Korkealämpötilakemia

Korkealämpötilakemia
Kiinteän polttoaineen palaminen Ma klo PR126A Ti klo 8-10 PR101

Tavoite Oppia kiinteiden polttoaineiden palamisen kannalta keskeisimmät ominaisuudet sekä jaottelun ja luokittelun perusteet Tutustua kiinteiden polttoaineiden palamiseen Kiinteän aineen palamisen vaiheet Palamisesta jäävä tuhka Kuva: Kaisa Heikkinen.

Sisältö Kiinteät polttoaineet Kiinteän aineen palaminen ja sen vaiheet
Jaottelu Ominaisuudet ja niiden määritys Laatuluokitukset Kiinteän aineen palaminen ja sen vaiheet (Kuivuminen) Pyrolyysi: Haihtuvien höyrystyminen Syttyminen ja palaminen Jäännöskoksin palaminen Tuhkat Sulamiskäyttäytyminen Koostumus

Kiinteät polttoaineet Jaottelu
Fossiiliset polttoaineet Kivihiili Yleisimmin käytetty kiinteä polttoaine Geologisissa prosesseissa hiiltynyttä turvetta Hiiltymisaste, petrografinen koostumus Turve Maatunut kasviaines Maatumisaste, kasvilajikoostumus Uusiutuvat polttoaineet Biomassapohjaiset polttoaineet kuten puu, olki, jne. Kierrätyspolttoaineet Polttokelpoiset jätteet Laadultaan ja koostumukseltaan hyvin vaihtelevia Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Kiinteät polttoaineet Koostumus
Kiinteiden polttoaineiden koostumus jakautuu karkeasti kolmeen osaan Palava aines Polttofunktion kannalta keskeinen Koostuu hiilestä, vedystä, rikistä ja hapesta Kemiallinen karakterisointi orgaanisten funktionaalisten ryhmien perusteella Kivihiilet: Suurempi hiiltymisaste  Aromaattisempi rakenne, vähemmän haihtuvia aineita Pisimmälle hiiltynyt on grafiitti Biopolttoaineet: Rakenne riippuu kasvilajista Kierrätyspolttoaineet: Riippuu jätteistä Tuhkaa muodostava epäorgaaninen aines Yksi keskeinen ominaisuus on tuhkan sulamiskäyttäytyminen, joka puolestaan riippuu tuhkan koostumuksesta Yleensä korkeat alkali- ja klooripitoisuudet ovat ongelmallisia Kivihiilen tuhka sisältää tyypillisesti piitä, alumiinia, rautaa, kalsiumia, magnesiumia, titaania, alkaleja ja rikkiä Kosteus/vesi Kiinteiden polttaineiden vertailua. (H – vetypitoisuus, C – hiilipitoisuus) Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Kiinteät polttoaineet Ominaisuuksien määritys
Rakenteeltaan ja koostumukseltaan usein hyvin heterogeenisiä Rakenteen kuvaus yksiselitteisesti vaikeaa Analytiikka perustuu kivihiilellä laadittuihin arviointimenetelmiin Ominaisuuksia kuvaavat arvot riippuvat määritysmenetelmistä Useat menetelmät sovellettavissa muillekin kiinteille polttoaineille – eivät kuitenkaan kaikki Ominaisuudet määritetään sovituin standardimenetelmin Tavoitteena arvioida polttoaineen käytettävyyttä poltossa ISO, DIN, ASTM Kiinteän polttoaineen ominaisuudet voidaan esittää kuivalle, ilmakuivalle, saapumis- tilaiselle (käyttökostealle) tai kuivalle ja tuhkattomalle polttoaineelle Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Kiinteät polttoaineet Ominaisuudet
Käyttötekniset ominaisuudet – Polttoaineen käytettävyyden arviointiin Kosteus Vaikutus teholliseen lämpöarvoon Tuhkapitoisuus Tuhkan koostumus, sulamiskäyttäytyminen ja likaantumis-/ kuonaantumisominaisuudet Haihtuvien aineiden ja kiinteän hiilen pitoisuudet Nopea kuumennus ilmalta suojattuna – Haihtuvat ja hiiltojäännös Jauhautuvuus, paisuvuus, leipoutuvuus Paisumisluku kuvaa koksautumiskäyttäytymistä kuumennettaessa hapettomassa tilassa (ISO 501) Lämpöarvo(t) – MJ/kg Qnet,v,m on alempi/tehollinen lämpöarvo vakiotilavuudessa (J/g) Qgr,v on ylempi/kalorimetrinen lämpöarvo vakiotilavuudessa (J/g) [H] on vetypitoisuus (painoprosentteina) sis. näytteen kosteuden sisältämän vedyn MT on polttoaineen kosteus (painoprosentteina), jolle alempi lämpöarvo lasketaan M on analysoidun näytteen kosteus S- ja Cl-pitoisuudet Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Ympäristötekniset ominaisuudet – Ympäristövaikutusten (haittojen) arviointiin S-, N- ja Cl-pitoisuudet Haitallisten hivenaineiden määrät Hivenaineet: pitoisuus alle 1000 ppm Raskasmetallit Huomioitava erityisesti kierrätyspolttoaineita käytettäessä Petrografiset ominaisuudet Mikroskooppitarkastelu Maseraalikoostumus – vrt. kivilajien mineraalit Vitriniitti (kivihiilissä eniten, n. 70 – 80 %), inertiniitti, liptiniitti ja mineraaliaines Vitriniitin keskimääräinen satunnaisheijastuskerroin Korrelaatio moniin kivihiilen ominaisuuksiin Poltettavuus- ja kaasutettavuusominaisuudet Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Kiinteät polttoaineet Laatuluokitukset
Kivihiilten laatuluokitus Luokittelu erilaisia käyttötarkoituksia (poltto, koksaus) varten Erilaisia kansalaisia luokitteluja Eurooppalainen ECE:n laatuluokitusjärjestelmä Kattaa kaikki kiinteät fossiiliset polttoaineet paitsi turve ja grafiitti Luokitteluperusteina lämpöarvo sekä vitriniitin keskimääräinen valonheijastuskerroin, joka kuvaa hiiltymisastetta Alempi, keskimmäinen ja ylempi laatuluokka Polttoturpeelle, puulle ja kierrätyspolttoaineille on myös omat laatuluokituksensa ks. seuraava sivu Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Kiinteät polttoaineet Laatuluokitukset
Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Puupolttoaineiden ominaisuuksia Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Kiinteät polttoaineet
Yhteenveto kiinteiden polttoaineiden ominaisuuksista Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Palamisnopeuteen vaikuttavat tekijät
Partikkelikoko Eri polttolaitteissa käytetään erilaisia partikkelikokoja Arinapoltossa cm-luokkaa, leijupetipoltossa mm-luokkaa ja pölyn poltinpoltossa kymmeniä mikrometrejä Vaikuttaa reaktiokinetiikan ja lämmönsiirron suhteellisiin merkityksiin kokonaisnopeuden kannalta Lämpötila Lämpötilan nosto nopeuttaa reaktioita ja siirtoilmiöitä Vakiopartikkelikoolla lämpötilan nosto vaihtaa kokonaispalamista rajoittavaa tekijää siten, että matalissa lämpötiloissa reaktio rajoittaa palamisnopeutta korkeissa lämpötiloissa siirtoilmiöt rajoittavat palamisnopeutta Paine Vain vähäinen vaikutus siirtoilmiöihin, jos p < 1 MPa Paineen kasvattamisen on havaittu nopeuttavan epäreaktiivisten polttoaineiden palamista Lisäksi kosteus, haihtuvien määrä, huokoisuus, happipitoisuus, jne. Palamisnopeuteen vaikuttavat tekijät Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Kiinteän polttoaineen palamisen vaiheet
Lämpeneminen/kuumeneminen Kuivumislämpötilaan ( 100 C) Kuivuminen Kosteuden ja kideveden haihtuminen (n. 100 C) Pyrolyysi Haihtuvien aineiden kaasuuntuminen (100 – 200 C) Palavien kaasujen syttyminen (180 – 225 C) Jäännöshiilen palaminen Eri vaiheet voivat tapahtua samanaikaisesti Palaminen on eri vaiheissa eri paikoissa Jopa saman kappaleen eri osissa Vaiheiden eteneminen riippuu reaktiokinetiikasta sekä aineen- ja lämmönsiirron nopeuksista Lähteet: Saxén: Esitys, POHTO, 2016. Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Lämpeneminen ja kuivuminen Palamisessa kaasun lämpötila on korkea Veden höyrystymiselle on suuri ajava voima ja höyrystyminen tapahtuu nopeasti Veden höyrystyessä sen tilavuus laajenee paljon, mikä saa aikaan paine-eroa, joka nopeuttaa aineensiirtoa Käytännössä kuivuminen (veden höyrystyminen) on lämmönsiirron rajoittama tapahtuma, jota voidaan mallintaa matemaattisesti ratkaisemalla lämmönsiirron differentiaaliyhtälöt tarkastelun kohteena olevalle systeemille (geometrialle) Suurilla partikkeleilla lämpövirta kohti kappaleen sisusta hidastuu Vastakkaiseen suuntaan virtaava vesihöyry Kappaleen lämpötilan noustessa paikallisesti riittävän korkeaksi, alkaa pyrolyysi, vaikka kuivuminen olisi toisaalla vielä kesken Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Pyrolyysi – haihtuvien komponenttien haihtuminen Kiinteän polttoaineen kaasuuntuminen ja jäännöksen ”tervautuminen” lämpötilaa kohotettaessa Haihtuvat aineet – volatiles Jäännöshiili – char Pyrolysoituva osuus riippuu polttoaineesta, loppulämpötilasta ja kuumennusnopeudesta Pyrolyysi on suhteellisen nopea ilmiö verrattuna esimerkiksi jäännöshiilen palamiseen – Rajoittavat tekijät: Pienillä hiukkasilla reaktiokinetiikka Suurilla partikkeleilla joko lämmönsiirto ympäristöstä tai aineensiirto pois partikkelista Siirtymäalueella (50 – 500 m) molemmilla vaikutus Yleensä endoterminen Endotermisyys vähenee jäännöshiilen määrän kasvaessa Hidas pyrolyysi, jossa paljon jäännöshiiltä, voi olla eksoterminen HUOM! Pyrolyysi on seurausta lämmön tuonnista systeemiin (lämpötilan noususta) eikä edellytä happea Haihtuvien aineiden pyrolyysiä tapahtuu myös hapettomissa oloissa lämpötilaa nostettaessa Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Pyrolyysi – haihtuvien komponenttien haihtuminen Myös kappaleen muodolla on vaikutusta pyrolyysiin Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Pyrolyysin kineettinen tarkastelu Kehitetty useita koetuloksiin perustuvia malleja Eivät välttämättä todellisen mekanismin mukaisia Reaktiokinetiikan kuvaus Arrhenius-yhtälöllä Yksivaiheinen 1. kertaluvun reaktio, kun n = 1, on yleisimmin käytetty (vain kolme kokeellisesti määritettävää vakiota) Aktivaatioenergia (Ev), taajuustekijä (Av) ja lopputiheys (f) Pyrolyysin tapahtuessa laajalla lämpötila-alueella, on mallinnus vaikeaa vain yhtä aktivaatioenergiaa käyttäen Fysikaalisesti olisi oikeampaa käyttää lopputiheyden (vakioarvo) sijasta vallitsevaa lämpötilaa vastaavaa jäännöshiilen määrää Määritettävissä kokeellisesti termovaa’alla Monimutkaisemmissa malleissa kaksi tai useampia rinnakkaisia reaktioita, joiden nopeuksien lämpötilariippuvuudet kuvataan Arrhenius-yhtälöillä (C2SM, Competing two step model) Kirjallisuudessa esitetyt malliparametrien arvot voivat poiketa toisistaan paljonkin Syynä se, ettei hiukkasten lämpötilaa kokeiden aikana tunneta tarkasti DAEM (Distributed Activation Energy Model) –malli Aktivaatioenergia esitetään Gaussin jakaumana Kuvaa, kuinka pyrolyysi on useiden reaktioiden summa Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Syttyminen Voi tapahtua apuenergian avulla (läheisyydessä oleva liekki) tai itsestään kuumassa ympäristössä Joka tapauksessa syttymisen saa aikaan polttoainesysteemiin tuleva lämpö Kun palamisreaktio alkaa, alkaa vapautua lämpöä, jolloin palaminen alkaa ylläpitämään itse itseään = Syttyminen Syttymisen jälkeen lämpötila kohoaa: pyrolyysi ja palaminen nopeutuvat, kunnes pyrolyysituotteiden muodostuminen alkaa hidastua Homogeeninen syttyminen Kappaleesta poistuneet pyrolyysituotteet syttyvät hiukkasen ulkopuolella Heterogeeninen syttyminen Kiinteä aine syttyy Liekki voi irrota hiukkasen pinnasta pyrolyysin voimistuessa Pyrolyysituotteet palavat hiukkasen ympärillä Syttymiseen vaikuttavia tekijöitä Hiukkaskoko Polttoilman lämpötila ja happipitoisuus Polttoaineen ominaisuudet: tiheys, ominaislämpö, lämmönjohtavuus, reaktiivisuus Kuva: Zhang, Zhu, Zhang, Setyawan, Li & Zhang: Proc. Comb. Inst. 36(2017) Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Syttymisen ja palamisen tarkastelu Q-T- kuvaajassa Tarkastelun oletuksia: Eksoterminen kiinteän polttoaineen palamisreaktio polttoilman kanssa Reaktion ja diffuusion nopeusvakiot ovat positiivisia ts. korkeampi lämpötila  nopeampi reaktio/diffuusio Reaktion nopeusvakio > Diffuusion nopeusvakio Reaktio nopeutuu aineensiirtoa nopeammin Tarkastellaan reaktion lämmöntuottoa (Qg) lämpötilan (T) funktiona Lämpötilan nosto nopeuttaa reaktiota – vapautuu enemmän lämpöä Lämpötilaa edelleen nostettaessa vapautuvan lämmön määrä tasoittuu, koska aineensiirto (diffuusio ja konvektio) nopeutuu reaktiota hitaammin Reaktiosta tulee niin nopea, että vaikka polttoainetta ja – ilmaa syötettäisiin systeemiin koko ajan lisää, rajoittaa ilmiön nopeutta lähtöaineiden pääsy reaktiopaikalle Tarkastelu siihen liittyvine kuvineen on lähteestä: Denbigh K (1965) Chemical reactor theory: An introduction. Cambridge University Press. 184 s.

Syttymisen ja palamisen tarkastelu Q-T- kuvaajassa Tarkastellaan lämmöntuoton (Qg) lisäksi myös lämmön poistumista systeemistä (Qr) Oletetaan lämmön poistumisen tapahtuvan konvektiolla savukaasujen mukana sekä lämpöhäviöinä polttosysteemistä Steady state –tilassa olevalle systeemille lämmöntuotannon ja –poistumisen oltava yhtä suuret: Qg = Qr Kuvassa kolme esimerkkitapausta lämmön poistumiselle Vasemmalla olevassa tilanteessa on steady state –piste ’a’, jossa T ja Qg ovat matalia (esim. sytyttämätön hiilikasa) Oikealla olevassa tilanteessa on steady state –piste ’b’, jossa T ja Qg ovat korkeita (esim. sytytetty ja palava polttoaine) Keskimmäiselle Qr:lle pisteet ’c’ ja ’e’ vastaavat pisteitä ’a’ ja ’b’ Pisteessä ’d’ Qg = Qr, mutta systeemi ei ole stabiili, koska lämpötilan pienetkin muutokset johtavat tilanteisiin, joissa ajaudutaan joko pisteeseen ’c’ (lämpötilan lasku) tai ’e’ (lämpötilan nousu) Tarkastelu siihen liittyvine kuvineen on lähteestä: Denbigh K (1965) Chemical reactor theory: An introduction. Cambridge University Press. 184 s.

Syttymisen ja palamisen tarkastelu Q-T- kuvaajassa On yleistä, että reaktionopeus kasvaa lämpötilaa nostettaessa nopeammin kuin diffuusio/aineensiirto Qg-käyrässä voidaan erottaa alueet, joissa reaktio tai aineensiirto on kokonaisilmiötä rajoittava tekijä Tarkastelu siihen liittyvine kuvineen on lähteestä: Denbigh K (1965) Chemical reactor theory: An introduction. Cambridge University Press. 184 s.

Syttymisen ja palamisen tarkastelu Q-T- kuvaajassa On yleistä, että reaktionopeus kasvaa lämpötilaa nostettaessa nopeammin kuin diffuusio/aineensiirto Qg-käyrässä voidaan erottaa alueet, joissa reaktio tai aineensiirto on kokonaisilmiötä rajoittava tekijä Toisaalta lämmön poistuminen (konvektiolla) riippuu polttoilman lämpötilasta (Tg) Kylmempi kaasu  Suuremmat lämpöhäviöt Tarkastellaan lämmönpoistumista ja sen vaikutusta palamiseen kolmella eri polttoilman lämpötilalla siten, että T’’’g > T’’g > T’g Tarkastelu siihen liittyvine kuvineen on lähteestä: Denbigh K (1965) Chemical reactor theory: An introduction. Cambridge University Press. 184 s.

Tarkastellaan lämmönpoistumista kolmella eri polttoilman lämpötilalla (T’’’g > T’’g > T’g) T’g Jos poltettava materiaali(kin) on kylmää (lämpötila alle pisteen U’ osoittaman kohdan), päädytään pisteeseen L’ (ei syttymistä). Jos poltettava materiaali on kuumaa (lämpötila yli pisteen U’ osoittaman kohdan), päädytään pisteeseen H’ (syttyminen ja palaminen) T’’’g Poltettavan materiaalin lämpötilasta riippumatta päädytään aina pisteeseen H’’’ (syttyminen ja palaminen) T’’g Kriittinen lämpötila, joka on matalin mahdollinen polttoilman lämpötila, jolla polttoaine syttyy ”aina” hapen/ilman kanssa kontaktiin päästessään Kriittinen lämpötila ei ole absoluuttinen materiaalikohtainen vakio, vaan se riippuu kaikista niistä tekijöistä, jotka vaikuttavat lämmön poistumiseen systeemistä (Qr-käyrän sijaintiin ja muotoon) Piste Q edustaa toista raja-arvoa Matalin lämpötila, jossa palaminen voidaan saada aikaan (tilanne, jossa Qr:n suora leikkaisi Qg-käyrän ko. pisteessä – ei ole piirretty kuvaan) Tarkastelu siihen liittyvine kuvineen on lähteestä: Denbigh K (1965) Chemical reactor theory: An introduction. Cambridge University Press. 184 s.

Tarkastellaan vielä lopuksi tilannetta, jossa polttoilman lämpötilaa muutetaan Lähtötilanne Polttoaine, jonka lämpötila on matala (alle pisteen P) Polttoilma, jonka lämpötila on matala (T’g) Nostetaan polttoilman lämpötilaa: T’g  T’’g Polttoaineen lämpötila nousee Qg-käyrän mukaisesti pisteestä L’ pisteeseen P Tämän jälkeen lämpötila nousee nopeasti pisteestä P pisteeseen H’’ = Syttyminen Tapahtuu palamista pisteen H’’ osoittamassa paikassa Lasketaan polttoilman lämpötilaa: T’’g  T’g Polttoaineen lämpötila laskee nyt Qg-käyrän mukaisesti pisteestä H’’ pisteeseen Q Tämän jälkeen lämpötila putoaa nopeasti pisteestä Q hyvin mataliin arvoihin (ei ole merkitty kuvaan – pisteen L’ vasemmalle puolelle) = Sammuminen Tarkastelu siihen liittyvine kuvineen on lähteestä: Denbigh K (1965) Chemical reactor theory: An introduction. Cambridge University Press. 184 s.

Jäännöshiili/-koksi ja sen palaminen Jäännöshiilen palaminen eroaa merkittävästi pyrolyysistä Pyrolyysin ajavana voimana on lämmönsiirto ympäristöstä Jäännöshiilen palaminen on seurausta reagoivien molekyylien diffuusiosta hiilen pintaan ja sisäosiin, jossa ne reagoivat heterogeenisesti Palamisen nopeus ja sitä rajoittavat tekijät Pienten partikkelien palamista rajoittaa reaktiokinetiikka Suurten partikkelien palamista rajoittaa (hapen) diffuusio Poikkeuksena happea sisältävät polttoaineet Joissain tapauksissa rajoittavana tekijänä voi olla myös kaasumolekyylien adsorptio hiilen pinnan aktiivisiin kohtiin tai tuotteiden desorptio pinnasta Tietyt tuhkakomponentit ja lisäaineet voivat toimia katalysoivasti Hiukkasten jauhautuminen nopeuttaa palamista Lämpöjännitykset, tuotekaasujen paine, mekaaniset törmäykset Jäännöshiilen reaktioiden jaottelu Palamisreaktiot – eksotermiset reaktiot Kaasuuntumisreaktiot – endotermiset reaktiot f viittaa hiilen ja reagoivan aineen stökiömetriseen massasuhteeseen Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Jäännöshiilen palamisnopeus Rajoittava tekijä riippuu lämpötilasta (ks. kuva) Kemiallisen reaktionopeuden ja diffuusionopeuden suhdetta voidaan kuvata Thielen luvulla (Th) Suurilla Th:n arvoilla kappale palaa pinnasta Pienillä Th:n arvoilla reaktio tapahtuu koko partikkelissa Kutistuvan partikkelin malli Polttoainepartikkelin halkaisija/säde pienenee, tiheys vakio Kuvaa hyvin suurten, pienen huokoisuuden omaavien partikkelien palamista korkeissa lämpötiloissa (Th suuri) Huokosmalli Kaasujen partikkelien sisäisen diffuusion tarkasteluun sekä arviointi aktiivisen reaktiopinta-alan riippuvuudesta paikallisesta konversioasteesta Huokosissa liikkuvien kaasumolekyylien kulkeman vapaan matkan suhdetta huokosten halkaisijaan kutsutaan Knudsenin luvuksi (Kn) – Knudsen-diffuusio Kiinteän polttoaineen palamisen vaiheet Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Jäännöshiilen palamisnopeus Kutistuvan partikkelin malli Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Pyrolyysi ja jäännöshiilen palaminen voivat tapahtua samaan aikaan Kokonaispalamisnopeus on pyrolyysin ja jäännöshiilen palamisnopeuden summa Voi tapahtua siten, että polttoainepartikkelin sisällä tapahtuvan pyrolyysin seurauksena syntyvät kaasut reagoivat hiilen kanssa virratessaan jäännöshiilen läpi ulos partikkelista Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Polttoaineen epäorgaaninen aines, joka jää jäljelle hapettavassa kaasussa toteutuneen täydellisen palamisen jälkeen Määrä ilmoitetaan yleensä painoprosentteina kuiva-aineesta Lopullisen tuhkan mineraalit poikkeavat alkuperäisen polttoaineen faaseista Tuhkaa muodostavat aineet voivat olla polttoaineen orgaanisessa aineksessa tai epäorgaanisina mineraaleina Palamisen aikainen kaasuuntuminen, faasimuutokset, reaktiot, ... Polton kannalta keskeistä on tuhkan sulamiskäyttäytyminen Erityisesti polttotekniikoissa, joilla sulamisella on vaikutusta joko tuhkan poistoon tai polttoilman virtauksiin Lisäksi voi nopeuttaa polttotilan tai savukaasukanaviston likaantumista, korroosiota ja kulumista Sulamiskäyttäytymisen määrittämiseksi on olemassa standardoituja menetelmiä Tuhkasta valmistettujen näytekappaleiden kuumennus hapettavassa tai pelkistävässä kaasussa – muodossa tapahtuvien muutosten seuranta Lämpötilat, joissa näytekappaleessa tapahtuu muutoksia Ei voida määrittää kaikille näytteille (esim. kuplinta, kutistuminen) Tuhkat Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Tuhkat Tuhkan koostumus
Tuhkan sulamis- ja kuonaantumistaipumuksia voidaan pyrkiä arvioimaan koostumuksen pohjalta Ei kuitenkaan yksiselitteisiä korrelaatioita Yleensä korkeat alkali- ja klooripitoisuudet ennustavat ongelmia Tuhkaa muodostavat ainesosat vaihtelevat polttoaineittain Sekä määrät että koostumukset Viitteellisiä arvoja esitetty viereisessä taulukossa sekä alla olevassa kuvaajassa Kaikki aineet eivät välttämättä oksideja, vaikka näin yleensä esitetäänkin Kivihiilen tuhka sisältää tyypillisesti piitä, alumiinia, rautaa, kalsiumia, magnesiumia, titaania, alkaleja ja rikkiä Tuhkat Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Kiintoainepatjan palaminen
Käytännössä kiintoainetta poltetaan usein erilaisissa kerroksissa Arinauunit Leijukerrospedit Tällöin on huomioitava mm. polttoilman ja savukaasujen virtauksia materiaalipatjassa kiintoainepartikkelien sijoittumista suhteessa toisiinsa Patjan tiivistyminen, kulkeutuminen, leijutila, jne. partikkelien välisiä vuorovaikutuksia Uuniin voi muodostua alueet, joissa tietty palamisen vaihe tapahtuu – Palamisvyöhykkeet Lähde: Raiko, Saastamoinen, Hupa & Kurki-Suonio (toim.): Poltto ja palaminen

Yhteenveto Kiinteitä polttoaineita ovat fossiiliset, uusiutuvat ja kierrätyspolttoaineet Erilaiset koostumukset, rakenteet ja ominaisuudet Kiinteän polttoaineen palamisen vaiheet Lämpeneminen Kuivuminen Pyrolyysi Syttyminen ja palaminen Jäännöshiilen palaminen Palamisen jälkeen jää polttoaineen palamaton epäorgaaninen aines eli tuhka

Korkealämpötilakemia

Samankaltaiset esitykset

Esitys aiheesta: "Korkealämpötilakemia"— Esityksen transkriptio:

Samankaltaiset esitykset

Projektista

Palaute

Kirjaudu sisään

Kirjaudu sisään sosiaaliverkostojen kautta:

Korkealämpötilakemia

Samankaltaiset esitykset

Esitys aiheesta: "Korkealämpötilakemia"— Esityksen transkriptio:

Samankaltaiset esitykset

Projektista

Palaute