Biomasse e combustibili solidi

Proprietà specifiche dei combustibili solidi

Quali sono le proprietà del combustibile per la biomassa e come influenzano la combustione?

Le proprietà del combustibile della biomassa, come il tipo di combustibile, le caratteristiche fisiche e la composizione chimica, influenzano l'intero processo di utilizzo della biomassa, inclusi la fornitura di combustibile, il sistema di combustione e le emissioni solide e gassose. La qualità del combustibile della biomassa varia ampiamente a seconda del tipo di biomassa e dei trattamenti pre-trattamento applicati. Ad esempio, il contenuto di umidità del combustibile immesso nel forno può variare dal 25% al 60% in peso (corteccia, sottoprodotti di segheria) o scendere al di sotto del 10% in peso (pellet, residui secchi della lavorazione del legno). Allo stesso modo, le temperature di sinterizzazione delle ceneri dei combustibili da biomassa utilizzati presentano un'ampia gamma (800-1700 °C) e le forme e le dimensioni delle particelle possono essere molteplici. La qualità del combustibile può essere influenzata e migliorata da opportune tecnologie di pretrattamento, ma ciò aumenta i costi.

Ecco alcune proprietà specifiche dei combustibili solidi e come influenzano la combustione:

• Contenuto di umidità: il contenuto di umidità influenza la durata di conservazione, le perdite di sostanza secca, il potere calorifico inferiore, l'autoaccensione e la progettazione dell'impianto.
• Potere calorifico inferiore e potere calorifico superiore: questi influenzano l'utilizzo del combustibile e la progettazione dell'impianto.
• Materiali volatili: i materiali volatili influenzano il comportamento di decomposizione termica.
• Contenuto di ceneri: il contenuto di ceneri influenza le emissioni di polvere, la manipolazione delle ceneri, l'utilizzo/smaltimento delle ceneri e la tecnologia di combustione.
• Comportamento di fusione delle ceneri: il comportamento di fusione delle ceneri influenza la sicurezza operativa, la tecnologia di combustione, il sistema di controllo del processo e i depositi duri.

Il tipo di combustibile influenza il processo di combustione attraverso varie caratteristiche di diversi tipi di combustibile, principalmente per quanto riguarda la composizione del combustibile, il contenuto di volatili/char, il comportamento termico, la densità, la porosità, le dimensioni e l'area superficiale attiva. La biomassa contiene generalmente un alto contenuto di sostanze volatili e un basso contenuto di char rispetto al carbone, il che la rende un combustibile altamente reattivo. Tuttavia, il contenuto di sostanze volatili varia per i diversi combustibili da biomassa e influenza il comportamento termico del combustibile. Anche il comportamento termico di un combustibile è influenzato dalle diverse strutture chimiche e dai legami presenti nei diversi combustibili da biomassa. Ciò si traduce in un comportamento di devolatilizzazione significativamente diverso in funzione della temperatura. Tuttavia, per diverse specie legnose, si può osservare un comportamento termico simile. La densità dei diversi combustibili da biomassa è molto variabile e si può anche trovare una differenza significativa tra legni duri e teneri. I legni duri, come la betulla, hanno una densità maggiore, che influenza il rapporto tra il volume della camera di combustione e l'apporto energetico, nonché le caratteristiche di combustione del combustibile. La porosità del combustibile influenza la reattività (perdita di massa per unità di tempo) del combustibile e quindi il suo comportamento di devolatilizzazione. Le dimensioni del combustibile sono una variabile importante nelle applicazioni di combustione della biomassa su larga scala, soprattutto quando si verifica il trascinamento di particelle di combustibile nei fumi, come nella combustione di combustibile polverizzato. Le particelle di combustibile più piccole avranno bisogno di un tempo di permanenza inferiore nella camera di combustione. Anche l'omogeneità del combustibile è importante: una maggiore omogeneità, che migliora al diminuire delle dimensioni del combustibile, consente un migliore controllo del processo. Infine, l'area superficiale attiva del combustibile influenza la reattività del combustibile.