Koģenerācijas staciju pelnu īpašību un izmantošanas iespēju izpēte

Abstract

Maģistra darba “Koģenerācijas staciju pelnu īpašību un izmantošanas iespēju izpēte” ietvaros 24 paraugiem no 5 dažādām koģenerācijas stacijām tika noteiktas ķīmiskās un fizikālās īpašības, veicot pelnu termiskos, struktūras un mineraloģiskos, kā arī ķīmiskā sastāva, pētījumus. Maģistra darba mērķis bija veikt koģenerācijas stacijās veidoto koksnes pelnu sastāva un īpašību izpēti, izmantojot daudzparametru fizikāli-ķīmiskās metodes, lai novērtētu to izmantošanas iespējas. Darba teorētiskajā daļā tika apkopota zinātniskā literatūra par enerģijas resursiem Eiropā un Latvijā, biomasu kā atjaunojamās enerģijas avotu, koksni un tās izmantošanu koģenerācijas stacijās, koksnes pelniem un to ķīmisko sastāvu. Tika apskatītas arī koksnes pelnu izmantošanas iespējas lauksaimniecībā, mežsaimniecībā un būvniecībā. Maģistra darba rezultātu sadaļā raksturoti pelnu paraugi. Tiem tika noteikti karsēšanas zudumi, ar mērķi novērtēt koģenerācijas stacijā nesadegušo organisko savienojumu un ogles daudzumu pelnu paraugos. Kopējais elementu saturs tika noteikts, izmantojot daudzsoļu frakcionēšanu. Lai noteiktu masas kritumus karsējot, pelnu paraugiem veikta termogravimetriskā analīze. Rentgendifrakcijas analīzē noteikts pelnu paraugu mineraloģiskais sastāvs, savukārt Furjē transformācijas infrasarkanajā spektroskopijā tika identificētas saišu svārstības, kas ļauj secināt par dažādu ķīmisko savienojumu klātbūtni pelnos. Pētījumā tika noteikts, ka vieglie pelni uzrāda augstākas karsēšanas zudumu vērtības, nekā smagie pelni. Pelnu paraugi satur kalciju un tā savienojumus augstās koncentrācijās. Vieglo pelnu paraugi uzrāda augstākās smago metālu koncentrācijas. Perspektīva pelnu izmantošanas iespēja ir to pielietošana lauksaimniecības un meža zemju mēslošanā, tomēr tā pieļaujama pēc detalizētas pelnu sastāva izpētes.

Within Master’s Thesis “Properties and application possibilities of cogeneration power plant ashes” chemical and physical properties of 24 samples from 5 different cogeneration plants were defined by thermal, structural, mineralogical and chemical studies of ash samples. The aim of this Master’s Thesis was to research the composition and properties of wood ash produced in cogeneration plants by using multi-parameter physicochemical methods. As a result it was possible to evaluate the possible applications of wood ash. The theoretical part of Thesis summarizes scientific literature on energy resources in Europe and Latvia, biomass as a source of renewable energy, wood and its use in cogeneration plants, wood ashes and their chemical properties. Wood ash utilization in agriculture, forestry and construction is discussed as well. In results section of this Master’s Thesis ash examples have been characterized. Loss on ignition was identified, in order to detect the amount of organic compounds and coal in ash examples that have not burned in cogeneration plant. The overall content of elements was identified by using multistep fractionation. In order to identify mass loss in ash examples, thermogravimetric analysis was carried out. Mineralogical content of ash examples was determined with X-ray diffraction analysis, but by using Fourier transformation’s infrared spectroscopy, fluctuations of bonds were identified, which allows to make conclusions on presence of different chemical compounds in ash. The research determined that fly ash have higher values of loss on ignition than heavy ashes. Ash examples are containing calcium and its compounds in high concentrations. The examples of fly ash are containing heavy metals in highest concentrations. A perspective application of ash is fertilization of agricultural and forest land, however such applications are only acceptable after detailed research of ash content.