När det gäller vetenskapen om biomassaförbränning är ingenting mer komplicerat än aska fusion (koksning) parametrar. När koksegenskaperna är goda är askan fortfarande aska och den enda utmaningen är att askan inte avlägsnas överdrivet från förbränningssystemet genom ackumulering. Tvärtom, när egenskaperna av askfusion inte är gynnsamma händer något konstigt – askan klumpar sammans och måste brytas eller till och med mejslas ur askfacket. Senare kan det bilda en tegelsten som ser ut som en bit smält glas eller till och med en bikaka. När det ackumuleras i en industribrännare kallas det här tillståndet av aska förkoksning eller slaggning. Oavsett vad du kallar det, hur det helst ser ut, är det en relativt enkel sak att göra, eftersom det bara är en funktion av smältpunkten.
Först låt oss först bestämma att ”ren” aska (fri från smuts, sten, oförbränt kol, etc.) främst är en kombination av oorganiska oxider. När biomassa förbränns frigörs organiskt material (i princip allt kol, väte, kväve och syre) medan oorganiska mineraler förblir i den oxiderade formen, som vi betraktar som aska. Genom detektion består biomassa aska huvudsakligen av kalcium, kiseldioxid, aluminium, magnesium, kalium, mangan, natrium, järn, fosfor och andra mineraloxidformer. Var och en av dessa oxiderade mineraler finns som ett fast ämne och som alla annat fast ämne har en smältpunkt. Utbudet av smältpunkter för de olika mineraloxider som finns kan variera stort, med den totala smältpunkten för aska uppträder vid höga temperaturer som en funktion av alla mineralkomponenter och kemiska interaktioner. Som ett resultat smälter aska vanligtvis inom ett bestämt temperaturintervall, inte en specifik temperatur. Intervallet kan spänna från några grader till 50 eller till och med 100 grader Celsius. Det är därför när du ser resultaten as smältningstest rapporteras det som ett temperaturintervall (till exempel deformationstemperatur =1310 °C, hemisfärens temperatur =1330 °C, flödestemperatur =13). I det här fallet smälter askan vid 40 grader Celsius.
Deformationstemperatur (DT) anses vara en nyckelparameter i asksmältningstester, eftersom det är den temperatur vid vilken askan först börjar smälta och bli "klibbig". Klibbig aska kommer att ansamlas på nästan alla ytor i förbränningssystemet, vilket resulterar i en isolerande effekt, vilket resulterar i en ökning av temperaturen i hela förbränningssystemet. Högre temperaturer leder till mer smältning. Denna process fortsätter tills askan blir flytande och i huvudsak slagg. Intressant nog kan slaggs egenskaper säga dig något. Om askan är klumpig kan den fortfarande brytas för hand. Hittar du riktigt glas har askan helt smält. En bit koksning faller vanligtvis någonstans däremellan. Nyckeln till att förhindra asksammanblandning (koksning) är att hålla temperaturen i förbränningssystemet under askans DT. Eftersom de flesta förbränningssystem för biomassa arbetar vid 1200 grader Celsius eller lägre, utvärderas bränsle vanligtvis genom att verifiera DT över denna temperatur. Lyckligtvis, för "rent" trä (ingen bark, sand, smuts eller annat skräp) är koksning vanligtvis inte ett problem. Sammanslagningen av aska och vedartad biomassa förknippas nästan alltid med någon form av råvara. Detsamma kan inte sägas om andra former av biomassa (nötskal, jordbruksgräs, energigrödor etc.). Dessa material har ofta hög askhalt, vilket ökar chanserna för låg DT. Det vill säga hög askhalt ensam är inte en bra prediktor för askfusionsproblem (koksning) med en viss form av biomassa. Karaktären hos askans mineralsammansättning är den bidragande faktorn. Om exempelvis kalciumhalten i askan är hög, är askans smälttemperatur vanligtvis hög. Asksmältningsproblem är mer sannolika om kiseldioxidhalterna är höga, men inte alltid. Det intressanta med kiseldioxid är att om det vore i form av kiseldioxid skulle den faktiska smälttemperaturen vara mycket hög (1710 grader Celsius). Men precis som kol har kiseldioxid fyra aktiva elektroner som kan binda till andra mineraler, vilket ofta resulterar i komplexa silikater med låga smältpunkter. Av denna anledning, när vi ser koksproblem, är 90 procent relaterade till kiseldioxid. Det finns andra mineraler som kan vara problematiska när temperaturen stiger. Det finns många andra faktorer som kan komplicera koksning. Förbränningssystem kan vara syrerika eller syrefattiga, varvid smältpunktsförhållandena varierar. Biomassa kan vara förorenad med icke-uppenbara material, såsom gödningsmedel och salt, ofta på grund av användningen av ett orent transportsystem. Föroreningar varierar vanligtvis med jämna mellanrum, så att testa nästa sats bränsle hjälper dig inte nödvändigtvis att ta reda på vad som orsakar koksproblemen i samband med föregående sats. Sammantaget, om du förstår principerna ovan, borde du ha en bättre chans att avgöra hur du ska hantera problemet med partikelkoksning.
