3 Vurdering af brændselskvalitet

Brændstofvurderinger på husdyrgødninger

3.1 Brændselssammensætning og brændværdi

For prøvernes ”brændselssammensætning” (se tabel 2) bemærkes især, at indholdet af vand i hestegødningen og i kvæg-, svine- og blandet gyllefiber prøverne er meget højt (over 60 % m/m). For rugeægshøne- og slagtekyllingegødningerne er indholdet af vand mere moderat (20 – 40 % m/m), og for gyllepillerne er indholdet næsten nede på et niveau sammenligneligt med niveauet for træpiller (11 % m/m).

Samtidig er indholdet af askedannende stoffer (”aske”) højt for alle otte prøvers vedkommende, fra 7 – 38 % m/m på tør prøvebasis, hvor niveauet for halm er 5 % m/m. Indholdet af aske er specielt højt i rugeægshønegødningen (38 % m/m) og for de blandede gyllefibre og svinegyllefibrene fra Kemira anlæg med polymer (22 – 23 % m/m).

De ”Flygtige bestanddele” er en empirisk kulanalyseparameter, som bruges til at vurdere reaktiviteten af kul. Flygtige bestanddele bestemmes som vægttabet (udover afgivelse af vand) ved opvarmning til 900 ^oC uden adgang af luft (ilt) i præcis 7 minutter. For almindelig biomasse som halm og træ ligger indholdet af Flygtige bestanddele på vand- og askefri prøvebasis på 80 ± 5 % m/m. Af tabel 2 ses, at dette også gælder for husdyrgødninger – lige bortset fra rugeægshønegødningen, hvor værdien er helt oppe på 95 % m/m. Af tabel 3 kan ses, at også den effektive brændværdi på vand- og askefri prøve er afvigende for denne prøve (ligger lavere end for de øvrige prøver). Sammensætningen af den brændbare del af denne prøve må således afvige fra sammensætningen af almindelige faste biobrændsler som halm og træ. De blandede gyllefibre efter afgasning ligger i øvrigt lige på de 80 % m/m på vand- og askefri prøvebasis. Der synes således ikke at være foretaget en afgasning (forkoksning) af de organiske forbindelser.

Indholdet af nitrogen ses af tabel 2 at være højere for alle otte prøver end for en typisk halm; specielt er indholdet i slagtekyllingegødningen højt (4 % m/m), hvorimod indholdet af chlor i prøverne er sammenligneligt med det typiske indhold i halm. Med hensyn til svovl ligger indholdet i hestegødningen på niveau med almindelig halm, men for de øvrige prøver er indholdet af svovl noget højere. Høje indhold af chlor og svovl i et brændsel vil ved en forbrænding give anledning til dannelse af svovldioxid (SO₂) og saltsyre (HCl), partikelemission (f.eks i form af fine kaliumchlorid (KCl) partikler), korrosion og belægningsdannelser. Halm er kendt for at være et vanskeligt brændsel i disse sammenhænge. Det er imidlertid ikke umiddelbart muligt (ud fra indholdet af chlor og svovl) at forudse, om alle otte prøver af husdyrgødninger vil opføre sig på samme vis som halm, da også indholdet af andre grundstoffer har betydning for reaktionerne i kedlen.

Af tabel 3 fremgår det, at det meget høje indhold af vand i hestegødningen og i kvæg-, svine- og blandet gyllefiber prøverne bevirker, at den effektive brændværdi for de indleverede prøver er meget lav (under 4 MJ/kg). Kun gyllepillerne og til dels slagtekyllingegødningen har en rimelig effektiv brændværdi i indleveret form (henholdsvis 15 og 10 MJ/kg). Til sammenligning ligger den effektive brændværdi for en hvedehalm med omkring 15 % m/m vand på omkring 15 MJ/kg.

Den effektive brændværdi på vand- og askefri prøvebasis ligger omkring 18,5 – 19,5 MJ/kg for almindelige, ikke olieholdige biomasser. Af tabel 3 fremgår det, at to af prøverne afviger fra dette niveau. Prøven af svinegyllefiber fra Kemira anlæg med polymer ligger højere (20,8 MJ/kg), og rugeægshønegødningen ligger lavere (16 MJ/kg). At den førstnævnte prøve af svinegyllefiber ligger med en høj effektiv brændværdi for den brændbare del kan måske tilskrives, at den tilsatte polymer bidrager til brændværdien. Med hensyn til det lavere indhold for rugeægshønegødningen er ovenover anført, at sammensætningen af den brændbare del af denne prøve kan afvige fra sammensætningen af almindelige faste biobrændsler som halm og træ. Rug- og hvedekorn har eksempelvis også en afvigende lav effektiv brændværdi på vand- og askefri prøvebasis (omkring 17 MJ/kg) – men indholdet af Flygtige bestanddele på vand- og askefri prøvebasis ligger på det typiske niveau (80 ± 5 % m/m).

3.2 Brændselsaskens smelteforhold og sammensætning

Af tabel 4 ses det, at rugeægshønegødningen adskiller sig fra de øvrige prøver med meget høje askesmeltningstemperaturer (temperaturer over 1480 ^oC). Ved at sammenholde dette med de teoretiske askesammensætninger i tabel 6 ses, at denne prøve også udmærker sig ved at have et meget højt indhold af calcium (CaO) i asken. Samtidigt er indholdet af silicium (SiO₂) i asken begrænset, således at der ikke vil ske en silikat/glassmeltning (som typisk vil forekomme omkring 1200 ^oC). Slagtekyllingegødningen har også rimeligt pæne høje askesmeltningstemperaturer. Dette er noget overraskende, for selvom indholdet af silicium i asken også her er begrænset, så er der et meget højt indhold af kalium og fosfor. Asker fra korn og kornafrens, som stort set består af kaliumfosfatforbindelser, har nemlig typisk meget lave askesmeltningstemperaturer.

Smelteforløbet for askerne fra hestegødningen og kvæggyllefibrene ligner derimod forløbet for en typisk aske fra halm. Af tabel 6 ses da også, at disse asker i lighed med asker fra halm har et højt indhold af silicium (over 25 % SiO₂) og kalium (omkring 20 % K₂O). Dertil skal i øvrigt bemærkes, at hestegødningen og kvægfibergyllefibrene har et noget højere indhold af aske end halm. Det vil selvfølgelig betyde, at en slaggedannelse vil have et tilsvarende større omfang.

Med hensyn til de fire sidste prøver, svinegyllefibrene, de blandede gyllefibre og gyllepillerne, så ligger askesmeltningstemperaturerne højere end det normalt ses for aske fra halm. Niveauet er dog ikke højere end, at der for nogle anlægstyper vil kunne forekomme slaggedannelse. For lidt større ristefyrede kulanlæg findes en tommelfingerregel om, at Blødgøringstemperaturen (DT) ikke bør være under 1200 ^oC, hvis slaggedannelser skal undgås.

For indholdet af næringsstofferne kalium og fosfor i asken ved forbrænding af de otte typer af husdyrgødninger ses af tabel 6, at indholdet af kalium vil være højt for især slagtekyllingegødningen, men også for hestegødningen og kvæggyllefibrene. Derimod vil indholdet af kalium være begrænset for asken fra svinegyllefiber fra Kemira anlæg med polymer, blandet gyllefiber, gyllepiller og rugeægshønegødningen. Indholdet af fosfor er højt for alle otte prøver, men specielt højt for svinegyllefiber fra Kemira anlæg med polymer, blandet gyllefiber, gyllepiller og slagtekyllingegødningen.

3.3 Tungmetaller

Af tabel 7 fremgår det, at indholdet af zink (Zn) i alle otte prøver er meget højt (100 – 1500 mg/kg tørstof) sammenlignet med det typiske indhold i halm på 10 mg/kg tørstof. Også indholdet af kobber (Cu) er meget højt (20 – 300 mg/kg tørstof) i sammenligning med det typiske indhold for halm på 2 mg/kg tørstof. Zink og i mindre udstrækning kobber vil kunne forflygtiges ved højere forbrændingstemperaturer og efterfølgende udkondensere på flyveaskepartikler. Derved vil ske en opkoncentrering af zink og i mindre udstrækning af kobber i flyveasken.

Indholdet af nikkel (Ni) og arsen (As) er også noget højere end for halm, men niveauerne er lavere end for zink og kobber: 2 – 10 mg nikkel/kg tørstof og 0,2 – 0,6 mg arsen/kg tørstof. Indholdene af cadmium (Cd), chrom (Cr), kviksølv (Hg), bly (Pb) og vanadin (V) i husdyrgødningerne ligger derimod på nogenlunde samme niveau som for halm. For svinegyllefiber fra Kemira anlæg med polymer og rugeægshønegødningen er indholdet af cadmium dog fire gange højere end det angivne niveau for halm på 0,1 mg cadmium/kg tørstof.