För att minska koldioxidutsläppen från kalkugnar finns ett växande intresse för att introducera biobaserade bränslen som ett alternativ till fossila bränslen. Naresh Kumar Wagri, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, Umeå universitet, visar i sin avhandling att detta innebär utmaningar på grund av biobränslenas olika kemiska och fysikaliska egenskaper.
"Infiltrationen av askslagg som lägger sig i ugnens skyddande innerväggar är mer omfattande från biobränslen än från kolbränslen på grund av bränslenas olika kemi", förklarar han.
I industriugnar, pannor och förbränningsugnar där högtemperaturprocesser äger rum behövs ett inre skal för att skydda mot de höga temperaturerna och kemiska angreppen. Dessa foder är vanligtvis gjorda av tegelstenar av keramiska material som tål höga temperaturer. Typiska industrier där dessa eldfasta foder används är inom metallurgi, produktion av bränd kalk, cementproduktion, glasproduktion samt olje- och energisektorerna.
Ett problem är att de höga temperaturerna och kemiska interaktionerna i vissa industriella processer gör att de eldfasta materialen bryts ned. Om smält bränsleaska kommer in i de eldfasta materialen genom porer och små sprickor kan korrosion uppstå. När de eldfasta materialen slits ut måste fodret bytas ut, vilket gör att hela processen stängs av i flera dagar. Dessa stopp resulterar i produktionsförluster och dyrt underhåll, inklusive nya fodermaterial.
Kalksten bränns till kalk i kalkugnar vid temperaturer över 1 000°C. Naresh Kumar Wagri har i sitt examensarbete undersökt hur omställningen till biobränslen i kalkproduktionsugnar påverkar fodermaterialet. Det övergripande målet med forskningen är att utveckla kunskap om vad som händer med eldfasta material i kalkugnar när fossila bränslen ersätts med förnybara bränslen.
Biobränslen kan komma från biobaserade avfallsströmmar från industrier eller odlas specifikt för förbränning. Askhalten och egenskaperna hos biobaserade bränslen tenderar dock att vara problematiska ur ett askkemiperspektiv. Innan en ny bränslekälla introduceras är det därför viktigt att undersöka dess potentiella effekter på ugnsfodermaterialet.
Kumar Wagris resultat visar att infiltration av askslagg i fodermaterialet förändrar mikrostrukturen hos eldfasta material, vilket orsakar nedbrytning. Problemet är mer utbrett än när man använder kolbränsle på grund av bränslenas olika kemi.
"Nästa steg kan utvidgas till andra typer av biobränslen och andra kvaliteter av eldfasta material", säger han.
Mer information: Bedömning av biobaserad bränsleaskas effekter på eldfasta Magnesia-material i brännugnar för produktion av bränd kalk. umu.diva-portal.org/smash/get/ … 12372/FULLTEXT01.pdf
Tillhandahålls av Umeå universitet
