Brennstoffkarakterisering og utslipp

Detaljert og nøyaktig karakterisering er særlig viktig for riktig bruk av inhomogen biomasse og biomasse og avfall av lav kvalitet, for å hindre driftsrelaterte problemer, optimalisere konverteringsprosessene og utforme konverteringssystemer.

SINTEF utfører full karakterisering av biomasse og avfall når det gjelder fysiske og kjemiske egenskaper, sammensetning, brennverdi og askerelaterte egenskaper, i henhold til ulike internasjonale og nasjonale standarder. I tillegg har vi unike og avanserte laboratoriefasiliteter for undersøkelse av biomassens og avfallets komplekse nedbryting under ulike forhold, overvåking av produktsammensetning og evaluering av reaksjonskinetiske karakteristika.

Det analytiske utstyret vårt gjør det også mulig å måle både partikkel- og gassutslipp. For gasser gjelder dette hovedkomponenter som frigjøres under termisk konvertering, som CO₂, H₂O, CO, CH₄, H₂ osv., og utslippskomponenter og mellomprodukter som NO_x og NO_x-forløpere (NH₃ og HCN), SOx og SOx-forløpere (H₂S og COS), siloksaner og mange flere. For partikler bruker vi gravimetriske impaktorer som kan separere partikler i størrelsene PM₁₀, PM_2.5 og PM_1.0. I tillegg har vi en elektrisk lavtrykksimpaktor (ELPI) for måling av partikkelkonsentrasjon fordelt på 10 ulike størrelsesfordelinger. ELPI analysatoren kan også opereres gravimetrisk, og innsamlede partikler kan analyseres med hensyn til f.eks. elementsammensetning ved bruk av SEM-EDX.

Vi arbeider innen dissse områdene:

• Nøyaktig vektmåling (ned til µg)
• Kondisjonering og klimatesting av biomasse og avfall under godt kontrollerte lagringsforhold
• Proximate analyse av biomasse og avfall
       -     Fuktinnhold
       -     Innhold av flyktige stoffer (VM)
       -     Innhold av fast karbon (Fix-C)
       -     Askeinnhold

• Ultimate analyse av biomasse og avfall
       -     Karbon (C)
       -     Hydrogen (H)
       -     Svovel (S)
       -     Nitrogen (N)
       -     Oksygen (O) 

• Brennverdi analyse
• Askesammensetning (på element- eller oksidform)
       -     Hovedelementer: Si, Ca, K, Na, P, Al, Mg, S, Fe, Cl 
       -     Sporelementer: Zn, Pb, Ba, Ti, As, Cd, Hg

• Askesmelting og smeltepunkt under inerte, reduserende og oksiderende forhold
• Malbarhet og spesifikk oppmalingsenergi
• Vurdering av partikkelstørrelse og -form
• Omfattende empiriske indekser og beregningsprogram for termisk likevekt for å forutsi askesintring, agglomerering, slagg- og beleggdannelse samt relevant askekjemi
• Vurdering av termisk nedbrytningsoppførsel av biomasse og avfall under godt kontrollerte forhold
       -     Inert, reduserende og oksiderende atmosfære
       -     Atmosfæriske og trykksatte forhold (opptil 50 bar)
       -     Lav og høy oppvarmingshastighet 
       -     Bredt temperaturområde

• Karakterisering av faste produkter, gasser og flytende produkter fra termisk konvertering av biomasse og avfall
• Kinetisk evaluering av et råstoffs termiske nedbrytningsatferd for å få en detaljert forståelse av råstoffets nedbrytningsprosess og mulige alternativer for oppskalering samt implikasjoner
• Måling av gasskonsentrasjoner med Micro-GC, inkludert en spesiell Micro-GC med en Differential Mobility Detector (DMD) for måling av H₂S og COS ved ppb-nivåer
• Måling av gasskonsentrasjoner med flere FTIR-er (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) for kvantifisering av de fleste gasstyper som finnes i avgass, eller syntetiske gasser enten fra forbrennings-, gassifiserings- eller pyrolyseprosesser. Vi har også en metode for måling av siloksanstoffer fra biogassproduksjon

Metoder

Vi har spesialkompetanse i bruk av et bredt utvalg avansert analyseutstyr og -instrumenter for karakterisering av egenskapene til ulike typer biomasse og avfall. Vi har bred erfaring og kunnskap om de termiske konverteringsegenskapene til råstoffer fra skogbruk, landbruk, avfallshåndtering og industri.

Hvorfor velge SINTEF?

SINTEF til byr unike og avanserte laboratoriefasiliteter for karakterisering og evaluering av de termiske nedbrytningsegenskapene til biomasse og avfall. Sammen med både nasjonale og internasjonale industri- og forskningspartnere bruker, utvikler, raffinerer og validerer vi pålitelige og kostnadseffektive metoder for karakterisering av ulike typer biomasse og avfall. Gjennom flere tiår har vi opparbeidet oss kunnskap om råstoffegenskaper, metoder for forbehandling og oppgradering, termiske konverteringsegenskaper og potensielle driftsmessige utfordringer.