🔥 Flüchtige Bestandteile in festen Biobrennstoffen — Erhitzen bei 900 °C für 7 min

Petrochemie PN-EN ISO 18123

Übersicht

Die Norm legt die Anforderungen und das Verfahren für die Bestimmung des Gehalts an flüchtigen Bestandteilen in festen Biobrennstoffen fest; sie ist für die Hersteller, Verkäufer und Verwender von Biobrennstoffen und der Anlagen zu ihrer Verbrennung bestimmt. Der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen wird als Masseverlust bestimmt, vermindert um den Verlust infolge der Feuchte, wenn ein fester Biobrennstoff unter genormten Bedingungen einer teilweisen Pyrolyse unterworfen wird. Die Prüfung ist empirisch: damit die Ergebnisse vergleichbar sind, müssen die Aufheizgeschwindigkeit, die Endtemperatur und die Gesamtzeit streng geregelt und der Luftzutritt ausgeschlossen werden, um eine Oxidation zu verhindern — die Passung des Tiegeldeckels ist entscheidend. Die Beschreibung stützt sich auf die Vorschau der ISO 18123:2015; das Polnische Komitee für Normung hat PN-EN ISO 18123:2023-10 (EN ISO 18123:2023) herausgegeben, deren Inhalt nicht geprüft wurde.

Die Feuchte der Analysenprobe wird gleichzeitig mit den flüchtigen Bestandteilen bestimmt (ISO 18134-3), damit die richtige Korrektur angebracht werden kann. Eine an Referenzproben des betreffenden Biomassetyps validierte automatische Apparatur ist zulässig, sofern sie die Anforderungen der Abschnitte 5–8 an die Probenmasse, die Atmosphäre, die Temperaturen und die Wägegenauigkeit erfüllt; nach LECO bestimmen sowohl das ISO-Verfahren als auch ein TGA-Analysator den Masseverlust in einer festgelegten Zeit bei 900 °C, wobei das Thermogravimeter nach der Feuchtestufe (~105 °C) zusätzliche Aufheizzeit benötigt.

Die flüchtigen Bestandteile der Biomasse sind hoch (70–80 % Vdaf nach der TU Wrocław) und kennzeichnen zusammen mit der Asche und dem fixen Kohlenstoff den Brennstoff; das GIG bestimmt sie gravimetrisch im Bereich 59,30–87,30 % (im Akkreditierungsbereich ist die Ausgabe PN-EN ISO 18123:2023-05 eingetragen, die Katalogkarte des Polnischen Komitees für Normung nennt 2023-10).

Prinzip der Methode

Eine Portion der Probe für die allgemeine Analyse wird im Wesentlichen unter Luftabschluss bei (900 ± 10) °C 7 min lang erhitzt; der Ofen hat gewöhnlich kein Vakuum, doch entsteht beim Erhitzen ein Teilvakuum, das vom Lufteintritt beim Einsetzen der Charge und von der im Tiegel vor dem Aufsetzen des Deckels eingeschlossenen Luft abhängt. Der Prozentsatz der flüchtigen Bestandteile wird aus dem Masseverlust der Portion nach Abzug des Verlusts infolge der Feuchte berechnet. Der Elektroofen soll eine Zone gleichmäßiger Temperatur von (900 ± 10) °C halten und sie innerhalb von 4 min nach dem Einsetzen eines kalten Gestells mit Tiegeln wiedergewinnen; die Temperatur misst ein fest eingebautes Thermoelement in einer Hülle, das regelmäßig mit einem kalibrierten hüllenlosen Thermoelement geprüft wird. Der Tiegel ist zylindrisch mit einem gut passenden Deckel, beide aus Quarzglas, mit einer Masse von 10–14 g; das waagerechte Spiel des Deckels ist ≤ 0,5 mm, Tiegel und Deckel sind zusammen eingeschliffen und gemeinsam gekennzeichnet.

Anwendungen

• Charakterisierung fester Biobrennstoffe (Pellets, Hackschnitzel, Stroh) für die Auslegung von Verbrennung und Vergasung
• Berechnung des fixen Kohlenstoffs aus der Bilanz Feuchte–Asche–flüchtige Bestandteile
• Qualitätskontrolle und Ringversuche von Biomasselaboratorien (GIG: 59,30–87,30 %)
• Validierung thermogravimetrischer Analysatoren gegenüber dem Tiegelverfahren

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN ISO 18123:2023-10

Titel (PL)

Biopaliwa stałe — Oznaczanie części lotnych

Title (EN)

Solid biofuels — Determination of volatile matter

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Vorbereitung der Probe

   Eine Probe für die allgemeine Analyse (Nennkorngröße ≤ 1 mm) nach den Regeln für die Vorbereitung von Biobrennstoffproben vorbereiten; gleichzeitig eine Portion für die Feuchtebestimmung nach ISO 18134-3 einwägen.

2. Tiegel

   Aufeinander abgestimmte und eingeschliffene Sätze Tiegel–Deckel aus Quarzglas verwenden (10–14 g, Spiel ≤ 0,5 mm); den leeren Tiegel mit seinem Deckel wägen.

3. Einwaage

   Eine Portion der Probe in den Tiegel einwägen, den Deckel aufsetzen und wägen; die Tiegel auf das Gestell stellen.

4. Erhitzen

   Das Gestell mit den Tiegeln in die Mitte des auf (900 ± 10) °C aufgeheizten Ofens stellen; der Ofen soll seine Temperatur innerhalb von 4 min wiedergewinnen. 7 min unter Luftabschluss erhitzen (der passende Deckel).

   ⏱ Zeit: 7 min • 🌡 Temperatur: 900 ± 10 °C

5. Abkühlen und Wägen

   Das Gestell herausnehmen, die Tiegel mit ihren Deckeln abkühlen und wägen.

6. Berechnung

   Die flüchtigen Bestandteile aus dem Masseverlust der Portion nach Abzug des Masseverlusts infolge der gleichzeitig bestimmten Feuchte berechnen; das Ergebnis im wasserfreien Zustand angeben.

7. Kontrolle des Ofens

   Die Anzeige des Ofenthermoelements regelmäßig mit einem kalibrierten hüllenlosen Thermoelement prüfen, das so nahe wie möglich am festen angebracht wird; die Kennlinie eines Thermoelements ändert sich bei hoher Temperatur mit der Zeit, deshalb sollte die Bestimmung nicht länger dauern als nötig.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Ofen bei 900 °C — Zange mit langem Griff, Thermohandschuhe, Gesichtsschutz beim Öffnen
• Die Pyrolyse der Biomasse gibt brennbare Gase und Teer ab — der Abzug des Ofens mit seiner Klappe, Lüftung des Raumes
• Quarztiegel sind spröde und heiß — auf einem Untersatz abkühlen, nicht auf eine kalte Arbeitsplatte stellen

Häufige Fragen