Holzbrennstoffe - Axpo-Holz

Brennstofftechnische Eigenschaften
Um Ascheschmelzversuche durchführen zu können, ist es zunächst erforderlich, Asche
herzustellen. Für Biomassebrennstoffe wurde eine spezielle Methode zur Bestimmung des
Aschegehalts entwickelt (CEN/TS 14775). Bei der Veraschung wird die Ofentemperatur mit
einem Temperaturanstieg von 5 Kelvin pro Minute auf 250°C gesteigert. Diese
Temperaturstufe wird für 60 Minuten gehalten, damit die flüchtigen Stoffe aus der Probe
entweichen können. Anschliessend wird die Temperatur weiter mit 5 Kelvin pro Minute bis
zur Maximaltemperatur von 550°C angehoben, welche dann für 120 Minuten gehalten wird.
Das in der Vergangenheit angewandte DIN-Verfahren (DIN 51719), das zur Bestimmung des
Aschegehalts von Steinkohle, Koks, Braunkohle und Holzkohle erarbeitet wurde, schreibt
eine deutlich höhere Veraschungstemperatur von 815°C vor. Bei dieser Temperatur
verbrennt jedoch die Mehrzahl der Biomassebrennstoffe spontan mit Flammenbildung.
Zudem versintert Strohasche bei einer Ofentemperatur von 850°C bereits in der
Keramikschale und ist dann für eine weitere Untersuchung nicht mehr brauchbar. Die
Herstellung der Asche nach dem neuen CEN-Verfahren ist geeigneter, da die Asche weniger
durch eine Verbrennung sondern vielmehr in einem Pyrolyseprozess entsteht. Dadurch
treten keine Ascheverluste durch das Entweichen von flüchtigen Alkalichloriden oder infolge
der CO2–Freisetzung aus Carbonaten auf. Aufgrund dieser Verluste werden mit dem DIN-
Verfahren zumeist zu geringe Aschegehalte gemessen. Darüber hinaus reagieren die bei
850°C hergestellten Aschen unempfindlicher auf Temperatur, während die bei 550°C
hergestellten Aschen wegen der stark erhöhten Kalium- und Siliciumgehalte und einem
geringeren Calciumgehalt bereits bei tieferen Temperaturen zu sintern und zu erweichen
beginnen.
In Tabelle 6 sind die Anteile der chemischen Elemente in Fichten-, Gras und Strohasche
aufgelistet, die bei 550°C verascht wurden. Fichtenasche hat einen sehr hohen
Calciumgehalt, hingegen ist der Anteil an Natrium und Kalium gering. Dies wird sich in einer
hohen Schmelztemperatur für diese Asche widerspiegeln. Bei Gras- und Strohasche ist der
Anteil an Kalium sehr hoch, der Anteil an Calcium dagegen niedriger als bei Fichtenasche.
Entsprechend niedriger wird der Schmelzpunkt der Gras- und Strohaschen sein.
Tabelle 6 Chemische Zusammensetzung von Brennstoffaschen in g/kg Asche
Na K Mg Ca Cl Si P
Fichte 1.6 36.0 30.4 213.6 0.3 21.0 7.1
Gras 2.7 125.0 14.9 62.0 16.6 154.0 29.0
Stroh 7.6 133.5 9.1 46.5 3.1 255.0 15.6
Zur Bestimmung des Ascheschmelzverhaltens wird die Asche zu einem Probekörper
verpresst, der die Form eines aufrecht stehenden Zylinders mit einer Höhe von 3 bis 5 mm
Dr.-Ing. Markus Franz | Holzbrennstoffe 21