🔥 Gesamtschwefel und -chlor in festen Biobrennstoffen — Bombenverbrennung oder Aufschluss, IC/ICP

Petrochemie PN-EN ISO 16994

Übersicht

Die Norm beschreibt Verfahren zur Bestimmung des Gesamtgehalts an Schwefel und Chlor in festen Biobrennstoffen: zwei Verfahren zum Aufschluss des Brennstoffs und verschiedene analytische Techniken zur Bestimmung der Elemente in den Lösungen nach dem Aufschluss; sie umfasst auch automatische Apparaturen, sofern eine Validierung durchgeführt und Kenndaten erreicht wurden, die denen des in der Norm beschriebenen Verfahrens nahekommen. Schwefel und Chlor kommen in Biobrennstoffen in unterschiedlichen Konzentrationen vor; bei der Verbrennung gehen sie gewöhnlich in Schwefeloxide und Chloride über, und ihre Anwesenheit und die Produkte ihrer Reaktionen tragen erheblich zu Korrosion und schädlichen Emissionen bei. Chlor kann in organischen und in anorganischen Verbindungen vorliegen, und der Gesamtgehalt ist gleich dem wasserlöslichen Gehalt (ISO 16995) oder größer. Die Ausgabe 2016 (PN-EN ISO 16994:2016-10) ist eine geringfügige Überarbeitung der ISO 16994:2015.

Das bevorzugte Aufschlussverfahren ist die Verbrennung in einer Sauerstoffatmosphäre in einem geschlossenen Verbrennungsgefäß — sie lässt sich mit der Bestimmung des Brennwerts nach ISO 18125 verbinden; der Aufschluss in geschlossenen Gefäßen (ISO 16967, Teil A) ist eine geeignete Alternative. Es dürfen auch andere Techniken angewendet werden, z. B. die Verbrennung im Rohrofen bei hoher Temperatur und das Eschka-Verfahren. Automatische Apparaturen (Elementaranalysatoren, AOX-Analysatoren) und die Röntgenfluoreszenz verlangen eine Validierung für die betreffende Biomassegruppe (holzartig, halmgutartig, fruchtartig nach ISO 17225-1) nach CEN Guide 13 — entweder vollständig oder relativ (Vergleich mit einem Referenzverfahren, z. B. in Ringversuchen); ein etwa an Stroh validiertes Gerät ist wegen der niedrigeren Konzentrationen und der anderen Matrix nicht ohne Weiteres für Holz geeignet.

Der Schwefel in pflanzlicher Biomasse stammt aus Aminosäuren und Vitaminen und sein Gehalt ist verschwindend gering; größere Mengen (bis zu 0,6 Massenprozent) enthält Biomasse kommunalen Ursprungs. Typische Gehalte an Schwefel und Chlor in Biobrennstoffen gibt ISO 17225-1, Anhang B, an.

Prinzip der Methode

Die Bestimmung verläuft in zwei Stufen oder mit einer automatischen Apparatur. Aufschluss des Biobrennstoffs: Verfahren A — Verbrennung in einer Sauerstoffatmosphäre in einem Verbrennungsgefäß und Absorption der sauren Gasbestandteile in einer Absorptionslösung; Verfahren B — Aufschluss in geschlossenen Gefäßen nach ISO 16967:2015, Teil A. Bestimmung von Sulfat und Chlorid in der Lösung: Ionenchromatographie nach den Grundsätzen der ISO 10304-1 oder ICP nach den Grundsätzen der ISO 11885 (Bestimmung als Schwefel und Chlor). In automatischen Apparaturen können die Schwefel- und Chlorverbindungen als gasförmige Bestandteile nachgewiesen werden (z. B. mit IR-Verfahren). Die Probe für das Verfahren A wird zu einem Pressling von etwa 13 mm Durchmesser gepresst; das Verbrennungsgefäß darf dasselbe sein, das für den Brennwert verwendet wird.

Anwendungen

• Beurteilung der Neigung von Biobrennstoffen zur Chlorid- und Schwefelkorrosion von Kesseln (Pellets, Stroh, landwirtschaftliche Biomasse)
• Einstufung von Pellets und Hackschnitzeln nach den S- und Cl-Grenzwerten der ISO 17225
• Abschätzung der SO2- und HCl-Emissionen aus der Verbrennung von Biomasse
• Mit der Bestimmung des Brennwerts verbundene Analyse (dieselbe Bombe, ISO 18125)
• Validierung automatischer Analysatoren und der RFA für Biomassegruppen

Schlüsselparameter

Norm

Normnummer

PN-EN ISO 16994:2016-10

Titel (PL)

Biopaliwa stałe — Oznaczanie całkowitej zawartości siarki i chloru

Title (EN)

Solid biofuels — Determination of total content of sulfur and chlorine

Schritt-für-Schritt-Verfahren

1. Vorbereitung der Probe

   Die Analysenprobe nach ISO 14780 vorbereiten und die Feuchte für die Umrechnungen nach ISO 18134-3 bestimmen.

2. Verfahren A — der Pressling

   Eine Portion der Probe zu einem Pressling von etwa 13 mm Durchmesser pressen (nötigenfalls mit einer Verbrennungshilfe) und mit einer Auflösung von 0,1 mg wägen.

3. Verfahren A — Verbrennung

   Den Pressling in einer Sauerstoffatmosphäre (≥ 99,5 %) in einem Verbrennungsgefäß verbrennen, das eine Absorptionslösung enthält; nach der Verbrennung die Lösung mit den absorbierten sauren Gasbestandteilen quantitativ sammeln (es darf mit der Bestimmung des Brennwerts verbunden werden).

4. Verfahren B — Aufschluss

   Ersatzweise die Probe nach ISO 16967:2015, Teil A, in geschlossenen Gefäßen aufschließen.

5. Endbestimmung

   Sulfat und Chlorid in der Lösung mit Ionenchromatographie bestimmen (Grundsätze der ISO 10304-1) oder Schwefel und Chlor mit ICP (Grundsätze der ISO 11885).

6. Qualitätskontrolle

   Die Richtigkeit mit einem zertifizierten Referenzmaterial prüfen; sind die Wiederfindungen nicht zufriedenstellend, mit mindestens zwei CRM/SRM kalibrieren und zur Überprüfung andere verwenden.

7. Automatische Apparaturen

   Zulässig nach einer Validierung an Referenzproben der betreffenden Biomassegruppe (holzartig, halmgutartig, fruchtartig) nach CEN Guide 13 — eine vollständige Validierung oder eine relative durch Vergleich mit einem Referenzverfahren.

Erforderliche Geräte und Apparatur

Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien

Arbeitsschutz und Sicherheit

• Bombe unter Sauerstoffdruck — nur druckgeprüfte Gefäße verwenden, keine Schmierstoffe in der Sauerstoffarmatur
• Aufschluss in geschlossenen Gefäßen (Verfahren B) — Säuren unter Druck und bei hoher Temperatur, Schutzscheiben und Abzug
• Die Absorptionslösungen nach der Verbrennung sind sauer — Handschuhe und Schutzbrille

Häufige Fragen