P ARTIKELSAMMANSÄTTNING

Fin partikelfraktion (< 1 µm, impaktorprovtagning)

De fina partiklarnas sammansättning dominerades av askbildande oorganiska element och syre. Vid groteldning dominerades de fina partiklarna av K, Cl och S (förutom O), se figur 18. Identifierade faser med XRD var KCl och K2SO4 (tabell 9). Vid inblandning av samtliga bränsleadditiv/sameldningsbränslen i grot ökar S/Cl förhållandet hos den bildade finmoden. Detta framgår också från XRD analyserna där mängden svavelinnehållande faser dominerar gentemot KCl (se tabell 9). Vid den högre inblandningsgraden av drank i grot återfinns ingen Cl i de fina partiklarna och inga klorinnehållande faser kunde detekteras med XRD.

Vid halmeldning domineras även här de fina partiklarna av K, Cl och S (förutom O), se figur 18. Även vid inblandning av samtliga bränsleadditiv/sameldningsbränslen i halm ökar S/Cl förhållandet hos den bildade finmoden. Detta framgår också från XRD analyserna där mängden svavelinnehållande faser dominerar gentemot KCl (se tabell 10). Vid hög inblandning av fosforsyra i halm2 (P/K 2.2) återfinns även P i höga koncentrationer i finmoden och i detta försök återfanns inget Cl i de fina partiklarna.

Kemisk analys har inte gått att utföra på halm-drankmix p g a tidig bäddefluidisering och på halm2-fosforsyra (P/K=1.5) p g a liten mängd finmod på impaktorplattorna.

XRD analys har heller inte gått att genomföra på halm2-fosforsyra (P/K=2.2) av samma anledning. Vid inblandning av den svavelrika dranken i salix reducerades klor koncentrationen i de fina partiklarna kraftigt (se figur 18 och tabell 11). Vid ren rötslamseldning var mängden samplade fina partiklar i impaktorn för låg för att kunna utföra kemiska analyser.

0 Grot Rötslam 3% (P/K 0.9)

0

Figur 18. Elementarsammansättning (medelvärde +/- stdav) på Al-, C- och O –fri bas (mol-%) för fina partiklar (impaktorsteg nr 4, GMD 0.19 µm, eller nr 5, GMD 0.32 µm) vid fluidbäddsförbränning av grot/grotmixar (ovan), halm/halmmixar (mitten) samt salix/salixmixar (nedre).

Figure 18. Elemental distribution (average value +/- stdev) on Al-, C- och O–free basis

(mole-%) of the fine mode particles (e.g. impactor stage 4, GMD 0.19 µm, or stage 5, GMD 0.32 µm) sampled during fluid bed combustion of logging residues/logging resides mixtures (upper), wheat straw/wheat straw mixtures (upper middle) and willow/willow mixture (lower).

32

Grov partikelfraktion (3.3-8.7 µm, impaktorprovtagning)

Den grövre partikelfraktionen innehöll (förutom O) främst elementen Ca, Si, K, Mg och P för alla grot/grotmixar (figur 19). Vid inblandning av drank återfanns även S i relativt höga koncentrationer och vid inblandning av slam också S samt även Fe och Al. P koncentrationen ökar generellt med ökande P innehåll i bränslemixen. Identifierade faser med XRD i denna partikelfraktion var vid ren groteldning främst Apatit, Ca-Mg- och Mg-silikat samt CaO/CaCO3 och MgO (se tabell 9). Vid låg drank inblandning kunde även CaSO4 och K2SO4 detekteras medan vid hög drankinblandning kunde endast CaSO4 och Mg-silikat detekteras. I det senare fallet förmodas det P som analyserats semikvantitativt med SEM/EDS föreligga i amorft/glasartat tillstånd.

Påpekas bör att man med XRD endast kan identifiera kristallina faser, medan föreningar som föreligger i amorf (icke-kristallin) form inte kan identifieras. Vid inblandning av slam och fosforsyra observerades även stor andel CaSO4 förutom de faser som identifierats för ren grot. Vid ren slameldning återfinns främst elementen Ca, Fe, Si och P (förutom O) i den grövre patrikelfraktionen. Identifierade faser i grovmoden från ren slameldning var främst sandmineral (kvarts, albit, mikroklin), zeoliter, CaSO4, K2SO4

och Fe2O3 (se tabell 11).

Vid ren halmeldning återfinns främst elementen Si, K och Ca (förutom O) i den grövre partikelfraktionen (figur 19). Detekterade faser med XRD är K2SO4, KCl och Apatit (tabell 10). Vid inblandning av fosforsyra och drank ökar P koncentrationen och i det senare fallet sjunker Ca koncentrationen kraftigt i de grövre partiklarna. Vid försök med fosforsyra inblandning har Ca-K-fosfater identifierats i relativt höga koncentrationer.

Vid de kompletterande halmförsöken kunde ej kemiska analyser utföras på grovmoden då mängden samplade partiklar var för låg.

Vid ren salixeldning dominerar elementen Ca, P, K och Mg (förutom O) den grövre partikelfraktionen och identifierade faser är främst Apatit, Ca-Mg-Silikat, CaCO3 och MgO. Vid inblandning av drank i salix återfinns mycket lite material inom det grövre partikelintervallet från impaktorprovtagningen varvid kemiska analyser inte kunnat genomföras.

0 Grot Rötslam 3% (P/K 0.9) Rötslam Halm Rötslam 9% (P/K=0.5) skilda bränslepartiklar

Figur 19. Elementarsammansättning (medelvärde +/- stdav) på C- och O –fri bas (mol-%) för grova partiklar (impaktorsteg nr 10, GMD 3.3 µm eller nr 12, GMD 8.7 µm) vid fluidbäddsförbränning av grot/grotmixar (ovan) och halm/halmmixar (nedan).

Figure 19. Elemental distribution (average value +/- stdev) on C- och O–free basis (mole-%) of the fine mode particles (e.g. impactor stage 10, GMD 3.3 µm, or stage12, GMD 8.7 µm) sampled during fluid bed combustion of logging residues/logging resides mixtures (upper) and wheat straw/wheat straw mixtures (lower).

Cyklonaska (> 8-10 µm)

34

Den största andelen grova partiklarna (> 1 µm) återfanns i anläggningens cyklonaska.

Cyklonen var placerad i rökgasstråket före partikelprovtagningen. Cyklonaskan innehöll (förutom O) främst elementen Ca, Si, K, Mg och P för alla grot/grotmixar (figur 20) och hade relativt lik elementarsammansättning som partiklarna i storleksordningen 3.3-8.7 µm (från impaktorprovtagningen). Vid inblandning av drank och slam återfanns även S i relativt höga koncentrationer i cyklonskan. P-koncentrationen ökar generellt med ökande P innehåll i bränslemixen. Identifierade faser med XRD i denna askfraktion var främst förutom typiska sandmineral, CaO/CaCO3, Apatite, Ca-Mg-silikat vid ren groteldning samt CaO/CaCO3 och MgO (se tabell 9). Vid inblandning av de högre inblandningsgraderna (vid P/K=0.9 i bränslemixen) av drank och fosforsyra kunde förutom de faser som identifierats för ren grot även K-Ca-fosfat identifieras. Vid ren slameldning återfinns främst elementen Fe, Si, P och Ca (förutom O) i cyklonaskan.

Identifierade faser i cyklonaskan från ren slameldning var främst sandmineraler (kvarts, albite, mikroklin), zeoliter, CaSO4, K2SO4 och Fe2O3 (se tabell 11).

Vid samtliga försök med halm/halmmixar återfanns höga koncentrationer av K och Si i cyklonaskan (förutom O). Vid inblandning av drank och fosforsyra ökade P-koncentrationen i askfraktionen markant särskilt vid de höga inblandningsgraderna (figur 20). Identifierade faser vid ren halmeldning var K2SO4, KCl och Apatit (tabell 10). Vid inblandning av drank och vi de lägre inblandningsgraderna av fosforsyra kunde även relativt höga koncentrationer av K-Ca-fosfater detekteras och vid de högre inblandningsgraderna av fosforsyra till halm kunde väldigt höga halter av Ca- och K-fosfat detekteras emedan K2SO4 och KCl ej återfanns i provet.

Tabell 9. Identifierade faser (vikts-%) med XRD i uttagna partikel- och askprov från förbränningsförsök i fluidbädd med grot/grotmixar. Denna tabell återfinns också i Bilaga A.

Table 9. Identified phases (weight-%) with XRD in particle- and ash samples from combustion experiments in the fluidized bed with logging residues/logging residues mixtures.This table could also be found in Appendix A.

Grot Grot Drank 5% (P/K=0.5) Grot Drank 40% (P/K=0.9) Grot Rötslam 3% (P/K=0.9) Grot Fosforsyra (P/K=0.5) Grot Fosforsyra (P/K=0.9) Cykl IFM IGM BSL BSV Cykl IFM IGM BSL BSV Cykl IFM IGM BSL BSV Cykl IFM IGM BSL BSV Cykl IFM IGM BSL BSV Cykl IFM IGM BSL BSV

n.a. n.a.

Ca3(PO4)2 (whitlockite) 16 9 16 6

CaK2P2O7 13 8 6 7 11 4

MgSiO3 (enstatite) 10 15 8 16 6

CaMg(SiO3)2 (diopside) 10 6 10

Ca2SiO4 n.a.=ej analyserat IFM= Fina partiklar (0.19-0.32 um) BSL=Beläggningar på sondring-läsida

Cykl= Cyklonaska IGM= Grova partiklar (3.3-8.7 um) BSV=Beläggningar på sondring-vindsida

0 Grot Rötslam 3% (P/K 0.9) Rötslam

Figur 20. Elementarsammansättning (medelvärde +/- stdav) på C- och O –fri bas (mol-%) för cyklonaskan vid förbränning i fluidbädd av grot/grotmixar (ovan) och halm/halmmixar (nedan).

Figure 20. Elemental distribution (average value +/- stdev) on C- och O–free basis (mole-%) of the cyclone ash sampled during fluidized bed combustion of logging residues/logging resides mixtures (upper) and wheat straw/wheat straw mixtures (lower).

36

Tabell 10. Identifierade faser (vikts-%) med XRD i uttagna partikel- och askprov från

förbränningsförsök i fluidbädd med halm/halmmixar. Denna tabell återfinns också i Bilaga A.

Table 10. Identified phases (weight-%) with XRD in particle- and ash samples from combustion experiments in the fluidized bed with wheat straw/wheat straw mixtures. This table could also be found in Appendix A.

Halm Halm Drank 50% (P/K=0.5) Halm Rötslam 9% (P/K=0.5) Halm Rötslam 9% (P/K=0.5) (sk. br. part.) Cykl IFM IGM BSL BSV Cykl IFM IGM BSL BSV Cykl IFM IGM BSL BSV Cykl IFM IGM BSL BSV

n.a. n.a. n.a. n.a. n.a.

Ca5(PO4)3(OH) (apathite 18 17 15 14

Ca3(PO4)2 (whitlockite) 8 19 11

CaK2P2O7 26 6 19

Fe2O3 (hematite/ 22 6 5

maghemite)

SUM 100 100 100 0 0 101 0 0 100 100 100 100 0 100 99 90 100 100 100 99

Halm Fosforsyra (P/K=0.5) Halm2 Fosforsyra (P/K=1.1) Halm2 Fosforsyra (P/K=1.5) Halm2 Fosforsyra (P/K=2.2) Cykl IFM IGM BSL BSV Cykl IFM IGM BSL BSV Cykl IFM IGM BSL BSV Cykl IFM IGM BSL BSV

n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a.

SiO2 (kvarts) 5 8 3 1 10 6 7

SiO2 (cristobalite) 11* 8* 21* 21* 18*

NaAlSi3O8 (albite) 17

K3Na(SO4)2 (aphtialite) 4 11 3

Ca2K2(SO4)3

KCl (sylvite) 17 40 18 65 30 3 39 65 3

Ca5(PO4)3(OH) (apathite

Ca3(PO4)2 (whitlockite) 12 2 10 9

CaK2P2O7 32 31 25 50 9 8 37 67 29 81 65 85

* Osäkert IFM= Fina partiklar (0.19-0.32 um) BSL=Beläggningar på sondring-läsida Cykl= Cyklonaska IGM= Grova partiklar (3.3-8.7 um) BSV=Beläggningar på sondring-vindsida n.a.=ej analyserat

Tabell 11. Identifierade faser med XRD (vikts-%) i uttagna partikel- och askprov från

förbränningsförsök i fluidbädden med salix/salixmixar. Denna tabell återfinns också i Bilaga A.

Table 11. Identified phases with XRD (weight-%) in particle- and ash samples from combustion experiments in the fluidized bed with willow/willow mixtures. This table could also be found in Appendix A.

Salix Salix Drank 50% (P/K=0.9) Rötslam

Cykl IFM IGM BSL BSV Cykl IFM IGM BSL BSV Cykl IFM IGM BSL BSV

n.a. n.a. n.a. n.a. n.a. n.a.

SiO2 (kvarts) 5 2 9 6 7

NaAlSi3O8 (albite) 2 3 4

KAlSi3O8 (microkline) 13 6 11 12

Zeolit Chabazite* 9 12 8*

Zeolit Natrolite* 5 14 8*

CaO (lime)

CaCO3 (calcite) 22

MgO (periclase) 8 4

CaSO4 (anhydrite) 12 7 7 12 8

K2SO4 (arcanite) 33 8 83 85 7 7 8

K3Na(SO4)2 (aphtialite) 3 17 15 13 2

Ca2K2(SO4)3

KCl (sylvite) 67 5

Ca5(PO4)3(OH) (apathite 29 6

Ca3(PO4)2 (whitlockite) 4 9 1

CaK2P2O7 8 26 7

CaKPO4 4

MgKPO4 28

K4P2O8

Ca3Mg(SiO4)2 (merwinite) 29 6 3

Ca2MgSi2O7 (åkermanite)

Fe2O3 (hematite/ 37 29 32 34

maghemite)

SUM 0 100 101 0 0 100 100 0 100 99 92 0 100 0 57

n.a.=ej analyserat IFM= Fina partiklar (0.19-0.32 um) BSL=Beläggningar på sondring-läsida Cykl= Cyklonaska IGM= Grova partiklar (3.3-8.7 um) BSV=Beläggningar på sondring-vindsida

* Osäkert