Determinación del contenido en cenizas en horno de cenizas (UNE-EN 14775)

Contacto: Antonio Soria

La determinación del contenido en cenizas de un combustible sólido es necesaria para el diseño de combustores, ya que se requiere conocer el volumen de cenizas producido para diseñar sistemas de evacuación de las mismas. De lo contrario, la acumulación de cenizas en el combustor puede producir problemas como la sinterización de cenizas, que produce un aumento significativo de la corrosión del interior del combustor.

Normativa aplicable

  • UNE-EN 14775 Biocombstibles sólidos Método para la determinación del contenido en cenizas. La determinación del contenido en cenizas puede llevarse a cabo con mayor precisión empleando las temperaturas y características de esta norma realizando un análisis termogravimétrico del contenido en cenizas.

    Horno de cenizas

Microbalanza

Equipos empleados

  • Horno de cenizas Lenton, con una temperatura máxima de operación de 1050ºC.

  • Platos de material inerte, con unas dimensiones suficientes como para albergar la muestra con una proporción igual o inferior a 0,1 g/cm2.

  • Balanza capaz de pesar la muestra y el plato con una precisión de 0,1 mg.

  • Desecador con partículas de sílica gel como material desecante.

Tamaño de muestra

  • El tamaño de la muestra será inferior a 1 mm.

    Desecador

  • La masa mínima de la muestra es de 1 g, no superándose en ningún caso los 0,1 g/cm2.

  • Puede analizarse una muestra totalmente seca o una muestra húmeda restando a posteriori el contenido en humedad. En cualquier caso se requiere realizar el ensayo de determinación del contenido en humedad de la muestra.

Procedimiento

  • Se calienta el plato vacío en el horno a 550ºC durante al menos 60 min. Se saca el plato del horno y se deja enfriar

    Muestra

    entre 5 y 10 min. A continuación, se pasa a un desecador sin desecante y se deja enfriar a temperatura ambiente para medir su peso.

  • Se coloca la muestra en el plato y se distribuye homogéneamente. Se mide el peso del plato más la muestra.

  • Se coloca el plato con la muestra en el horno frío y se eleva la temperatura de forma uniforme hasta 250 ºC con una pendiente de subida entre 4,5 y 7,5ºC/min. Se mantiene la temperatura de 250ºC durante al menos 60 min para permitir que se evaporen los volátiles antes de la ignición. A continuación se eleva la temperatura hasta 550ºC a 10ºC/min, manteniendo la temperatura de 550ºC durante al menos 120 min.

  • Se saca el plato del horno y se deja enfriar durante entre 5 y 10 min. Se pasa a un desecador sin desecante y se deja enfriar a temperatura ambiente para medir su peso.

    Introducción de la muestra en el horno

  • Se realiza el proceso con al menos dos muestras para garantizar la repetibilidad.

Cenizas obtenidas

Resultados del ensayo

  • Masa total de muestra ensayada.

  • Contenido en humedad de la muestra, en base al ensayo de determinación de humedad.

  • Contenido en cenizas de las dos muestras ensayadas en base seca.

Contact: Antonio Soria

The determination of the ash content of a solid fuel is essential for the design of combustors, since the volume of ash produced is requiered to design the ash removal systems. A poor design of these systems could produce operational problems in the combustor such as the ash sinterization, which increases significatly the risk of corrosion of the reactor.

European Standard

  • EN 14775 Solid biofuels. Determination of ash content.

    Ash furnace

Microscale

Apparatus

  • Ash furnace manufactured by Lenton, with a maximum operating temperature of 1050ºC.

  • Plates built with an inert material, big enough to contain the sample with a proportion of 0,1 g/cm2.

  • Scale capable of weighing the plate and the sample with an accuracy of 0,1 mg.

  • Diseccator using silica gel as diseccant material.

    Desiccator

Sample size

  • The sample size must be lower than 1 mm.

  • The minimum sample mass is 1 g, maintaining a proportion lower than 0.1 g/cm2.

  • The sample can be analyzed dried or wet, subtracting then the moisture content. In any case, the determination of the moisture content of the sample is requiered.

Procedure

  • Sample

    The empty plate is heated up to 550ºC during at least 60 min. he plate is taken from the furnace and cool down during between 5 and 10 min. Then, the plate is position in a an empty disiccator and there it is cool down to room temperature prior to the determination of its mass.

  • The sample is placed in the plate homogenously distributed. The mass of the plate and the sample is measured.

  • The plate with the sample is placed inside the cold furnaceand the temperature is increased uniformly until 250 ºC with a heating rate between 4,5 and 7,5ºC/min. The temperature is kept constant at 250ºC during at least 60 min so that the volatile matter can be liberated before the ignition. Then, the temperature is increased again until 550ºC with a heating rate of 10ºC/min, maintaining a constant temperature of 550ºC during at least 120 min.

  • The plate is taken from the furnace and cool down during between 5 and 10 min. Then, the plate is placed in a desiccator until it reaches room temperature. Finally, the mass of the plate and the ash is measured.

    Sample before the test

  • The process is repeated two times to guarantee the repetibility.

Sample after the test

Experimental results

  • Total mass of the sample tested.

  • Moisture content of the sample, based on the determination of moisture content test.

  • Ash content of the two samples tested on a dry basis.