Zur Seitenansicht
 

Titelaufnahme

Titel
Characterization of fly ashes from biomass combustion with focus on their utilization / Dipl.-Ing. Dr.techn. Christof Lanzerstorfer
VerfasserLanzerstorfer, Christof
Begutachter / BegutachterinPfeifer, Christoph ; Steenari, Britt-Marie
GutachterPröll, Tobias
ErschienenVienna, May 2016
Umfangvii, 111 Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Dissertation, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Biomasseverbrennung / Flugasche / Verwertung / Charakterisierung
Schlagwörter (EN)biomass combustion / fly ash / utilization / characterization
Schlagwörter (GND)Biomasse / Verbrennung / Flugasche / Biomasse / Flugasche / Schwermetall
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-17198 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Characterization of fly ashes from biomass combustion with focus on their utilization [3.02 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Englisch)

Fly ashes from several biomass combustion plants using various types of biomass as fuel have been investigated in several studies. In three studies the main focus was on the chemical composition and the physical properties of the fly ashes. In another study the flowability of fly ashes from the combustion of forest residues was investigated in detail. The dependence of the concentration of various components on the particle size was investigated for one fly-ash. A two-stage leaching process for the removal of heavy metals from the fly ash was tested on bench scale. In the literature little data on the physical properties of fly ashes from biomass combustion is available. The measured physical properties provide an improved basis for the design of fly ash handling and storage equipment. The results showed that for reliable flowability results shear tests are required. The more easy-to-determine flow indicator angle of repose over-estimated the flowability of the fly ashes in several cases. The particle size was identified as the parameter with the highest influence on the flowability of the fly ashes. In the cyclone fly ash of a forest residue combustion plant, for many components a dependence of the concentration on the particle size was found. Some heavy metals (Bi, Cd, Cu, Hg, Pb and Zn) and nutrients (K and NO3-) were enriched in the smaller size fractions while others were depleted (Fe, Al, Si, Ti, As, Ba and V). For several other components no distinct dependence of the concentration on the particle size was found. In most fly ashes from the combustion of forest residues one or more heavy metal concentrations were above the limit concentrations for use as a soil conditioner for forest and agricultural land. Thus, treatment of these fly ashes for the reduction of the heavy metal content would be required. In contrast, the fly ashes from the combustion of straw and Miscanthus were only slightly contaminated with heavy metals and can be used as a soil conditioner without pre-treatment. For reduction of the heavy metal content of biomass combustion fly ashes a two-stage leaching process was investigated. The test showed the potential of this process to reduce the heavy metal concentrations while keeping the losses of the nutrients within an acceptable range. The application potential of biomass combustion fly ashes for construction materials seems to be quite limited. Considering the chloride content of the various biomass combustion fly ashes, only for cyclone fly ash from wood combustion might this be a feasible option.

Zusammenfassung (Deutsch)

Flugaschen aus mehreren Verbrennungsanlagen welche unterschiedliche Biomasse als Brennstoff einsetzten, wurde in mehreren Studien untersucht. In drei Studien lag der Schwerpunkt auf der chemischen Zusammensetzung und den physikalischen Eigenschaften der Flugaschen. In einer weiteren Studie wurde die Fließfähigkeit von Flugaschen aus der Verbrennung von Waldhackgut genauer untersucht. Die Abhängigkeit der Konzentration von verschiedenen Stoffen von der Korngröße wurde für eine Flugasche untersucht. Weiters wurde ein zweistufiger Laugungsprozess zur Entfernung von Schwermetallen aus der Flugasche in einem größeren Laborversuch getestet. In der Fachliteratur sind nur wenige Daten über die physikalischen Eigenschaften von Biomasseflugasche vorhanden. Die in den Studien gemessenen Daten stellen daher eine verbreiterte Basis für die Auslegung von Förder- und Lagereinrichtungen für Flugasche zur Verfügung. Die Ergebnisse zeigten auch, dass belastbare Ergebnisse zur Fließfähigkeit von Flugaschen nur mittels Scherversuchen erhalten werden können. Mit der Messung des Schüttwinkels, der oft als Indikator für die Fließfähigkeit verwendet wird, wurde in mehreren Fällen die Fließfähigkeit überschätzt. Als der Parameter mit dem größten Einfluss auf die Fließfähigkeit wurde die Partikelgröße identifiziert. Anhand einer Zyklonasche einer Waldhackgutverbrennungsanlage wurde die Abhängigkeit der Konzentration verschiedenster Komponenten von der Partikelgröße gezeigt. Mehrere Schwermetalle (Bi, Cd, Cu, Hg, Pb und Zn) und Nährstoffe (K und NO3-) waren in den Feinfraktionen angereichert während andere Komponenten (Fe, Al, Si, Ti, As, Ba und V) abgereichert waren. Für eine Reihe von weiteren Komponenten wurde keine ausgeprägte Abhängigkeit festgestellt. Bei den meisten Flugaschen aus der Verbrennung von Waldhackgut war die Konzentration eines oder mehrerer Schwermetalle über dem Grenzwert für die Ausbringung auf land- und forstwirtschaftlich genutzten Flächen. Daher wäre für eine Ausbringung eine Behandlung dieser Asche zur Verringerung der Schwermetallkonzentrationen erforderlich. Im Gegensatz dazu waren die Flugaschen aus der Verbrennung von Stroh und Miscanthus nur geringfügig mit Schwermetallen belastet. Diese können daher ohne Vorbehandlung ausgebracht werden. Ein zweistufiger Laugungsprozess zur Reduktion des Schwermetallgehalts von Biomasseflugaschen wurde untersucht. Die Ergebnisse bestätigten das Potential des Verfahrens, den Schwermetallgehalt bei gleichzeitig akzeptablen Verlusten an Nährstoffen zu reduzieren. Die Möglichkeiten zur Verwendung von Biomasseverbrennungsflugaschen in Baustoffen scheinen sehr limitiert. Unter Berücksichtigung des Chloridgehalts der verschiedenen Biomasseverbrennungsflugaschen könnte dies nur für Zyklonasche aus der Verbrennung von Waldhackgute eine sinnvolle Option zu sein.