Kierrätyspolttoaineen, turpeen ja kivihiilen seospoltto leijureaktorissa

Kuplivaa leijukerrospolttoa simuloivalla reaktorilla on tehty vuosina 1994-1996 yhteensä 25 koetta, joissa referenssipolttoaineena käytettiin turvepellettejä ja varsinaisina tutkittavina polttoaineina erilaisista kierrätysmateriaaleista turpeen kanssa energiasuhteessa 25 % kierrätysmateriaalia ja 75 % turvetta tehtyjä pellettejä. Vuonna 1995 kahdessa ja vuonna 1996 kolmessa kokeessa osa turpeen energiasta korvattiin kivihiilellä polttoaineen kloori-rikkisuhteen muuttamiseksi. Vuonna 1994 tehtiin kokeet sekä palamisilmaa vaiheistamatta (primääri- ja sekundääri-ilmat) että palamisilmaa vaiheistaen (primääri-, sekundääri- ja tertiääri-ilmat). Tavoitteena oli tutkia, lisääkö palamisilman vaiheistaminen orgaanisia päästöjä. Lisäksi tavoitteena oli tutkia monimuuttuja-analyysia käyttäen, mitkä polttoaineen ominaisuudet tai palamisolosuhteet vaikuttavat orgaanisten klooriyhdisteiden päästöihin. Palamisilman vaiheistaminen nosti lämpötiloja reaktorissa sekä pienensi typen oksidien päästöjä, ja samalla myös orgaanisten yhdisteiden pitoisuudet laskivat. Polttoaineen klooripitoisuudella oli näissä tulipesän jälkeen tehdyissä mittauksissa suuri vaikutus savukaasun polykloorattujen dibentso-p-dioksiinien ja dibentsofuraanien pitoisuuksiin. Kaikkissa kokeissa, joissa polttoaineen klooripitoisuus oli 300-600 mg/kg, savukaasun PCDD/PCDF-pitoisuudet olivat reilusti alle keskieurooppalaisen jätteenpolton raja-arvon 0,1 ng/m³n I-TEQ 11 % hapessa. Runsaammin klooria sisältävien polttoaineiden savukaasun PCDD/PCDF-pitoisuus ylitti tämän raja-arvon. Lentotuhkan PCDD/ PCDF-pitoisuus alitti Saksassa viljelysmaassa sallitun raja-arvon 1 ng/g I-TEQ kahta koetta lukuun ottamatta. Kokeissa, joissa osa turpeen energiasta oli korvattu kivihiilellä, savukaasun PCDD/PCDF-pitoisuus pieneni kivihiilen osuuden lisääntyessä yhtä koetta lukuun ottamatta. Polttoteknisiä ongelmia aiheuttivat lähinnä lasikuitua sisältävät materiaalit, jotka muutaman tunnin kokeiden aikana jo synnyttivät kerrostumia reaktoriin. Monimuuttuja-analyyseillä PCA ja PLS1 koeaineistoa tutkittaessa havaittiin, että polttoaineen kloori- ja rikkipitoisuuksilla oli suurin vaikutus kloorifenolien, klooribentseenien ja PCB:n pitoisuuksiin savukaasussa. Muita tekijöitä olivat polttoaineen kupari- ja lyijypitoisuus sekä savukaasun HCl-pitoisuus sekä polttoaineen S/Cl2-suhde. Suurin vaikutus savukaasun PCDD/PCDF-pitoisuuksiin oli savukaasun klooribentseeni- ja kloorifenolipitoisuudella sekä polttoaineen kloori-, kupari- ja lyijypitoisuudella sekä polttoaineen rikki-kloorisuhteella. Lentotuhkan PCDD/PCDF-pitoisuuteen vaikuttivat eniten lentotuhkan kloori- ja kuparipitoisuus sekä polttoaineen rikki-kloorisuhde, savukaasun rikkidioksidipitoisuus ja polttoaineen lyijypitoisuus.