Search

Julkaisussa käsitellään lämmön- ja sähkötuotantoon käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia kirjallisuuden sekä VTT Energian analyysien perusteella. Liikennepolttoaineita ei käsitellä. Tärkeimmät polttoaineiden ominaisuudet, joita julkaisussa käsitellään ovat · lämpöarvo · polttoaineen kemiallinen koostumus · kosteus · tiheys, jauhautuvuus sekä muut käsittelytekniset ominaisuudet · tuhkapitoisuus, tuhkan sulamiskäyttäytyminen ja tuhkan koostumus · haitallisten aineiden, kuten mm. alkalien ja raskasmetallien, pitoisuudet. Erilaisten puuperäisten polttoaineiden, turpeen, peltobiomassojen, kierrätyspolttoaineiden, lietteiden, kivihiilen, kaasumaisten polttoaineiden sekä öljyjen ominaisuuksia esitellään vertailevina taulukoina. Aineistossa on sekä kaupallisia polttoaineita sekä tutkimuskohteena olevia polttoaineita (mm. ruokohelpi ja bioöljyt). Julkaisun alussa esitellään ominaisuuksien määritysmenetelmiä ja laskentakaavoja. Lisäksi julkaisussa esitellään myös kotimaisten polttoaineiden tuotantomenetelmiä lyhyesti sekä potentiaalitietoja. Julkaisun lopussa ovat yhteenvetotaulukot ominaisuuksista sekä Suomessa voimassa olevat polttoaineiden laatuluokitukset.

Julkaisussa käsitellään lämmön- ja sähkötuotantoon käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia kirjallisuuden sekä VTT Energian analyysien perusteella. Liikennepolttoaineita ei käsitellä. Tärkeimmät polttoaineiden ominaisuudet, joita julkaisussa käsitellään ovat · lämpöarvo · polttoaineen kemiallinen koostumus · kosteus · tiheys, jauhautuvuus sekä muut käsittelytekniset ominaisuudet · tuhkapitoisuus, tuhkan sulamiskäyttäytyminen ja tuhkan koostumus · haitallisten aineiden, kuten mm. alkalien ja raskasmetallien, pitoisuudet. Erilaisten puuperäisten polttoaineiden, turpeen, peltobiomassojen, kierrätyspolttoaineiden, lietteiden, kivihiilen, kaasumaisten polttoaineiden sekä öljyjen ominaisuuksia esitellään vertailevina taulukoina. Aineistossa on sekä kaupallisia polttoaineita sekä tutkimuskohteena olevia polttoaineita (mm. ruokohelpi ja bioöljyt). Julkaisun alussa esitellään ominaisuuksien määritysmenetelmiä ja laskentakaavoja. Lisäksi julkaisussa esitellään myös kotimaisten polttoaineiden tuotantomenetelmiä lyhyesti sekä potentiaalitietoja. Julkaisun lopussa ovat yhteenvetotaulukot ominaisuuksista sekä Suomessa voimassa olevat polttoaineiden laatuluokitukset.

Julkaisussa käsitellään uunien lämmöneristeenä käytettävien keraamisten kuituvuorausten käyttöön liittyviä ongelmia Suomen teollisuudessa. Kokeellista tutkimusta varten rakennettiin siirrettävä koeuuni, johon asennettiin lämmöneristeeksi yhdeksän erilaista korkealämpötilakuitumateriaalia tai rakennetta. Uunissa poltettiin propaania ja teollisuuden prosessikaasuja 1 300 oC:n lämpötilassa. Kuitueristeille vahingollisia aineita ovat mm. poltettavan kaasun mukana uuniin kulkeutuva alkalimetallipitoinen pöly, koska alkalimetallit alentavat kuitujen sulamislämpötiloja, sekä runsasrikkisen raskaan polttoöljyn palokaasut ja etenkin niitten mukana kulkeutuva vanadiini. Alkalimetallipitoisen pölyn vaikutusta tutkittiin teollisuusuunista otetuista näytteistä ja myös laboratoriokokein. Raskaan polttoöljyn vaikutusta tutkittiin teollisuusuunin seinään asennettujen koepalojen avulla. Koeuuni oli n. 1,5 kuukautta käyttölämpötilassaan. Tämän ajan kaikki tutkitut materiaalit kestivät vahingoittumatta. Vuorauksen pintaosissa alumiinisilikaatti ja alumiinioksidikuidut muuttuivat kiteisiksi ja sintrautuivat osaksi yhteen, mutta zirkoniumoksidipitoisten kuitujen vauriot olivat vähäisempiä. Havaittu eristeitten kutistuma käyttäytyi luokituslämpötilan mukaisesti. Myös tutkitut eristerakenteet kestivät kokeet, joskin eroja oli havaittavissa. Kuitumoduuleista tai erilaisista kuitu huopakerrosten ja kuituhuopamoduulien yhdistelmistä tehdyt rakenteet tuntuivat luotettavimmilta. Lämpötilamittaustuloksista havaittiin, että eristerakenteen sisäisen kaasuvirtauksen estäminen esimerkiksi pinnoitteen tai kerrosten välissä olevan tiiviin kerroksen avulla alensi lämpöhäviöitä ja uunin pintalämpötiloja. Sama vaikutus oli kovetetuilla levyillä ja moduuleilla.

Kiinteiden polttoaineiden poltossa syntyviä haitallisia epäpuhtauksia ovat mm. alkalimetalliyhdisteiden höyryt. Ne aiheuttavat kerrostumia ja syöpymistä polttolaitteen eri osissa varsinkin kaasuturbiinissa. Sorbenttien eli sieppaajien käyttö on osoittautunut lupaavaksi tekniikaksi alkalimetalliyhdisteiden poistamiseen kuumista savukaasuista. Julkaisussa tarkastellaan alkalimetalliyhdisteiden poistoon soveltuvien sorbenttien koostumusta, kykyä siepata alkaleja, sieppausmekanismeja, käyttötapoja, saatavuutta ja hintaa. Sorbentit ovat yleensä alumiinisilikaatteja, jotka kestävät korkeita lämpötiloja Sorbenttien kykyä sie pata alkaleja on tutkittu hyvin erilaisissa koeolosuhteissa, joten niitä on vaikea verrata toisiinsa. Siep pausmekanismi on monimutkainen kemiallisten reaktioiden ja fysikaalisen adsorption yhdistelmä Kirjallisuudessa esiintyvissä tutkimuksissa sorbentteja on käytetty sekoittamalla niitä polttoaineen joukkoon, injektoimalla niitä savukaasuun tai ohjaamalla savukaasu sorbenttipedin läpi. Useimmat tutkimukset on tehty normaali ilmanpaineessa alle 1 000 °C:ssa. Eniten tutkittuja sorbentteja ovat kaoliniitti, emathliitti, bauksiitti ja kaoliini, jotka pystyvät tietyissä olosuhteissa sieppaamaan yli 90 % savukaasun alkaleista. Jos sorbentteja aiotaan hyödyntää kiinteän aineen poltossa korkean paineen ja lämpötilan sekä savu kaasun koostumuksen vaikutukset sorbenttien toimintaan pitäisi selvittää. Samalla koelaitteella olisi syytä testata useita sorbentteja samoissa olosuhteissa, jotta niitä voitaisiin verrata toisiinsa.

Kiinteiden polttoaineiden poltossa syntyviä haitallisia epäpuhtauksia ovat mm. alkalimetalliyhdisteiden höyryt. Ne aiheuttavat kerrostumia ja syöpymistä polttolaitteen eri osissa varsinkin kaasuturbiinissa. Sorbenttien eli sieppaajien käyttö on osoittautunut lupaavaksi tekniikaksi alkalimetalliyhdisteiden poistamiseen kuumista savukaasuista. Julkaisussa tarkastellaan alkalimetalliyhdisteiden poistoon soveltuvien sorbenttien koostumusta, kykyä siepata alkaleja, sieppausmekanismeja, käyttötapoja, saatavuutta ja hintaa. Sorbentit ovat yleensä alumiinisilikaatteja, jotka kestävät korkeita lämpötiloja Sorbenttien kykyä sie pata alkaleja on tutkittu hyvin erilaisissa koeolosuhteissa, joten niitä on vaikea verrata toisiinsa. Siep pausmekanismi on monimutkainen kemiallisten reaktioiden ja fysikaalisen adsorption yhdistelmä Kirjallisuudessa esiintyvissä tutkimuksissa sorbentteja on käytetty sekoittamalla niitä polttoaineen joukkoon, injektoimalla niitä savukaasuun tai ohjaamalla savukaasu sorbenttipedin läpi. Useimmat tutkimukset on tehty normaali ilmanpaineessa alle 1 000 °C:ssa. Eniten tutkittuja sorbentteja ovat kaoliniitti, emathliitti, bauksiitti ja kaoliini, jotka pystyvät tietyissä olosuhteissa sieppaamaan yli 90 % savukaasun alkaleista. Jos sorbentteja aiotaan hyödyntää kiinteän aineen poltossa korkean paineen ja lämpötilan sekä savu kaasun koostumuksen vaikutukset sorbenttien toimintaan pitäisi selvittää. Samalla koelaitteella olisi syytä testata useita sorbentteja samoissa olosuhteissa, jotta niitä voitaisiin verrata toisiinsa.

Julkaisussa käsitellään uunien lämmöneristeenä käytettävien keraamisten kuituvuorausten käyttöön liittyviä ongelmia Suomen teollisuudessa. Kokeellista tutkimusta varten rakennettiin siirrettävä koeuuni, johon asennettiin lämmöneristeeksi yhdeksän erilaista korkealämpötilakuitumateriaalia tai rakennetta. Uunissa poltettiin propaania ja teollisuuden prosessikaasuja 1 300 oC:n lämpötilassa. Kuitueristeille vahingollisia aineita ovat mm. poltettavan kaasun mukana uuniin kulkeutuva alkalimetallipitoinen pöly, koska alkalimetallit alentavat kuitujen sulamislämpötiloja, sekä runsasrikkisen raskaan polttoöljyn palokaasut ja etenkin niitten mukana kulkeutuva vanadiini. Alkalimetallipitoisen pölyn vaikutusta tutkittiin teollisuusuunista otetuista näytteistä ja myös laboratoriokokein. Raskaan polttoöljyn vaikutusta tutkittiin teollisuusuunin seinään asennettujen koepalojen avulla. Koeuuni oli n. 1,5 kuukautta käyttölämpötilassaan. Tämän ajan kaikki tutkitut materiaalit kestivät vahingoittumatta. Vuorauksen pintaosissa alumiinisilikaatti ja alumiinioksidikuidut muuttuivat kiteisiksi ja sintrautuivat osaksi yhteen, mutta zirkoniumoksidipitoisten kuitujen vauriot olivat vähäisempiä. Havaittu eristeitten kutistuma käyttäytyi luokituslämpötilan mukaisesti. Myös tutkitut eristerakenteet kestivät kokeet, joskin eroja oli havaittavissa. Kuitumoduuleista tai erilaisista kuitu huopakerrosten ja kuituhuopamoduulien yhdistelmistä tehdyt rakenteet tuntuivat luotettavimmilta. Lämpötilamittaustuloksista havaittiin, että eristerakenteen sisäisen kaasuvirtauksen estäminen esimerkiksi pinnoitteen tai kerrosten välissä olevan tiiviin kerroksen avulla alensi lämpöhäviöitä ja uunin pintalämpötiloja. Sama vaikutus oli kovetetuilla levyillä ja moduuleilla.