Kivihiilen pölypoltossa syntyvien lentotuhkan palamattomien riippuvuus hiililaadusta: karakterisointimenetelmä

Antero Moilanen

Research output: Chapter in Book/Report/Conference proceedingChapter or book articleProfessional

Abstract

Tutkimuksen lähtökohtana oli kivihiilen pölypolton lentotuhkan hyötykäyttö: Palamatonta hiiltä liikaa sisältävän lentotuhkan käyttö tuotteena vaikeutuu huomattavasti, 5 %:n enimmäispitoisuutta pidetään yleensä käyttökelpoisuuden raja-arvona. Joissakin tapauksissa voimalaitokselle toimitettujen kivihiililaatujen väliset erot tässä suhteessa voivat olla suuria huolimatta optimaalisesta polttamisesta. Jopa samassa laadussa (esim. Kuznetsk-hiili) voi olla siinä määrin vaihtelua, että toisinaan palamattomia syntyy liikaa. Palamattomien määrä korostuu low-NOx-poltossa. Liikaa palamattomia sisältävän lentotuhkan jatkokäsittelyä parempana vaihtoehtona pidettiin mahdollisuutta valita sopiva hiililaatu.

Aikaisemmissa kivihiilen laadun valintaan tähtäävissä tutkimuksissa on pölypoltossa syntyvän palamattoman aineksen määrää pyritty arvioimaan erilaisin suoraan kivihiilelle tehtävien analyysien ja testien avulla. Tällaisina ovat esimerkiksi termogravimetriset testit, joissa on määritetty palamisen reaktiivisuutta (palamisprofiileja). Lisäksi kivihiililaadulle ominaista palamattomien määrää on yritetty määrittää pudotusputkiuunikokeiden ja petrografisten ominaisuuksien perusteella. Kuitenkaan näillä menetelmillä ei ole saatu käytäntöä vastaavia tuloksia. Yksi tämän lähestymistavan heikkous on ollut se, että määritykset ovat perustuneet menetelmiin, joissa on käytetty pölypolttoon nähden liian matalia lämpötiloja. Uusimmat tutkimustulokset ovat osoittaneet, että korkeissa lämpötiloissa hiiliaines voi muuntua niin, että laboratoriolaitteella määritetty reaktiivisuusjärjestys muuttuu. Korkea lämpötila vaikuttaa kivihiileen periatteessa kahdella tavalla, joilla molemmilla on vaikutusta palamisessa. Toisaalta se vaikuttaa hiiliaineksen rakenteeseen ja toisaalta tuhka-/mineraaliaineksen käyttäytymiseen. Korkeissa lämpötiloissa hiiliaines voi muuntua niin, että reaktiivisuus alenee huomattavasti. Toinen vaikutusmekanismi on, että tuhka sulaessaan ja jäähtyessään voi kapseloida hiiltä sisälleen, jolloin palaminen hidastuu. Tuhkan sulamiseen vaikuttaa tuhkaa muodostava aines, ts. kivihiilen mineraaliaines ja sen ominaisuudet. Erityisesti rautapitoisten mineraalien (tavallisesti pyriitti) on todettu lisäävän tuhkan sulamistaipumusta.

Mainittuun kahteen tekijään vaikuttavat seuraavat kivihiilen ominaisuudet yhteisvaikutuksineen:
- petrografinen koostumus
- paisuvuus
- hiiltymisaste (hiilipitoisuus, tai FR-suhde)
- tuhkapitoisuus ja tuhkan koostumus
- mineraaliaineksen koostumus ja jakaantuminen
- jauhautuvuus
Original languageFinnish
Title of host publicationSIHTI 2. Energia- ja ympäristöteknologia: Tutkimusohjelman vuosikirja 1998
Subtitle of host publicationProjektiesittelyt
EditorsRabbe Thun, Maija Korhonen
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Pages357-366
ISBN (Electronic)951-38-5266-0
ISBN (Print)951-38-5265-2
Publication statusPublished - 1999
MoE publication typeD2 Article in professional manuals or guides or professional information systems or text book material

Publication series

SeriesVTT Symposium
Volume191
ISSN0357-9387

Cite this