ISO 18125 Biopaliwa stałe - Oznaczanie wartości opałowej

Norma „ISO 18125 Stałe biopaliwa – Oznaczanie wartości opałowej” opracowana przez Międzynarodową Organizację Normalizacyjną (ISO) opisuje metodę określania wartości opałowej brutto stałego biopaliwa przy stałej objętości i temperaturze odniesienia 25 stopni w skalibrowanej bombie kalorymetrycznej poprzez spalanie certyfikowanego kwasu benzoesowego. Uzyskany wynik stanowi wartość opałową brutto próbki analizowanej przy stałej objętości, gdzie cała woda w produktach spalania jest wodą w stanie ciekłym.

W praktyce biopaliwa spala się przy stałym (atmosferycznym) ciśnieniu, a woda jest albo nieskroplona (usuwana w postaci pary wraz ze spalinami), albo skroplona. Ciepło robocze spalania, które należy zastosować w obu warunkach, jest wartością opałową paliwa przy stałym ciśnieniu. Można również stosować wartość opałową netto przy stałej objętości. Norma ta zawiera wzory służące do obliczania obu wartości.

Ogólne zasady i procedury kalibracji oraz badania biopaliw przedstawiono w tekście głównym. Zagadnienia dotyczące stosowania konkretnych typów urządzeń kalorymetrycznych zawarto w załącznikach do normy (załączniki A do C). Załącznik D zawiera listy kontrolne do przeprowadzania kalibracji i eksperymentów paliwowych przy użyciu określonych typów kalorymetrów. W załączniku E podano przykłady ilustrujące niektóre obliczenia.

Dla celów niniejszej normy, oprócz terminów i definicji podanych w normie „ISO 16559 Stałe biopaliwa – Słownik”, stosuje się następujące definicje:

• Wartość opałowa brutto przy stałej objętości wyraża wartość bezwzględną energii spalania w dżulach na jednostkę masy stałego biopaliwa spalanego w tlenie w warunkach określonych w bombie kalorymetrycznej. Zakłada się, że produkty spalania składają się z gazowego tlenu, azotu, dwutlenku węgla i dwutlenku siarki, ciekłej wody nasyconej dwutlenkiem węgla w warunkach reakcji bomby (w równowadze z jego parą) oraz stałego popiołu.
• Wartość opałowa netto przy stałej objętości wyraża wartość bezwzględną energii spalania w dżulach na jednostkę masy biopaliwa spalanego w tlenie w warunkach stałej objętości. Cała woda z produktów reakcji pozostaje w postaci pary wodnej, pozostałe produkty pozostają jako wartość kaloryczna brutto.
• Wartość opałowa przy stałym ciśnieniu wyraża wartość bezwzględną ciepła spalania w dżulach na jednostkę masy biopaliwa spalanego w tlenie przy stałym ciśnieniu. Cała woda z produktów reakcji pozostaje w postaci pary wodnej, pozostałe produkty pozostają jako wartość kaloryczna brutto.
• Za temperaturę odniesienia dla wartości opałowych przyjęto międzynarodową temperaturę odniesienia dla termochemii, czyli temperaturę odniesienia wynoszącą 25 stopni. Wartość opałowa biopaliw w niewielkim stopniu zależy od temperatury.
• Efektywna pojemność cieplna kalorymetru wyraża ilość energii potrzebną do spowodowania zmiany temperatury kalorymetru o jednostkę.
• Skorygowany wzrost temperatury wyraża zmianę temperatury kalorymetru wynikającą z procesów zachodzących wyłącznie w bombie spalania. Skorygowany wzrost temperatury to całkowity obserwowany wzrost temperatury skorygowany o wymianę ciepła, moc mieszania itp. Zmianę temperatury można wyrazić za pomocą innych jednostek: rezystancji termometru platynowego lub termistorowego, częstotliwości rezonatora kwarcowego, ale tylko wtedy, gdy ustali się zależność funkcjonalną między tą wielkością a zmianą temperatury. Efektywną pojemność cieplną kalorymetru można wyrazić w jednostkach energii na dowolną jednostkę. Norma określa niezbędne kryteria liniowości i bliskości warunków pomiędzy kalibracjami i testami paliwa.

Odważoną porcję analizowanego biopaliwa stałego spala się w tlenie pod wysokim ciśnieniem w bombie kalorymetrycznej w określonych warunkach. Efektywną pojemność cieplną kalorymetru wyznacza się w testach kalibracyjnych poprzez spalanie certyfikowanego kwasu benzoesowego w warunkach zbliżonych do określonych w certyfikacie. Skorygowany wzrost temperatury określa się na podstawie obserwacji temperatury przed, w trakcie i po wystąpieniu reakcji spalania. Czas trwania i częstotliwość obserwacji temperatury zależą od rodzaju użytego kalorymetru. Do bomby najpierw dodaje się wodę w celu wytworzenia fazy pary nasyconej przed spalaniem, co zapewnia, że ​​cała woda w próbce, składająca się z wodoru i wilgoci, zostanie uznana za wodę w stanie ciekłym.

Wartość opałowa brutto obliczana jest na podstawie skorygowanego wzrostu temperatury i efektywnej pojemności cieplnej kalorymetru, z uwzględnieniem wpływu energii zapłonu, efektów cieplnych spalania się zapalników i reakcji ubocznych, takich jak powstawanie kwasu azotowego. Dodatkowo stosuje się poprawkę uwzględniającą różnicę energetyczną między wodnym roztworem kwasu siarkowego powstającym w reakcji w bombie a gazowym dwutlenkiem siarki, tj. wymaganym produktem reakcji siarki w biopaliwie. Odpowiedni efekt energetyczny pomiędzy wodnym i gazowym kwasem solnym można pominąć ze względu na ogólnie niską wartość poprawki dla stałych biopaliw.

Wartość opałowa netto biopaliwa przy stałej objętości i wartość opałowa netto przy stałym ciśnieniu uzyskuje się przez obliczenie wartości opałowej brutto przy stałej objętości określonej w próbce analitycznej. Obliczenie wartości opałowej przy stałej objętości wymaga znajomości zawartości wilgoci i wodoru w próbce do analizy. Zasadniczo do obliczenia wartości opałowej przy stałym ciśnieniu niezbędne są również informacje o zawartości tlenu i azotu w analizowanej próbce.

Nasza organizacja dysponuje silną kadrą, która śledzi rozwój nauki i techniki na świecie i nieustannie się doskonali. Wśród licznych badań, pomiarów, analiz i ocen świadczonych na rzecz przedsiębiorstw z różnych sektorów znajdują się również usługi badawcze zgodne z normą „ISO 18125 Stałe biopaliwa – Oznaczanie wartości opałowej”.