchavé hořlaviny a neprchavé hořlaviny je roven hořlavině vzorku v
daném stavu (100 pouze ve stavu daf).
• Rozdíl oproti uhlí – rozdíl teplot: uhlí při 850 °C, biomasa p ři 900 °C
Prchavá hořlavina (pokračování)
Děkuji za pozornost
RNDr. Alice Kotlánová
Vedoucí Laboratoří a zkušeben
TÜV NORD Czech, s.r.o.
Laboratoře a zkušebny Brno
Olomoucká 7/9
656 66 Brno
tel.: +420 545 110 120, 545 210 625
mobil: +420 724 355 718
fax.: +420 545 211 709
e-mail: [email protected]
www.tuev-nord.cz
www.pelety-biomasa.cz

Podobné dokumenty

Centrum materiálového výzkumu na FCH VUT v Brně

Centrum materiálového výzkumu na FCH VUT v Brně Další spojený systém představuje vysokoteplotní dilatometr v kombinaci s TMADTA-TGA umožňující studovat chemické, fázové, objemové a mechanické změny materiálů. Zařízení je konstruováno pro měření ...

Více

Michael Pohořelý, Michal Jeremiáš, Josef Kočica

Michael Pohořelý, Michal Jeremiáš, Josef Kočica Voda kapilárně vázaná se dělí na hrubou, hygroskopickou a okludovanou. Volným vysycháním na vzduchu ztrácejí paliva postupně vodu kapilární až po určitou mez. Uvolněné množství vody je hrubá voda a...

Více

2. Hlavní skupiny rostlin chráněné Úmluvou CITES

2. Hlavní skupiny rostlin chráněné Úmluvou CITES výrobek obsahuje, a tedy podléhá kontrole podle úmluvy CITES. V seznamech druhů v přílohách mohou být vysvětlivky/ upřesnění, na které části a odvozeniny daného druhu se úmluva vztahuje. Například ...

Více

80 procent teenagerů má problém s pletí: Co jim poradit

80 procent teenagerů má problém s pletí: Co jim poradit Mazové žlázy v pleti dívek rovněž reagují na androgeny, které však mají v daleko menším množství. Proto mají často výrazněji mastnou pleť a rozšířené póry v centru obličeje, kde je množství mazovýc...

Více