• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

EnergiKemiteknikKlima og miljø01. 04. 2019 | Katrine Meyn

Bestemmelse af koksindholdet i biomasse

EnergiKemiteknikKlima og miljø01. 04. 2019 | Katrine Meyn

Ved at benytte multivariat dataanalyse kan koksindholdet i biomasse forbrændt ved høje opvarmningsrater kvantificeres. Det er essentielt for arbejdet med at opnå en bedre forståelse for udbrændingen af biomasse i kraftvarmeværker.

Læs originalartiklen her

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2019 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.

Af Anna Leth-Espensen, Peter Glarborg og Peter Arendt Jensen, DTU Kemiteknik

Klimaforandringer har øget interessen for produktion af strøm og varme med mere miljøvenlige metoder. De genanvendelige energikilder udgjorde ca. 3,6 procent af den samlede energimængde brugt i verden i 2017, og tendensen er stigende [1]. Mange steder omlægges energi- og varmeproduktion til mere klimavenlige metoder, for eksempel hos Ørsted, hvor kul ikke længere vil blive brugt i kraftværker fra 2023. For at sikre en stabil varme- og energiforsyning må andre mere klimavenlige løsninger anvendes, og til denne gruppe regnes forbrænding af biomasse. Biomasseforbrænding kan foregå ved forskellige processer. I Danmark produceres en stor del af strøm- og varmeforsyningen i pulverfyrede kedler.
Forbrænding af biomassepartiklerne sker ved en afgasning efterfulgt af oxidation af den dannede koksrest. Ved biomasseforbrænding sker en stor del af energifrigivelsen ved forbrænding af de flygtige afgassede produkter. Det er i modsætning til kulafbrænding, hvor koksforbrændingen giver det langt største bidrag.
Fraktionen af biomasse, der omdannes til koks, er blevet undersøgt ved en række eksperimenter, og det har vist sig, at den kan variere en del afhængigt af driftsforholdene. Ved modellering af fyrrumsprocesserne og for at opnå en forbedret forståelse af udbrændingen er det væsentligt at have kendskab til den dannede koksmængde. Koksindholdet varierer som funktion af blandt andet opvarmningshastighed, omgivelsernes temperatur og indholdet af kalium [2].
På basis af resultater fra tidligere udførte forsøg er det ved hjælp af multivariat dataanalyse muligt at præsentere en formel [2], der kan bestemme koksindholdet i biomasse under betingelser, der svarer til suspensionsfyring. Den dækker både træ og andre bioenergiafgrøder. Formlen er testet med uafhængigt data fra litteraturen og bestemmer koksindholdet med en RMSEP (Root mean squared error of prediction) på 0,9 vægt% (tør, askefri basis) for træ og 1,1-2,7 vægt% (tør, askefri basis) for andre bioenergiafgrøder.

Betingelser i suspensionsfyrede kedler
Suspensionsfyring foregår i kedler, hvor biomassestøv blæses ind i swirl-stabiliserede flammer og brænder ved høje temperaturer. Biomassestøvet består af partikler med en omtrentlig størrelse på 100 µm – 2 mm. Temperaturen i fyrrummet ligger typisk i intervallet 1000-1900 K. Denne kombination gør, at opvarmningsraten for partiklerne i nogle tilfælde kan overstige 105 K/s [3].

Forskellen på kul og biomasse
Suspensionsfyring foregår ofte i anlæg, der oprindeligt er designet til fyring med kul. Kul- og biomasseforbrænding adskiller sig på en række punkter. På grund af fibrene i biomasse er det mere energikrævende at findele disse, og kulpartikler i suspensionsfyrede anlæg vil derfor typisk være mindre. Desuden er indholdet af flygtige gasser højere og brændværdien mindre for biomasse [4]. De uorganiske forbindelser i biomasse vil også ofte være mere problematiske for driften på grund af risiko for belægning og korrosion.

Forbrænding af en biomassepartikel
Når biomassepartikler brænder under suspensionsfyring, foregår flere processer samtidigt. Groft sagt kan biomassefyring beskrives af de følgende processer: opvarmning, frigivelse af vand, frigivelse af flygtige gasser og tjære, omdannelse af tjære til gas, forbrænding af flygtige gasser og forbrænding af koks. En simplificeret oversigt over denne proces kan ses i figur 1. Processen, hvor der frigives gasser og tjære under iltfattige betingelser, kaldes pyrolyse. De gasser, der frigives gennem pyrolyse, forbrænder langt hurtigere end koksen. For at modellere biomassepartikelforbrænding korrekt er det derfor vigtigt at bestemme, hvilken fraktion koksen udgør.

Multivariat dataanalyse
Multivariat dataanalyse, også kendt som kemometri, kan bruges til at beskrive kemiske og biologiske datasæt, så sammenhænge kan belyses kvantitativt. Kemometriske metoder er beskrevet grundigt andetsteds [5].
I dette studie er benyttet PCA (principal component analysis) og PLS (partial least squares regression). Formålet er at bestemme sammenhængen mellem fysisk-kemiske karakteristika ved biomassen og koksudbyttet. For at bestemme koksindholdet er der samlet data fra litteraturen, der beskriver koksmængden fra biomassepyrolyseforsøg, hvor betingelserne ligner dem, der ses i suspensionsfyrede anlæg. Forsøgene, der ligger til grund for denne model, dækker intervallerne givet i tabel 1. Det er også i disse parameterspand, modellen er gyldig.

Resultater
Analysen, beskrevet nærmere i [2], viser, at biomasse med et højere kaliumindhold har et højere koksudbytte, og at biomasse, der udsættes for højere maksimale temperaturer og/eller opvarmningshastigheder, får et lavere koksudbytte. Desuden viser analysen, at partikelstørrelsen for biomassestøvpartiklerne ikke influerer direkte på koksudbyttet. Partikelstørrelsen har dog en indirekte indflydelse, da den påvirker opvarmningshastigheden. For træ pyrolyseret under betingelser relevante for suspensionsfyring (blandt andet beskrevet i tabel 1) er koksudbyttet bestemt ved hjælp af nedenstående ligning. Her er C koksudbyttet i vægt% tør askefri basis, K er kaliumindholdet i biomassen i vægt% tør basis, T er den maksimale temperatur i K og H er opvarmningshastigheden i K/s.

C= 10^(3,4370+0,6852‧K-0,6598‧log⁡(T)-0,2130‧log⁡(H) )

Både den målte og det fra modellen bestemte koksudbytte for data fra Trubetskaya et al. [6,7] kan ses i figur 2.

For biomassetyper med højere kaliumindhold er ovenstående ligning for koksudbyttet også brugt, hvor der er korrigeret for det højere kaliumindhold. Højere kaliumindhold er typisk for få-årige planter, som for eksempel strå eller elefantgræs, der ofte bruges som bioenergiafgrøder. Den katalytiske effekt af kalium, der medfører et højere koksudbytte under biomassepyrolyse, aftager ved kaliumindhold omkring 0,53 vægt% tør basis. Ønskes det at udregne koksudbyttet for pyrolyse af biomasse med kaliumindhold højere end 0,53 vægt% tør basis er K sat til 0,53 i ligningen. Både det målte og det med modellen estimerede koksudbytte for en række bioenergiafgrøder kan ses i figur 3.

Perspektivering
Modelleringen af koksudbyttet i suspensionsfyrede anlæg præsenteret her er en del af arbejdet på DTU Kemiteknik med at beskrive forbrænding af biomasse. Igangværende arbejde inkluderer både modellering og eksperimentelle forsøgsserier. For eksempel arbejdes der i øjeblikket på en pyrolysemodel, der kan tage højde for biomassepartiklers morfologi, og CFD (computational fluid dynamics)-simuleringer af partikelforbrænding.

Samarbejde og tak
Ørsted A/S, Burmeister and Wain Scandinavian Contractors A/S og Rambøll A/S takkes for støtte og godt samarbejde. Desuden tak til Nordic 5 Tech (N5T) alliancen og Ørsted A/S for finansiel støtte.

Kilder
1. BP Statistical Review of World Energy, 67th Edition, June 2018.
2. A. Leth-Espensen, P. Glarborg, P.A. Jensen, Energy Fuels, 2018, 32, 9572-9580.
3. J.M. Johansen, PhD Thesis, DTU Kemiteknik, 2015.
4. Phyllis2, database for biomass and waste, https://www.ecn.nl/phyllis2, Energy research Centre of the Netherlands.
5. L. Eriksson, E. Johansson, N. Kettaneh-Wold, S. Wold, Multi- and Megavariate Data Analysis Principles and applications, Umetrics AB, 2001.
6. A. Trubetskaya, P.A. Jensen, , A. D. Jensen, M. Steibel, H. Spliethoff, P. Glarborg, Fuel Process. Technol., 2015, 140, 205-214.
7. A. Trubetskaya, P.A. Jensen, A.D. Jensen, A. D. G. Llamas, K. Umeki, P. Glarborg, Fuel Process. Technol., 2016, 143, 118-129.
8. S. Jiménez, P. Remacha, J.C. Ballesteros, A. Giménez, J. Ballester, Combust. Flame, 2008, 152, 588-603.

Figur 1. Skematisk oversigt over forbrænding af biomassepartikler.

Tabel 1. Data, der ligger til grund for modellen stammer fra Trubetskaya et al. [6,7].

Figur 2. Modelleret og eksperimentelt bestemt koksudbytte for forsøg foretaget ved betingelser relevante for suspensionsfyring. Modellen er udviklet på baggrund af de målte data. Sammenligning med uafhængige datasæt findes i [2]. Figur modificeret fra [2].

Figur 3. Modelleret og eksperimentalt bestemt koksudbytte for få-årige planter. Alfalfa, hvedestrå og kardontidsel har kaliumindhold højere end 0,53 vægt% tør basis, så K er i disse tilfælde sat til 0,53. Udv. = udvasket. Alle eksperimentelle data stammer fra Trubetskaya et al. [6,7], undtagen dem for kardontidsel, der kommer fra Jiménez et al. [8]. Figur modificeret fra [2].

Skrevet i: Energi, Kemiteknik, Klima og miljø

Seneste nyt fra redaktionen

Ny blodprøveteknologi kan give svar på 10 minutter

BiokemiMedicinalkemiTop26. 10. 2026

Forskere fra Aarhus Universitet har udviklet ny teknologi, der genkender og måler koncentrationen af lægemidler i blodet på under 10 minutter. Den hurtigere svartid kan betyde forskellen på liv og død. Minutterne tæller, når en patient med en blodprop i hjernen ankommer til akutmodtagelsen på

Nu kan langt mere medicinsk udstyr blive svanemærket

AktueltKlima og miljø26. 10. 2026

Svanemærkets krav til medicinsk udstyr og lægemidler i plast og silikone er netop blevet skærpet. Samtidig kan en lang række nye produkttyper som iltmasker og sprøjter nu også opnå det officielle nordiske miljømærke. Fra ilt- og bedøvelsesmasker til blod- og dialyseposer: Svanemærket har

Udnyttelse af biernes bakterier til udvikling af innovative plantebaserede fødevarer

AktueltArtikler fra Dansk KemiBioteknologi19. 10. 2026

Forskere undersøger, hvordan mælkesyrebakterier fra honningbier kan bruges til at udvikle næste generation af plantebaserede fødevarer. Ved hjælp af avanceret droplet microfluidics kan tusindvis af bakteriestammer hurtigt screenes for deres evne til at fermentere plantebaserede råvarer og producere

Ny metode kan reparere fejl i gener

AktueltBioteknologiMedicinalkemi19. 10. 2026

Forskere fra Aarhus Universitet har vist, at en ny form for genbehandling kan rette fejl i patienters stamceller. På sigt kan metoden måske bruges til behandling af sjældne, arvelige sygdomme, som påvirker vores immunforsvar. Nogle mennesker bliver født med en fejl i deres genetiske

Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

AktueltBranchenytMedicinalkemiOrganisk kemi12. 10. 2026

Nogle molekyler, såsom aminosyrer, findes i to varianter, der er hinandens spejlbilleder. Levende organismer indeholder imidlertid kun det ene af disse spejlbilleder. Hvordan en sådan kemisk asymmetri kunne være opstået, har længe været et mysterium for kemikere. Henri B. Kagan og Kenso Soai blev i

Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

AktueltBiologi12. 10. 2026

Alt er anderledes i rummet – også hvordan tarmene fungerer. Forstoppelse er en kendt bivirkning ved rumfart, men indtil nu har man vidst utroligt lidt om, hvorfor det sker. Nu har forskere fra Københavns Universitet i et samarbejde med NASA undersøgt blod fra astronauter og har et bud på, hvorfor

Grundstoffer med kant

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

Thomas Just Sørensen: Universets byggeklodser. 283 sider. Boganmeldelsen er bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Anmeldt af Søren Kiil, professor, DTU Kemiteknik Det periodiske system er kemiens

Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik07. 10. 2026

Ny viden og avanceret testning skal sikre mere holdbare og bæredygtige beskyttelsessystemer til fremtidens infrastruktur. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Ziyou Li, Joshua

Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi07. 10. 2026

Tekstureret vegetabilsk protein bruges til at fremstille plantebaserede kødanaloger. pH og ionstyrke påvirker proteiners konformation og interaktion med vandmolekyler, så vi satte os for at undersøge, hvordan pH og ionstyrke påvirker rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein. Artiklen har

Hvad skal kalken bruges til?

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Fra en brønd på en jysk mark til borekerner i kælderen under Aarhus Universitet: 55 millioner år gammel vulkansk aske kan måske hjælpe med at gøre CO₂ til sten. Samtidig forsøger dansk industri at vende kalkens gamle kulstofkredsløb på hovedet. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Færre vakuumpumper, større processikkerhed: central vakuumforsyning hos Migros Luzern

  • Sponsoreret indhold

    Professionel kemisk bekæmpelse af væggelus

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Effektiv laboratorieopvask starter med den rigtige løsning

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Vakuum reducerer vedligeholdelsesarbejdet og energiforbruget i osteproduktion

  • Holm & Halby

    Autoklave Kørekort i Aarhus – sikker sterilisering i praksis

  • Holm & Halby

    Holm & Halby på Cleanroom EXPO 2026

  • Holm & Halby

    Frysetørringsseminar – få styr på teorien bag den gode proces

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Besøg Busch Vakuumteknik på FoodTech 2026

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Mikrolab – Frisenette overtager aktiviteterne i MD Scientific

  • DENIOS ApS

    Vil du opvarme dine materialer effektivt?

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Ny blodprøveteknologi kan give svar på 10 minutter

    26.10.2026

  • Nu kan langt mere medicinsk udstyr blive svanemærket

    26.10.2026

  • Udnyttelse af biernes bakterier til udvikling af innovative plantebaserede fødevarer

    19.10.2026

  • Ny metode kan reparere fejl i gener

    19.10.2026

  • Nobelprisen i Kemi belønner forskning i molekylernes spejlbilleder

    12.10.2026

  • Astronauters maver går i stå i rummet – blodprøver giver nyt svar

    12.10.2026

  • Grundstoffer med kant

    07.10.2026

  • Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

    07.10.2026

  • Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

    07.10.2026

  • Hvad skal kalken bruges til?

    07.10.2026

  • Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

    07.10.2026

  • “I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

    07.10.2026

  • Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

    07.10.2026

  • Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

    07.10.2026

  • Fra elastik til batteri

    07.10.2026

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia ApS
Gammel Strandvej 20, 1th
DK - 2990 Nivå
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk

Privatlivspolitik
Cookiepolitik
Administrer samtykke
For at give dig de bedste oplevelser bruger vi teknologier som cookies til at gemme og/eller få adgang til enhedsoplysninger. Hvis du giver dit samtykke til disse teknologier, kan vi behandle data som f.eks. browsingadfærd eller unikke ID'er på dette websted. Hvis du ikke giver dit samtykke eller trækker dit samtykke tilbage, kan det have en negativ indvirkning på visse funktioner og egenskaber.
Funktionsdygtig Altid aktiv
Den tekniske lagring eller adgang er strengt nødvendig med det legitime formål at muliggøre brugen af en specifik tjeneste, som abonnenten eller brugeren udtrykkeligt har anmodet om, eller udelukkende med det formål at overføre en kommunikation via et elektronisk kommunikationsnet.
Præferencer
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for det legitime formål at lagre præferencer, som abonnenten eller brugeren ikke har anmodet om.
Statistikker
Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til statistiske formål. Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til anonyme statistiske formål. Uden en stævning, frivillig overholdelse fra din internetudbyders side eller yderligere optegnelser fra en tredjepart kan oplysninger, der er gemt eller hentet til dette formål alene, normalt ikke bruges til at identificere dig.
Marketing
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for at oprette brugerprofiler med henblik på at sende reklamer eller for at spore brugeren på et websted eller på tværs af flere websteder med henblik på lignende markedsføringsformål.
  • Vælg muligheder
  • Administrer tjenester
  • Administrer {vendor_count} leverandører
  • Læs mere om disse formål
Vælg fra liste
  • {title}
  • {title}
  • {title}