DIN 51721 Badanie paliw stałych – Oznaczanie zawartości węgla i wodoru – Metoda Radmachera-Hoveratha

Norma „DIN 51721 Badanie paliw stałych – Oznaczanie zawartości węgla i wodoru – Metoda Radmachera-Hoveratha”, wydana przez Niemiecki Instytut Normalizacyjny (DIN), opisuje metodę badania zawartości węgla i wodoru w paliwach stałych, w szczególności stałych paliwach mineralnych, takich jak węgiel i materiały pokrewne. Norma ta definiuje klasyczną procedurę analityczną znaną jako metoda Radmachera-Hoveratha. Metoda ta służy do dokładnego pomiaru zawartości węgla i wodoru pierwiastkowego w paliwach stałych. Wartości te są niezbędne do:

• Obliczanie składu pierwiastkowego paliw.
• Określanie korelacji wartości opałowej netto/brutto (zwykle stosowane w połączeniu z normami takimi jak DIN 51900 dla kalorymetrii bombowej)
• Obliczanie współczynników emisji (np. współczynników emisji dwutlenku węgla na jednostkę energii wymaganych do raportowania emisji gazów cieplarnianych)
• Kontrola jakości paliwa, badania węgla/biomasy i równoważność międzynarodowa (na ogół zgodna z normą ASTM D5291)

Metoda Radmachera-Hoveratha obejmuje:

• Starannie ważona próbka zmielonego i wysuszonego paliwa stałego jest spalana w strumieniu tlenu w wysokiej temperaturze.
• Węgiel utlenia się do dwutlenku węgla, a wodór utlenia się do wody.
• Produkty spalania są absorbowane przez odpowiednie odczynniki (np. dwutlenek węgla w azbeście sodowym lub podobnym absorbencie, woda w środku pochłaniającym wilgoć, takim jak nadchloran magnezu).
• Przyrost masy rur absorbera mierzony jest grawimetrycznie.
• Zawartość węgla i wodoru oblicza się na podstawie przyrostu masy (jeśli zachodzi taka potrzeba, wprowadza się odpowiednie poprawki dotyczące dwutlenku węgla węglanowego; jednakże do oddzielnej korekty zawartości węglanów można zastosować normę DIN 51726).

Metoda ta jest makro- lub półmakrotechniką grawimetryczną i była jedną ze standardowych klasycznych metod chemii mokrej, zanim upowszechniły się nowoczesne analizatory pierwiastków.

Metoda ta jest często stosowana w laboratoriach analizy węgla w całej Europie. Jest ona wymieniana w niemieckich inwentarzach współczynników emisji dla paliw kopalnych (wraz z metodami takimi jak norma DIN 51732 dla siarki lub seria norm DIN 51700 dla innych parametrów). W badaniach międzynarodowych jest często stosowana w połączeniu z normą „ASTM D5291 Instrumental CHN Analysis”. Nadal ma zastosowanie do biomasy, paliw odpadowych i niektórych stałych paliw wtórnych, gdzie metody klasyczne są konieczne lub preferowane.

Mimo że szybsze techniki instrumentalne stają się coraz powszechniejsze w rutynowych testach, norma ta pozostaje ważnym punktem odniesienia w chemii paliw, analizie węgla/ropy i sprawozdawczości środowiskowej.

Krótko mówiąc, norma DIN 51721 określa metodę oznaczania zawartości węgla i wodoru w paliwach stałych. Metoda ta jest szeroko stosowana w laboratoriach badawczych węgla oraz w analizie paliw do wspomagania oceny zużycia energii, obliczeń spalania i ocen oddziaływania na środowisko.

Norma DIN 51721 ma zastosowanie przede wszystkim do następujących zagadnień:

• węgiel kamienny
• Lignit (węgiel brunatny)
• Gotuj
• Stałe paliwa wtórne i podobne materiały zawierające węgiel

Norma ta opisuje laboratoryjną metodę analityczną służącą do pomiaru całkowitej zawartości węgla i wodoru w próbce paliwa.

Określenie zawartości węgla i wodoru jest ważne w następujących przypadkach:

• Obliczenia wartości opałowej
• Projekt układu spalania
• Oszacowanie emisji (dwutlenku węgla, wody)
• Analiza pierwiastkowa (końcowa) paliw

Podczas gdy węgiel ma największy udział w uwalnianiu energii, wodór ma istotny wpływ na ilość ciepła wydzielanego i ilość wytwarzanej pary wodnej podczas spalania.

Norma DIN 51721 opiera się na zasadzie całkowitego spalania próbki paliwa w atmosferze bogatej w tlen. Podstawowe etapy tej metody są następujące:

• Przygotowanie próbki: Paliwo jest drobno mielone i suszone. Dokładna masa jest ważona.
• Spalanie: Próbka jest spalana w wysokiej temperaturze w rurze do spalania. Węgiel przekształca się w dwutlenek węgla. Wodór przekształca się w wodę.
• Absorpcja i pomiar: Dwutlenek węgla jest absorbowany przez odpowiedni absorbent chemiczny. Woda jest absorbowana przez pułapkę wilgoci. Wzrost masy absorbentów jest mierzony grawimetrycznie.
• Obliczenia: Zawartość węgla oblicza się na podstawie masy powstałego dwutlenku węgla. Zawartość wodoru oblicza się na podstawie masy powstałej wody.

Do typowych urządzeń wykorzystywanych w testach zalicza się:

• Piec do spalania wysokotemperaturowego
• System dostarczania tlenu
• Rurki absorpcyjne do dwutlenku węgla i wody.
• Waga analityczna (wysoka precyzja)

Nowoczesne laboratoria mogą wykorzystywać automatyczne analizatory CHN (węgiel, wodór, azot), ale zasada działania pozostaje ta sama.

Norma DIN 51721 określa następujące kwestie:

• Wielkość próbki
• Warunki spalania
• Dopuszczalne granice odchyleń
• Wymagania dotyczące powtarzalności

Ścisła kontrola proceduralna gwarantuje wiarygodne i powtarzalne wyniki.

Międzynarodowe odpowiedniki normy DIN 51721 są następujące:

• ISO 29541 Stałe paliwa mineralne – Oznaczanie całkowitej zawartości węgla i wodoru.
• Analiza pierwiastkowa CHN według ASTM D5373

Normę DIN 51721 uważa się za ważną z następujących powodów:

• Zapewnia standaryzowaną metodologię charakterystyki paliwa.
• Wspomaga kontrolę jakości w sektorze energetycznym.
• Zapewnia spójną sprawozdawczość laboratoryjną.
• Pomaga w obliczeniach emisji do środowiska.

Dokładne oznaczanie węgla i wodoru ma bezpośredni wpływ na następujące czynniki:

• Obliczenia sprawności kotła
• Oceny śladu węglowego
• Specyfikacje dotyczące handlu paliwami

Podsumowując, norma DIN 51721 zawiera podstawową procedurę analizy pierwiastkowej paliw stałych, w szczególności oznaczania węgla i wodoru metodą spalania i pomiaru wagowego. Odgrywa ona istotną rolę w kontroli jakości paliw, inżynierii spalania i monitorowaniu środowiska.

Nasza organizacja, dysponująca kompetentną i doświadczoną kadrą, od wielu lat rozumie potrzeby swoich klientów, zapewniając im zaawansowane usługi testowe, których potrzebują, oraz wspierając ich we wdrażaniu, wdrażaniu i doskonaleniu systemów zarządzania. W tym zakresie świadczymy również usługi testowe zgodne z normą DIN 51721.