Kivihiilen pölypoltossa syntyvien lentotuhkan palamattomien riippuvuus hiililaadusta: karakterisointimenetelmä

Antero Moilanen

Kivihiilen pölypoltossa syntyvien lentotuhkan palamattomien riippuvuus hiililaadusta: karakterisointimenetelmä

Antero Moilanen

VTT Technical Research Centre of Finland

Research output: Chapter in Book/Report/Conference proceeding › Chapter or book article › Professional

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-NO_x-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 language	Finnish
Title of host publication	SIHTI 2. Energia- ja ympäristöteknologia: Tutkimusohjelman vuosikirja 1998
Subtitle of host publication	Projektiesittelyt
Editors	Rabbe Thun, Maija Korhonen
Place of Publication	Espoo
Publisher	VTT Technical Research Centre of Finland
Pages	357-366
ISBN (Electronic)	951-38-5266-0
ISBN (Print)	951-38-5265-2
Publication status	Published - 1999
MoE publication type	D2 Article in professional manuals or guides or professional information systems or text book material

Publication series

Series	VTT Symposium
Volume	191
ISSN	0357-9387

Access to Document

https://publications.vtt.fi/pdf/symposiums/1999/S191.pdf#page=356

1 Book (editor)

SIHTI 2: Energia- ja ympäristöteknologia: Tutkimusohjelman vuosikirja 1998, projektiesittelyt
Translated title of the contribution: SIHTI 2: Energy and environmental technology: Yearbook 1998, project presentationsThun, R. (Editor) & Korhonen, M. (Editor), 1999, Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. 487 p. (VTT Symposium; No. 191).
Research output: Book/Report › Book (editor) › Scientific › peer-review

Open Access

Cite this

Moilanen, A. (1999). Kivihiilen pölypoltossa syntyvien lentotuhkan palamattomien riippuvuus hiililaadusta: karakterisointimenetelmä. In R. Thun, & M. Korhonen (Eds.), SIHTI 2. Energia- ja ympäristöteknologia: Tutkimusohjelman vuosikirja 1998: Projektiesittelyt (pp. 357-366). Article 517T VTT Technical Research Centre of Finland. https://publications.vtt.fi/pdf/symposiums/1999/S191.pdf#page=356

@inbook{af0ecac3ae544547a426a66fc6349414,

title = "Kivihiilen p{\"o}lypoltossa syntyvien lentotuhkan palamattomien riippuvuus hiililaadusta: karakterisointimenetelm{\"a}",

abstract = "Tutkimuksen l{\"a}ht{\"o}kohtana oli kivihiilen p{\"o}lypolton lentotuhkan hy{\"o}tyk{\"a}ytt{\"o}: Palamatonta hiilt{\"a} liikaa sis{\"a}lt{\"a}v{\"a}n lentotuhkan k{\"a}ytt{\"o} tuotteena vaikeutuu huomattavasti, 5 \%:n enimm{\"a}ispitoisuutta pidet{\"a}{\"a}n yleens{\"a} k{\"a}ytt{\"o}kelpoisuuden raja-arvona. Joissakin tapauksissa voimalaitokselle toimitettujen kivihiililaatujen v{\"a}liset erot t{\"a}ss{\"a} suhteessa voivat olla suuria huolimatta optimaalisesta polttamisesta. Jopa samassa laadussa (esim. Kuznetsk-hiili) voi olla siin{\"a} m{\"a}{\"a}rin vaihtelua, ett{\"a} toisinaan palamattomia syntyy liikaa. Palamattomien m{\"a}{\"a}r{\"a} korostuu low-NOx-poltossa. Liikaa palamattomia sis{\"a}lt{\"a}v{\"a}n lentotuhkan jatkok{\"a}sittely{\"a} parempana vaihtoehtona pidettiin mahdollisuutta valita sopiva hiililaatu. Aikaisemmissa kivihiilen laadun valintaan t{\"a}ht{\"a}{\"a}viss{\"a} tutkimuksissa on p{\"o}lypoltossa syntyv{\"a}n palamattoman aineksen m{\"a}{\"a}r{\"a}{\"a} pyritty arvioimaan erilaisin suoraan kivihiilelle teht{\"a}vien analyysien ja testien avulla. T{\"a}llaisina ovat esimerkiksi termogravimetriset testit, joissa on m{\"a}{\"a}ritetty palamisen reaktiivisuutta (palamisprofiileja). Lis{\"a}ksi kivihiililaadulle ominaista palamattomien m{\"a}{\"a}r{\"a}{\"a} on yritetty m{\"a}{\"a}ritt{\"a}{\"a} pudotusputkiuunikokeiden ja petrografisten ominaisuuksien perusteella. Kuitenkaan n{\"a}ill{\"a} menetelmill{\"a} ei ole saatu k{\"a}yt{\"a}nt{\"o}{\"a} vastaavia tuloksia. Yksi t{\"a}m{\"a}n l{\"a}hestymistavan heikkous on ollut se, ett{\"a} m{\"a}{\"a}ritykset ovat perustuneet menetelmiin, joissa on k{\"a}ytetty p{\"o}lypolttoon n{\"a}hden liian matalia l{\"a}mp{\"o}tiloja. Uusimmat tutkimustulokset ovat osoittaneet, ett{\"a} korkeissa l{\"a}mp{\"o}tiloissa hiiliaines voi muuntua niin, ett{\"a} laboratoriolaitteella m{\"a}{\"a}ritetty reaktiivisuusj{\"a}rjestys muuttuu. Korkea l{\"a}mp{\"o}tila vaikuttaa kivihiileen periatteessa kahdella tavalla, joilla molemmilla on vaikutusta palamisessa. Toisaalta se vaikuttaa hiiliaineksen rakenteeseen ja toisaalta tuhka-/mineraaliaineksen k{\"a}ytt{\"a}ytymiseen. Korkeissa l{\"a}mp{\"o}tiloissa hiiliaines voi muuntua niin, ett{\"a} reaktiivisuus alenee huomattavasti. Toinen vaikutusmekanismi on, ett{\"a} tuhka sulaessaan ja j{\"a}{\"a}htyess{\"a}{\"a}n voi kapseloida hiilt{\"a} sis{\"a}lleen, jolloin palaminen hidastuu. Tuhkan sulamiseen vaikuttaa tuhkaa muodostava aines, ts. kivihiilen mineraaliaines ja sen ominaisuudet. Erityisesti rautapitoisten mineraalien (tavallisesti pyriitti) on todettu lis{\"a}{\"a}v{\"a}n tuhkan sulamistaipumusta. Mainittuun kahteen tekij{\"a}{\"a}n vaikuttavat seuraavat kivihiilen ominaisuudet yhteisvaikutuksineen: - petrografinen koostumus - paisuvuus - hiiltymisaste (hiilipitoisuus, tai FR-suhde) - tuhkapitoisuus ja tuhkan koostumus - mineraaliaineksen koostumus ja jakaantuminen - jauhautuvuus ",

author = "Antero Moilanen",

year = "1999",

language = "Finnish",

isbn = "951-38-5265-2",

series = "VTT Symposium",

publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",

pages = "357--366",

editor = "Rabbe Thun and Maija Korhonen",

booktitle = "SIHTI 2. Energia- ja ymp{\"a}rist{\"o}teknologia: Tutkimusohjelman vuosikirja 1998",

address = "Finland",

}

Moilanen, A 1999, Kivihiilen pölypoltossa syntyvien lentotuhkan palamattomien riippuvuus hiililaadusta: karakterisointimenetelmä. in R Thun & M Korhonen (eds), SIHTI 2. Energia- ja ympäristöteknologia: Tutkimusohjelman vuosikirja 1998: Projektiesittelyt., 517T, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo, VTT Symposium, vol. 191, pp. 357-366. <https://publications.vtt.fi/pdf/symposiums/1999/S191.pdf#page=356>

Kivihiilen pölypoltossa syntyvien lentotuhkan palamattomien riippuvuus hiililaadusta: karakterisointimenetelmä. / Moilanen, Antero.
SIHTI 2. Energia- ja ympäristöteknologia: Tutkimusohjelman vuosikirja 1998: Projektiesittelyt. ed. / Rabbe Thun; Maija Korhonen. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1999. p. 357-366 517T (VTT Symposium, Vol. 191).

Research output: Chapter in Book/Report/Conference proceeding › Chapter or book article › Professional

TY - CHAP

T1 - Kivihiilen pölypoltossa syntyvien lentotuhkan palamattomien riippuvuus hiililaadusta

T2 - karakterisointimenetelmä

AU - Moilanen, Antero

PY - 1999

Y1 - 1999

N2 - 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

AB - 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

M3 - Chapter or book article

SN - 951-38-5265-2

T3 - VTT Symposium

SP - 357

EP - 366

BT - SIHTI 2. Energia- ja ympäristöteknologia: Tutkimusohjelman vuosikirja 1998

A2 - Thun, Rabbe

A2 - Korhonen, Maija

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Kivihiilen pölypoltossa syntyvien lentotuhkan palamattomien riippuvuus hiililaadusta: karakterisointimenetelmä

Abstract

Publication series

Access to Document

Research output

SIHTI 2: Energia- ja ympäristöteknologia: Tutkimusohjelman vuosikirja 1998, projektiesittelyt

Cite this