În ceea ce privește știința arderii biomasei, nimic nu este mai complicat decât parametrii de fuziune a cenușii (cocsificare). Când caracteristicile cocsării sunt bune, cenusa este încă cenuşă și singura provocare este că nu este înlăturată excesiv din sistemul de ardere prin acumulare. Dimpotrivă, atunci când proprietățile de fuziune a cenușii nu sunt favorabile, se întâmplă ceva ciudat - cenușa se adună și trebuie să fie ruptă sau chiar dăltuită din scrumieră. Mai târziu, poate forma o cărămidă care arată ca o bucată de sticlă topită sau chiar ca un fagure de miere. Când se acumulează într-un arzător industrial, această stare de cenuşă se numește cocsare sau zgură. Oricum l-ați numi, oricum ar arăta, este un lucru relativ simplu de făcut, pentru că este doar o funcție a punctului de topire.
În primul rând, să determinăm mai întâi că cenușa „curată” (fără murdărie, rocă, carbon nears etc.) este în primul rând o combinație de oxizi anorganici. Când biomasa este arsă, materia organică (în principiu tot carbonul , hidrogenul, azotul și oxigenul) este eliberată, în timp ce mineralele anorganice răman în forma oxidată , pe care o considerăm cenuşă. Prin detecție, cenușa de biomasă este compusă în principal din calciu, dioxid de siliciu, aluminiu, magneziu, potasiu, mangan, sodiu, fier, fosfor și alte forme de oxid mineral. Fiecare dintre aceste minerale oxidate există ca solid și, ca orice alt solid, are un punct de topire. Gama de puncte de topire a diferiților oxizi minerali prezenți poate varia foarte mult, punctul de topire total al cenușii având loc la temperaturi înalte, ca o funcție a tuturor componentelor minerale și a interacțiunilor chimice. Drept urmare, cenușa se topește de obicei într-un anumit interval de temperatură, nu într-o anumită temperatură. Intervalul poate varia de la câteva grade până la 50 sau chiar 100 de grade Celsius. Acesta este motivul pentru care atunci când vedeți rezultatele testului de topire a cenușii, este raportată ca un interval de temperatură (de exemplu, temperatura de deformare = 1310 °C, temperatura emisferei = 1330 °C, temperatura = 1350 °C, debit). În acest caz, cenusa se topește la 40 de grade Celsius.
Temperatura de deformare (DT) este considerată a fi un parametru cheie în testele de topire a cenușii, deoarece aceasta este temperatura la care cenușa începe pentru prima dată să se topească și să devină „lipicioasă”. Cenușa lipicioasă se va acumula pe aproape toate suprafețele din sistemul de ardere, rezultând un efect de izolare, rezultând o creștere a temperaturii întregului sistem de ardere. Temperaturile mai ridicate duc la mai multă topire. Acest proces continuă până când cenușa devine fluidă și în esență zgură. Interesant este că proprietățile zgurii vă pot spune ceva. Dacă cenușa este cocoloașă, poate fi totuși spartă cu mâna. Dacă găsești sticlă adevărată, cenușa s-a topit complet. O bucată de cocsificare se află de obicei undeva la mijloc. Cheia pentru prevenirea fuziunii cenușii (cocsificare) este menținerea temperaturii sistemului de ardere sub DT-ul cenușii. Deoarece majoritatea sistemelor de ardere a biomasei funcționează la 1200 de grade Celsius sau mai jos, combustibilul este de obicei evaluat prin verificarea DT peste această temperatură. Din fericire, pentru lemnul „curat” (fără scoarță, nisip, murdărie sau alte resturi), cocsificarea nu este de obicei o problemă. Fuziunea frasinului și a biomasei lemnoase este aproape întotdeauna asociată cu o anumită formă de materie primă. Nu același lucru se poate spune și despre alte forme de biomasă (coji de nuci, ierburi agricole, culturi energetice etc.). Aceste materiale au adesea un conținut ridicat de cenușă, crescând șansele de DT scăzut. Adică, conținutul ridicat de cenușă în sine nu este un bun predictor al problemelor de fuziune a cenușii (cocsificare) cu o anumită formă de biomasă. Natura compoziției minerale a cenușii este factorul care contribuie. De exemplu, dacă conținutul de calciu al cenușii este ridicat, temperatura de topire a cenușii este de obicei ridicată. Problemele de topire a cenușii sunt mai probabile dacă nivelul de silice este ridicat, dar nu întotdeauna. Lucrul interesant despre silice este că dacă ar fi sub formă de silice, temperatura reală de topire ar fi foarte ridicată (1710 grade Celsius). Cu toate acestea, ca și carbonul, siliciul are patru electroni activi care se pot lega cu alte minerale, rezultând adesea silicați complecși cu puncte de topire scăzute. Din acest motiv, atunci când vedem probleme de cocsificare, 90 la sută sunt legate de silice. Există și alte minerale care pot fi problematice atunci când temperaturile cresc. Există mulți alți factori care pot complica cocsarea. Sistemele de ardere pot fi bogate în oxigen sau sărace în oxigen, variind condițiile punctului de topire. Biomasa poate fi contaminată cu materiale neevidente, cum ar fi îngrășămintele și sarea, adesea din cauza utilizării unui sistem de transport necurat. Contaminanții variază de obicei intermitent, așa că testarea următorului lot de combustibil nu vă va ajuta neapărat să vă dați seama ce cauzează problemele de cocsare asociate cu lotul anterior. Una peste alta, dacă înțelegeți principiile de mai sus, ar trebui să aveți o șansă mai mare de a determina cum să rezolvați problema cocsării particulelor.
