2. Properties of biomass and coal a

2. Properties of biomass and coal ash
Typical Upper Silesian coal with medium fouling
inclination has been chosen as a basic fuel. Three kinds of
biomass with various ash properties have been taken into
consideration: straw, wood and dried sewage sludge

(Table 1). Chemical constitutions (given in the form of
oxides) of the mineral matter of biomasses according to
[1–4] and of coal are presented in Table 2. For
characterizing the ash fouling tendency, the base-to-acid
(B/A) ratio is often used:
B=AZ
Fe2O3CCaOCMgOCNa2OCK2OCP2O5
SiO2CAl2O3CTiO2
(1)
This formula has been introduced for fossil fuels with
very low phosphorus content, which therefore is not
represented in Eq. (1). The influence of this element on
the ash fouling properties is not recognized in adequate
degree. Many publications (for instance [4–7]) confirm that
increased P2O5 content aggravates the fouling tendency of
the fly ash. Therefore, for taking into account this influence,
it seems to be justified to place the P2O5 content in the
numerator of the formula (1) [8].
The dominant feature of wood ash is its very high amount
of calcium and also higher than in coal amount of potassium
in the absence of sulfur. Such characteristic indicates that
the melting temperature of ash of this kind will be high and
even on radiation boiler surfaces the deposits will be loose.
However, blending wood with coal (or other sulfurcontaining
fuels) may produce minerals with much higher
fouling and sintering tendency.
Straw ash is composed mainly of silica and potassium.
The amounts of calcium and phosphorus are lower than in
the wood, although higher in comparison with the mineral
part of coal. The level of chlorine in straw depends on soil
conditions and can reach ClrZ0.5%, what in turn may result
in significantly higher chlorine amount in the ash. Strong
fouling tendency of chlorine compounds leads to increased
amount of this element in the convection surfaces deposits.
In the superheater area, the deposits are strongly corrosive,
creating in this way an additive layer deteriorating the heat
transfer. Paradoxically, co-firing of straw with sulfur
containing fuels can decrease the corrosion, because tight
layer of K2SO4 may protect the tube. When the Sr/Clr molar
ratio is higher then 4.0, the fuel can be regarded as noncorrosive
by Sr/Clr!2.0 the corrosion of superheaters
occurs almost inevitably [9].
Protective effect of sulphates does not always occur,
which proves that this phenomenon may also depend on
other parameters. Investigations confirm, for example, the
corrosion in molten salts (most commonly alkali chlorides
and sulphates), attacking the metal surface in temperatures
lower than the evaporation temperature of those salts. In
[10], the multiphase diagram has been presented showing
that by sulphatation of chlorides the mixtures with lowered
melting temperatures may be created, which subsequently
are able to create eutectics with the tube material.
If the catalytic effect of deposits and metal oxides
covering the tube is leading to enhanced oxidation of SO2 to
SO3, the sodium and potassium pyrosulphates and trisulphates
may be formed. In the temperatures exceeding
550 8C (and in the case of the mixtures of sodium and
potassium trisulphates above 480 8C [2,11]), these species
can react with protective layer of oxides. Molten phases may
be found even on evaporator and economizer tubes because,
for example, Na2S2O7 can exist in molten state at 398 8C. In
the extensive full-scale investigations presented in [12], a
superheater corrosion induced by molten sulphates was
observed when co-firing straw (thermal fraction 20%) with
coal. The oxygen content in the flue gas is of primary
importance for the corrosion process—in oxidizing conditions,
the damaged oxide layers may be rebuilt, giving
adequate anticorrosive protection [13]. Therefore, the
occurrence of reduction atmosphere in the area of superheaters
(which can take place by low-NOx combustion)
strongly increases the risk of corrosion [14]. It is also
possible that in the close vicinity of the fouled tube, the
reduction conditions occur even though an excess of oxygen
is present in the flue gas. Such situation is possible when the
deposit of molten chloride prevents oxygen from reaching
the metal surface. During sulphatation of these chlorides,
the gaseous chlorine is generated subsequently attacking the
tube [15].
During co-combustion of significant amounts of biomass
in power boilers, one must reckon that corrosion phenomena
similar to those, which have been observed so far rather in
the municipal waste incinerators, may occur. Moreover,
corrosion processes in power boilers may have even more
severe consequences because the steam temperatures (and
also the temperatures of tube walls) are usually higher.
Chemical constitution of the mineral part of the sludge
can vary in wide range, but always its fouling tendency is
stronger than that of coal. In comparison with coal, the
sludge includes much more iron, phosphorus and sodium.
Taking into account high ash content of sludge, the
influence of its co-combustion can appear just by relatively
low thermal fraction in the fuel.
Analyzed additional fuels are characterized by higher
(than coal ash) values of B/A ratio, which is a rather
disadvantageous property in boiler operation.
In order to show the influence of cofiring biomass with
the bituminous coal on the fly ash properties, the
calculations using data shown in Tables 1 and 2 have been
carried out. Proportions of both (basic and additional) fuels
burnt in the furnace have been described by means of the
thermal fraction of the biomass

where m_ is the mass flow (kg/h) (index B for basic fuel, D
for additional fuel, respectively).
The following values of thermal fractions were assumed
in the present work: ZDZ0.02, 0.05, 0.1 and 0.2. Similarly,
mass fractions of the biofuel may be expressed by
and have been also calculated.
The chemical constitutions for the above-mentioned
thermal and mass fractions, as well as B/A values related to
them have been placed in Table 3.
The calculation results show that the co-combustion of
dried sewage sludge has the greatest influence on the
chemical constitution and therefore the properties of fly ash.
It is a consequence of low heating value of the sludge
(thermal fraction much lower then the mass one) and high
amount of ash.

Wyniki (polski) 1:

2. właściwości biomasy i węgla AshTypowe Górnośląski węgla z średnim zakleszczenianachylenie została wybrana jako podstawowe paliwo. Trzy rodzaje zuwzględniono biomasy o różnych właściwościach popiołuuwagę: słoma, drewno i wysuszone osady ściekowe(Tabela 1). Chemiczne Konstytucji (podane w formietlenków) substancji mineralnych z biomasy zgodnie[1-4] i węgla są przedstawione w tabeli 2. DlaCharakteryzując popiół zakleszczenia tendencja, podstawy do kwasu(B /) stosunek jest często używane:B = AZFe2O3CCaOCMgOCNa2OCK2OCP2O5SiO2CAl2O3CTiO2(1)Ta formuła została wprowadzona dla paliw kopalnych zzawartość fosforu bardzo niski, który w związku z tym nie jestreprezentowane w Eq. (1). Wpływ tego pierwiastka napopiół zakleszczenia właściwości nie jest rozpoznawany w odpowiedniestopień. Wiele publikacji (na przykład [4-7]) potwierdzają, żezwiększona zawartość P2O5 pogarsza zabrudzenia tendencjapopioły. W związku z tym dla biorąc pod uwagę ten wpływ,wydaje się uzasadnione, aby umieścić zawartość P2O5liczniku wzoru (1) [8].Dominantą popiołu drzewnego jest jego bardzo wysoka kwotawapnia, a także wyższe niż w ilości węgla z potasuw przypadku braku siarki. Dobrana wskazuje, żetemperatura topnienia popiołu tego rodzaju będzie wysoka inawet na promieniowanie powierzchni kotła depozyty będą luźne.Jednak mieszanie drewna z węgla (lub innych sulfurcontainingpaliw) może produkować minerałów z dużo wyższymzakleszczenia i spiekania tendencja.Słoma popiół składa się głównie z krzemionki i potasu.Ilości wapnia i fosforu są niższe niż wdrewno, chociaż wyższa w porównaniu z mineralnychczęść węgla. Poziom chloru w słomy zależy od glebywarunki i mogą dotrzeć do ClrZ0.5%, co z kolei może powodowaćw znacznie większej ilości chloru w popiół. Strongzabrudzenia tendencja chloru związków prowadzi do wzrosłailość tego pierwiastka w depozyty powierzchni konwekcyjnych.W obszarze przegrzewacza depozyty są silnie korozyjnych,tworząc w ten sposób warstwy dodatku pogarsza się ciepłatransferu. Paradoksalnie, wspólnie wypalanie słomy z siarkizawierające paliw można zmniejszyć korozji, bo mocnowarstwa K2SO4 może chronić rury. Gdy Sr/Clr zęba trzonowegowskaźnik jest wyższy, a następnie 4.0, paliwa mogą być traktowane jako nierdzewnychprzez Sr/Clr! 2.0 korozji Paronagrzewaczewystępuje prawie nieuchronnie [9].Ochronne działanie siarczanów nie zawsze występuje,co dowodzi, że to zjawisko może również zależećinne parametry. Badania potwierdzają, na przykład,korozję w stopionej soli (najczęściej alkalicznych chlorkii siarczany), atakuje powierzchni metali w temperaturachniższa temperatura parowania tych soli. W[10], wielofazowych, który został przedstawiony schemat pokazanoże przez sulphatation chlorków mieszanki z obniżonatemperaturach topnienia mogą być tworzone, które następniesą w stanie stworzyć eutectics na materiale rury.Jeśli efekt katalityczny depozytów i tlenków metaliobejmujące rury prowadzi do zwiększenia utleniania SO2 doSO3, pyrosulphates sodu i potasu i trisulphatesmogą być tworzone. W temperaturach powyżej8 c 550 (a w przypadku mieszaniny sodu itrisulphates potasu powyżej 480 8 c [2,11]), te gatunkimoże reagować z ochronną warstwą tlenków. Stopionego fazy możemożna znaleźć nawet na parownik i ekonomizer rury, ponieważ,na przykład Na2S2O7 może istnieć w stanie stopionym w 398 8C. Wszeroko zakrojone badania skalę przedstawionych w [12],był przegrzewacza korozji wywołanej przez stopionego siarczanyobserwowane podczas współpracy wypalanie słomy (termiczne frakcji 20%) zwęgla. Zawartość tlenu w gazach spalinowych jest podstawowymznaczenie dla procesu korozji — w warunkach, utleniającychwarstwy tlenku uszkodzony może zostać odbudowany, dającodpowiednia ochrona antykorozyjna [13]. W związku z tymwystępowania atmosferę redukcji w obszarze Paronagrzewacze(który może odbywać się przez spalanie niskiej emisji NOx)zdecydowanie zwiększa ryzyko wystąpienia korozji [14]. Jest to równieżmożliwe że w bliskim sąsiedztwie zanieczyszczona rury,występują warunki, redukcja nawet nadmiar tlenujest obecne w spalinach. Taka sytuacja jest możliwadepozyt stopionego chlorku uniemożliwia dotarcie tlenupowierzchni metalowych. Podczas sulphatation te chlorków,gazowy chlor jest generowany, następnie atakujerury [15].Trakcie współspalania znacznych ilości biomasyw Kotły elektryczne, musi liczyć że korozja zjawiskpodobne do tych, które mam obserwowano dotąd raczej wkomunalnych spalarnie odpadów, może wystąpić. Ponadto,procesy korozyjne w Kotły elektryczne mogą mieć nawet więcejpoważne konsekwencje bo temperatury pary (irównież temperatury ścianki rury) są zwykle wyższe.Składu chemicznego minerałów część osadumogą się różnić w szerokim zakresie, ale zawsze jest jego zabrudzenia tendencjasilniejszy niż węgiel. W porównaniu z węglaosad zawiera znacznie więcej żelaza, fosforu i sodu.Uwzględnieniem zawartości popiołu wysoki rachunek osadu,wpływ jego współspalania mogą pojawiać się tylko przez stosunkowoniskie termicznej frakcji w paliwie. Analizowane paliw dodatkowe charakteryzują się wyższym(niż popiołu z węgla) wartości B / współczynnik, który jest raczejniekorzystne właściwości w eksploatacji kotła.Aby pokazać wpływ Współspalania biomasy zWęgiel bitumiczny właściwości popiołów,obliczenia za pomocą dane przedstawione w tabelach 1 i 2 zostałyprzeprowadzone. Proporcje paliw zarówno (podstawowe i dodatkowe)spalony w piecu zostały opisane przeztermiczne frakcji biomasygdzie Harold jest przepływ masy (kg/h) (indeks B dla podstawowego paliwa, Ddla dodatkowego paliwa, odpowiednio).Wartości cieplnej frakcji zostały przejętew chwili obecnej pracy: ZDZ0.02, 0,05, 0,1 i 0,2. Podobnie,masy frakcji biopaliw może być wyrażony przezi również zostały obliczone. Chemiczne Konstytucje dla wyżej wymienionychtermiczne i masy frakcji, a także B / wartości związane zich zostały umieszczone w tabeli 3.Wyniki obliczenia pokazują, że Współspalania zwysuszone osady ściekowe ma największy wpływskładu chemicznego i dlatego właściwości popiołów.Jest to konsekwencją niskiej wartości osadu(termiczne frakcji znacznie niższe to masa jednego) i wysokiilość popiołu.

Wyniki (polski) 2:

2. Właściwości biomasy i popiołu węglowego
Typowy kopalń śląskich z średnim zabroniony
nachylenia została wybrana jako podstawowe paliwo. Trzy rodzaje
biomasy o różnych właściwościach popiołu zostały wzięte pod
uwagę: słomy, drewna i suszonych osadów ściekowych (Tabela 1). Konstytucji chemiczne (podane w postaci tlenków) substancji mineralnej biomasy według [1-4], a węgla przedstawiono w tabeli 2. Dla scharakteryzowania lotne zanieczyszczania tendencję kwasu bazowej do (B / A) Stosunek ten jest często stosowany: B = AZ Fe2O3CCaOCMgOCNa2OCK2OCP2O5 SiO2CAl2O3CTiO2 (1) Wzór ten został wprowadzony do paliw kopalnych bardzo niskiej zawartości fosforu, które w związku z tym nie jest reprezentowany w równaniu. (1). Wpływ tego elementu w popiele skłonność do zamulania nie ujmuje się w odpowiednim stopniu. Wiele publikacji (na przykład [4-7]) potwierdzają, że zwiększona zawartość P2O5 pogarsza tendencja do zamulania popiołu lotnego. Dlatego też, dla uwzględnienia tego wpływu, wydaje się uzasadnione, aby umieścić zawartość P2O5 w liczniku o wzorze (1) [8]. dominantą jesionu jest jego bardzo wysoka zawartość wapnia a także większa niż Ilość węgla potasu w nieobecności siarki. Taka charakterystyka wykazuje, że temperatura topnienia popiołu tego rodzaju będzie wysoka, a nawet na powierzchni promieniowanie kocioł będzie depozytów luźne. Jednak mieszanie drewna z węgla (lub innych sulfurcontaining paliw) może powodować minerały ze znacznie większym zanieczyszczeniu i tendencji do spiekania. Popiół słomy składa się głównie z dwutlenku krzemu i potasu. Ilości wapnia i fosforu są niższe niż w drewnie, chociaż wyższe w porównaniu z mineralną część węgla. Poziom chloru w glebie słomy zależy od warunków i może osiągnąć ClrZ0.5%, co z kolei może doprowadzić do znacznie większej ilości chloru w popiele. Silne zanieczyszczenia tendencja związków chloru prowadzi do zwiększenia ilości tego pierwiastka w osadach powierzchniach konwekcyjnych. W obszarze przegrzewacza, depozyty są silnie żrące, tworząc w ten sposób warstwę dodatku pogarsza ciepła transferu. Paradoksalnie, współspalanie słomy z siarki paliw zawierających może zmniejszyć korozję, ponieważ mocno warstwa K2SO4 może chronić rurę. Gdy Sr / Clr molowy stosunek jest wyższy niż 4,0, paliwo może być uważany za nierdzewnych SR / clr! 2,0 korozji przegrzewaczy następuje w sposób nieunikniony [9]. Ochronny wpływ siarczanów nie zawsze występuje, co świadczy o tym zjawisku może również zależeć od innych parametrów. Badania potwierdzają, na przykład korozja stopionych soli (najczęściej chlorki metali alkalicznych i siarczany) atakują powierzchnię metalu w temperaturze niższej niż temperatura parowania tych soli. W [10], schemat wielofazowy przedstawiono pokazując , że siarczanowania chlorków mieszaniny z obniżonych temperaturach topienia mogą być tworzone, które następnie są w stanie stworzyć eutektyki z materiału rury. Jeśli efekt katalityczny depozytów i tlenków metali obejmujących Rura prowadzi do zwiększenia utleniania SO2 do SO3, że pyrosulphates sodu i potasu oraz trisulphates mogą być tworzone. W temperaturach powyżej 550 8C (w przypadku mieszanin sodowe i potasowe trisulphates powyżej 480 8C [2,11]), te gatunki mogą reagować z powłoką ochronną tlenków. Fazy ​​stopione, można znaleźć również w parowniku i ekonomizerem rurek, bo na przykład Na2S2O7 może występować w stanie stopionym w 398 8C. W szeroko zakrojonych badań w pełnej skali przedstawionych w [12], zostało wywołane przez korozję przegrzewacza stopionych siarczanów przestrzegane podczas współspalania słomy (frakcja cieplna 20%) z węgla. Zawartość tlenu w gazach spalinowych jest zasadnicze znaczenie dla procesu korozji w warunkach utleniających, uszkodzone warstwy tlenków mogą zostać odtworzone, co daje odpowiednią ochronę antykorozyjną [13]. Dlatego też wystąpienie atmosfery redukcyjnej w obszarze przegrzewaczy (co może mieć miejsce w wyniku spalania o niskiej emisji NOx) silnie wzrasta ryzyko korozji [14]. Jest również możliwe, że w bliskim sąsiedztwie zanieczyszczonych przewód, warunki redukcji wystąpić nawet nadmiar tlenu jest obecny w gazie spalinowym. Taka sytuacja jest możliwa, gdy depozyt stopionego chlorku zapobiega tlenu z dotarciem do powierzchni metalu. Podczas siarczanowania tych chlorków, chloru gazowego jest generowany następnie atakuje rurę [15]. W trakcie współspalania znacznej ilości biomasy w kotłach energetycznych, trzeba liczyć się, że zjawiska korozji podobne do tych, które zostały do tej pory, a obserwowane w że spalarnie odpadów komunalnych, mogą wystąpić. Ponadto procesy korozji w kotłach energetycznych może mieć jeszcze bardziej poważne konsekwencje, ponieważ temperatura pary (i także temperatury ścian rurowych) są zwykle wyższe. składu chemicznego części mineralnego szlamu może różnić się w szerokim zakresie, ale zawsze skłonność obrastaniem jest silniejsze niż węgiel. W porównaniu z węglem, zawiera dużo więcej osadów żelaza, fosforu i sodu. Biorąc pod uwagę wysoką zawartość popiołu osadów, wpływ jej współspalania może pojawić się stosunkowo niską frakcją cieplnej w paliwie. Analizowane dodatkowe paliwa, charakteryzują się wyższe (niż popiołu z węgla) wartości B / stosunek, co jest raczej nieruchomość niekorzystne pracy kotła. W celu wykazania Współspalanie biomasy wpływy z tej węgla kamiennego na właściwości popiołu, że obliczenia wykorzystujące dane przedstawione w tabelach 1 i 2 zostały przeprowadzone. Proporcje dwóch (podstawowych i dodatkowych paliw) spalane w piecu zostały opisane za pomocą frakcji cieplnej biomasy , gdzie m_ jest strumień masy (kg / h) (wskaźnik B do paliwa podstawowego, D dla paliwa dodatkowego, odpowiednio) . następujące wartości frakcji termicznych przyjęto w niniejszej pracy: ZDZ0.02, 0,05, 0,1 i 0,2. Podobnie, masowe frakcje biopaliwo może być wyrażona przez i zostały również obliczyć. Konstytucji chemicznych dla wyżej wymienionych frakcji termicznych i masowych, jak i B / A wartości związane z nich zostały umieszczone w tabeli 3. Wyniki obliczeń pokazują, że współspalanie suszonych osadów ściekowych ma największy wpływ na skład chemiczny, a więc właściwości popiołów lotnych. Jest to konsekwencją niskiej wartości opałowej osadu (frakcja termiczna znacznie niższe niż jeden) masy i dużej ilości popiołu.

Wyniki (polski) 3:

2. Właściwości biomasy i węgla, popiół
Typowe Górnośląskiego węgla ze średnim faulu
nachylenie zostało wybrane jako podstawowe paliwo. Trzy rodzaje
biomasy z różnych właściwości popiołów zostały wzięte pod
uwagę: słomy, drewna i suszonych osadów ściekowych

(tabela 1). Konstytucje chemicznych (podane w formie
tlenki) materii mineralnej biomasy wg