DIN 51721 Skúšanie tuhých palív - Stanovenie obsahu uhlíka a vodíka - Radmacher-Hoverathova metóda

Norma „DIN 51721 Skúšanie tuhých palív – Stanovenie obsahu uhlíka a vodíka – Radmacher-Hoverathova metóda“, ktorú vydal Nemecký inštitút pre normalizáciu (DIN), opisuje testovaciu metódu na stanovenie obsahu uhlíka a vodíka v tuhých palivách, najmä v tuhých minerálnych palivách, ako je uhlie a súvisiace materiály. Táto norma definuje klasický analytický postup známy ako Radmacher-Hoverathova metóda. Táto metóda sa používa na presné meranie elementárneho uhlíka a vodíka v tuhých palivách. Tieto hodnoty sú potrebné na:

• Výpočet elementárneho zloženia palív.
• Stanovenie korelácií čistej/hrubej výhrevnosti (zvyčajne sa používa v spojení s normami ako DIN 51900 pre kalorimetriu bomby)
• Výpočet emisných faktorov (napr. emisné faktory oxidu uhličitého na jednotku energie potrebné na podávanie správ o skleníkových plynoch)
• Kontrola kvality paliva, výskum uhlia/biomasy a medzinárodná ekvivalencia (vo všeobecnosti s krížovým odkazom na normu ASTM D5291)

Metóda Radmacher-Hoverath zahŕňa nasledovné:

• Starostlivo odvážená vzorka mletého a vysušeného tuhého paliva sa spaľuje v prúde kyslíka pri vysokej teplote.
• Uhlík oxiduje na oxid uhličitý a vodík oxiduje na vodu.
• Tieto produkty spaľovania sú absorbované vhodnými reaktantami (napr. oxidom uhličitým v sódovom azbeste alebo podobnom absorbente, vodou v sušidle, ako je chloristan horečnatý).
• Zvýšenie hmotnosti absorpčných trubíc sa meria gravimetricky.
• Percentuálny podiel uhlíka a vodíka sa vypočíta z nárastu hmotnosti (ak existuje, vykonajú sa príslušné korekcie pre uhličitan oxid uhličitý; na samostatnú korekciu pre uhličitan sa však môže použiť norma DIN 51726).

Táto metóda je makro alebo semi-makro gravimetrická technika a bola jednou zo štandardných klasických metód mokrej chemie predtým, ako sa rozšírili moderné analyzátory prvkov.

Táto metóda sa často používa v laboratóriách na analýzu uhlia v celej Európe. Je uvedená v nemeckých inventároch emisných faktorov pre fosílne palivá (spolu s metódami, ako je norma DIN 51732 pre síru alebo séria noriem DIN 51700 pre iné parametre). V medzinárodnom testovaní sa často používa v spojení s normou „ASTM D5291 Inštrumentálna analýza CHN“. Stále je použiteľná pre biomasu, palivá z odpadu a niektoré tuhé regenerované palivá, kde sú potrebné alebo uprednostňované klasické metódy.

Hoci sa v rutinnom testovaní stávajú bežnejšími rýchlejšie inštrumentálne techniky, táto norma zostáva dôležitou referenciou v oblasti chémie palív, analýzy uhlia/ropy a environmentálnych správ.

Stručne povedané, norma DIN 51721 poskytuje metódu na stanovenie obsahu uhlíka a vodíka v tuhých palivách. Táto metóda sa široko používa v laboratóriách na testovanie uhlia a pri analýze paliva na podporu energetických hodnotení, výpočtov spaľovania a environmentálnych hodnotení.

Norma DIN 51721 sa vzťahuje predovšetkým na nasledujúce:

• čierne uhlie
• Lignit (hnedé uhlie)
• kok
• Tuhé regenerované palivá a podobné uhlíkaté materiály

Táto norma opisuje laboratórnu analytickú metódu na meranie celkového uhlíka a vodíka vo vzorke paliva.

Stanovenie obsahu uhlíka a vodíka je dôležité pre nasledujúce:

• Výpočty výhrevnosti
• Návrh spaľovacieho systému
• Odhad emisií (oxid uhličitý, voda)
• Elementárna (záverečná) analýza palív

Zatiaľ čo uhlík prispieva najväčšou mierou k uvoľňovaniu energie, vodík významne ovplyvňuje tepelný výkon a tvorbu vodnej pary počas spaľovania.

Norma DIN 51721 je založená na princípe dokonalého spaľovania vzorky paliva v atmosfére bohatej na kyslík. Základné kroky metódy sú nasledovné:

• Príprava vzorky: Palivo sa jemne zomieľa a vysuší. Odváži sa presná hmotnosť.
• Spaľovanie: Vzorka sa spaľuje pri vysokej teplote v spaľovacej trubici. Uhlík sa premieňa na oxid uhličitý. Vodík sa premieňa na vodu.
• Absorpcia a meranie: Oxid uhličitý sa absorbuje do vhodného chemického absorbentu. Voda sa absorbuje do lapača vlhkosti. Zvýšenie hmotnosti absorbentov sa meria gravimetricky.
• Výpočet: Obsah uhlíka sa vypočíta z hmotnosti vytvoreného oxidu uhličitého. Obsah vodíka sa vypočíta z hmotnosti vytvorenej vody.

Medzi typické vybavenie používané pri testoch patrí:

• Vysokoteplotná spaľovacia pec
• Systém prívodu kyslíka
• Absorpčné trubice na oxid uhličitý a vodu.
• Analytické váhy (vysoko presné)

Moderné laboratóriá môžu používať automatizované analyzátory CHN (uhlík, vodík, dusík), ale princíp zostáva rovnaký.

Norma DIN 51721 špecifikuje nasledovné:

• Veľkosť vzorky
• Podmienky spaľovania
• Prijateľné limity odchýlok
• Požiadavky na opakovateľnosť

Prísna kontrola postupov zaisťuje spoľahlivé a opakovateľné výsledky.

Medzinárodné ekvivalenty normy DIN 51721 sú nasledovné:

• ISO 29541 Tuhé minerálne palivá - Stanovenie celkového uhlíka a vodíka.
• Elementárna analýza CHN podľa ASTM D5373

Norma DIN 51721 sa považuje za dôležitú z nasledujúcich dôvodov:

• Poskytuje štandardizovanú metodiku pre charakterizáciu paliva.
• Podporuje kontrolu kvality v energetickom sektore.
• Zabezpečuje konzistentné laboratórne podávanie správ.
• Prispieva k výpočtom emisií do životného prostredia.

Presné stanovenie uhlíka a vodíka priamo ovplyvňuje nasledujúce:

• Výpočty účinnosti kotla
• Posúdenia uhlíkovej stopy
• Špecifikácie obchodovania s palivom

Záverom možno povedať, že norma DIN 51721 obsahuje základný postup pre elementárnu analýzu tuhých palív, najmä pre stanovenie uhlíka a vodíka spaľovaním a gravimetrickým meraním. Zohráva významnú úlohu v kontrole kvality palív, spaľovacom inžinierstve a monitorovaní životného prostredia.

Naša organizácia s kompetentnými a skúsenými zamestnancami už mnoho rokov rozumie potrebám svojich klientov, poskytuje im pokročilé testovacie služby, ktoré potrebujú, a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov manažérstva. V tomto rámci poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normou DIN 51721.