تجزیه و تحلیل عمیق: در مورد پارامترهایی که منجر به کک شدن سوخت گلوله می شود بدانید

با توجه به علم احتراق زیست توده، هیچ چیز پیچیده‌تر از پارامترهای همجوشی خاکستر (کک‌سازی) نیست. وقتی ویژگی‌های کک‌سازی خوب است، خاکستر همچنان خاکستر است و تنها چالش این است که خاکستر به‌دلیل تجمع بیش از حد از سیستم احتراق حذف نمی‌شود. برعکس، وقتی ویژگی‌های همجوشی خاکستر مطلوب نیستند، اتفاق عجیبی روی می‌دهد - خاکستر با هم جمع می‌شود و باید شکسته شود یا حتی از سینی خاکستر کنده شود. بعداً، می‌تواند آجری را تشکیل دهد که شبیه یک تکه شیشه مذاب یا حتی یک لانه زنبوری باشد. وقتی در یک مشعل صنعتی جمع می‌شود، به این حالت خاکستر کک‌سازی یا سرباره شدن می‌گویند. هر چه اسمش را بگذارید، هر چه به نظر می‌رسد، این یک کار نسبتاً ساده است، زیرا فقط تابعی از نقطه ذوب است.

ابتدا، اجازه دهید ابتدا مشخص کنیم که خاکستر «تمیز» (عاری از خاک، سنگ، کربن نسوخته و غیره) در درجه اول ترکیبی از اکسیدهای غیرآلی است. وقتی زیست توده سوزانده می‌شود، مواد آلی (عمدتاً تمام کربن، هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن) آزاد می‌شوند، در حالی که مواد معدنی غیرآلی به شکل اکسیده‌شده باقی می‌مانند، که ما آن را خاکستر می‌دانیم. از طریق تشخیص، زیست توده خاکستر عمدتاً از کلسیم، دی اکسید سیلیکون، آلومینیوم، منیزیم، پتاسیم، منگنز، سدیم، آهن، فسفر و سایر اشکال اکسید معدنی تشکیل شده است. هرکدام از این کانی‌های اکسیده شده به‌عنوان یک جامد وجود دارند و مانند هر جامد دیگری، نقطه ذوب دارند. محدوده نقطه ذوب اکسیدهای معدنی مختلف موجود می‌تواند بسیار متفاوت باشد، به طوری که کل نقطه ذوب خاکستر در دماهای بالا به عنوان تابعی از همه اجزای معدنی و مواد شیمیایی رخ می‌دهد. در نتیجه، خاکستر معمولاً در یک محدوده دمایی معین ذوب می‌شود، نه در یک دمای خاص. دامنه می‌تواند از چند درجه تا 50 یا حتی 100 درجه سانتی‌گراد متغیر باشد. به همین دلیل است که وقتی نتایج تست ذوب خاکستر را می‌بینید، به‌عنوان یک محدوده دما گزارش می‌شود (به عنوان مثال، دمای تغییر شکل = 1310 درجه سانتی‌گراد، دمای نیمکره = 1330 درجه سانتی‌گراد، 1 درجه سانتی‌گراد، جریان 3 درجه سانتی‌گراد). در این مورد، خاکستر در 40 درجه سانتیگراد ذوب می شود.

دمای تغییر شکل (DT) به عنوان یک پارامتر کلیدی در آزمایش های ذوب خاکستر در نظر گرفته می شود، زیرا این دمایی است که در آن خاکستر ابتدا شروع به ذوب شدن و "چسبندگی" می کند. خاکستر چسبنده تقریباً در تمام سطوح سیستم احتراق جمع می شود و در نتیجه یک اثر عایق ایجاد می کند و در نتیجه دمای کل سیستم احتراق افزایش می یابد. دمای بالاتر منجر به ذوب بیشتر می شود. این روند تا زمانی ادامه می یابد که خاکستر سیال شود و اساساً سرباره شود. جالب اینجاست که خواص سرباره می تواند چیزی را به شما بگوید. اگر خاکستر گلوله باشد، باز هم می توان آن را با دست شکست. اگر شیشه واقعی پیدا کردید، خاکستر کاملا ذوب شده است. یک تکه کک معمولاً در جایی بین این دو قرار می گیرد. کلید جلوگیری از همجوشی خاکستر (کک) نگه داشتن دمای سیستم احتراق زیر DT خاکستر است. از آنجایی که اکثر سیستم های احتراق زیست توده در دمای 1200 درجه سانتیگراد یا کمتر کار می کنند، معمولاً سوخت با تأیید DT بالاتر از این دما ارزیابی می شود. خوشبختانه، برای چوب "تمیز" (بدون پوست، ماسه، خاک یا سایر زباله ها)، کک کردن معمولاً مشکلی نیست. همجوشی خاکستر و زیست توده چوبی تقریباً همیشه با نوعی ماده خام همراه است. این را نمی توان در مورد سایر اشکال زیست توده (پوسته آجیل، علف های کشاورزی، محصولات انرژی زا و غیره) گفت. این مواد اغلب محتوای خاکستر بالایی دارند و شانس DT پایین را افزایش می‌دهند. یعنی محتوای خاکستر بالا به تنهایی پیش‌بینی‌کننده خوبی برای مشکلات همجوشی خاکستر (کک‌سازی) با شکل خاصی از زیست توده نیست. ماهیت ترکیب معدنی خاکستر عامل کمک کننده است. به عنوان مثال، اگر محتوای کلسیم خاکستر زیاد باشد، دمای ذوب خاکستر معمولاً بالا است. مشکلات ذوب خاکستر اگر سطح سیلیس بالا باشد، بیشتر است، اما نه همیشه. نکته جالب در مورد سیلیس این است که اگر به شکل سیلیس بود، دمای ذوب واقعی بسیار بالا بود (1710 درجه سانتیگراد). با این حال، مانند کربن، سیلیس دارای چهار الکترون فعال است که می توانند با سایر مواد معدنی پیوند برقرار کنند، که اغلب منجر به سیلیکات های پیچیده با نقطه ذوب پایین می شود. به همین دلیل وقتی مشکلات کک سازی را می بینیم 90 درصد مربوط به سیلیس است. مواد معدنی دیگری نیز وجود دارند که در هنگام افزایش دما می توانند مشکل ساز شوند. عوامل بسیار دیگری نیز وجود دارند که می توانند کک سازی را پیچیده کنند. سیستم های احتراق می توانند غنی از اکسیژن یا فقیر از اکسیژن باشند و شرایط نقطه ذوب را تغییر دهند. زیست توده اغلب به دلیل استفاده از سیستم حمل و نقل ناپاک می تواند با مواد غیر آشکار مانند کودها و نمک آلوده شود. آلاینده ها معمولاً به طور متناوب متفاوت هستند، بنابراین آزمایش دسته بعدی سوخت لزوماً به شما کمک نمی کند تا بفهمید چه چیزی باعث مشکلات کک سازی مربوط به دسته قبلی می شود. در مجموع، اگر اصول بالا را درک کنید، باید شانس بیشتری برای تعیین نحوه مقابله با مشکل کک شدن ذرات داشته باشید.