Polttoainekerroksen palamisen perusteet arinapoltossa

Rauli Koistinen

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Tutkimuksessa on käsitelty arinapolttoon liittyvää kerroksen palamisen teoriaa kokeellisesti ja teoreettisesti. Tarkastelu lähtee yksittäisen polttoainepartikkelin ja -palan palamisesta, etenee kiinteän kerroksen eri palamistapauksiin ja tekee vertailuja laboratoriotulosten ja käytännön havaintojen sekä teoreettisten laskelmien välillä. Asioiden esitystapa on paljolti luonteeltaan käytännöllinen. Kiinteiden polttoaineiden ominaisuudet vaihtelevat varsin paljon ja samoin polttoainekerroksen käyttäytyminen ja palaminen arinalla. Kerroksessa on erotettavissa enemmän tai vähemmän selvärajaisena syttymätön polttoaine, syttymisrintama, pyrolyysivyöhyke ja jäännöshiilen palamisvyöhyke. Vyöhykkeiden sijaintiin ja syttymisrintaman etenemissuuntaan vaikuttavat polttolaitteen geometria, polttoaineen ominaisuudet, polttoaineen ja palamisilman syöttösuunnat sekä palamiskaasujen virtaussuunta. Kerroksen palaminen on perinteisesti jaettu kolmeen perustapaukseen: vastavirtapoltto, myötävirtapoltto ja ristivirtapoltto. Käytännön arinoissa nämä periaatteet esiintyvät joko puhtaina perustapauksina tai niiden yhdistelminä. Kostean turpeen ja puupolttoaineen arinatehoa rajoittaa primäärisesti polttoainepatjan kuivumis- ja pyrolyysinopeus (syttymisrintaman etenemisnopeus). Suurin vaikutus syttymisrintaman etenemisnopeuteen perinteisillä sivusta syötettävillä arinoilla on usein arinan loppupäässä palavalla polttoainekerroksella. Säteilyn vaikutus on suuri varsinkin, kun kerros on ohut ja tulipesä on täysin massattu. Ilman esilämmityksellä on merkitystä vasta, kun ilman lämpötila on korkea (200-300 °C) ja määrä suuri. Kotimaisten polttoaineiden kattiloissa (ristivirtatyyppi) arinatehot vaihtelevat 0,3 ja 1,0 MW/m2:n välillä polttoaineen kosteudesta riippuen. Leveällä arinalla päästään jonkin verran suurempaan ominaistehoon kuin kapealla arinalla. Puhtaalla vastavirtapoltolla saavutetaan 1,4 - 1,6 MW/m2:n ominaistehoja. Vastavirtaperiaatteelle rakennettu arina on halvempi kuin ristivirtatyyppinen. Vastavirtapoltossa päästään suureen ominaistehoon suhteellisen pienellä ilmamäärällä ja arinakapasiteettia rajoittaa vain arinailman virtausnopeus ja määrä. Vastavirtapolton ongelmana on koksikerroksen korkea lämpötila, minkä vuoksi tuhka sulaa helposti arinalle.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages106
ISBN (Print)951-38-3480-8
Publication statusPublished - 1989
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
Number622
ISSN0358-5077

Fingerprint

mink
combustion

Keywords

  • fuels
  • peat
  • wood
  • layers
  • combustion
  • grates

Cite this

Koistinen, R. (1989). Polttoainekerroksen palamisen perusteet arinapoltossa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 622
Koistinen, Rauli. / Polttoainekerroksen palamisen perusteet arinapoltossa. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1989. 106 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 622).
@book{538779853e3145afad1bd0e9bd967545,
title = "Polttoainekerroksen palamisen perusteet arinapoltossa",
abstract = "Tutkimuksessa on k{\"a}sitelty arinapolttoon liittyv{\"a}{\"a} kerroksen palamisen teoriaa kokeellisesti ja teoreettisesti. Tarkastelu l{\"a}htee yksitt{\"a}isen polttoainepartikkelin ja -palan palamisesta, etenee kiinte{\"a}n kerroksen eri palamistapauksiin ja tekee vertailuja laboratoriotulosten ja k{\"a}yt{\"a}nn{\"o}n havaintojen sek{\"a} teoreettisten laskelmien v{\"a}lill{\"a}. Asioiden esitystapa on paljolti luonteeltaan k{\"a}yt{\"a}nn{\"o}llinen. Kiinteiden polttoaineiden ominaisuudet vaihtelevat varsin paljon ja samoin polttoainekerroksen k{\"a}ytt{\"a}ytyminen ja palaminen arinalla. Kerroksessa on erotettavissa enemm{\"a}n tai v{\"a}hemm{\"a}n selv{\"a}rajaisena syttym{\"a}t{\"o}n polttoaine, syttymisrintama, pyrolyysivy{\"o}hyke ja j{\"a}{\"a}nn{\"o}shiilen palamisvy{\"o}hyke. Vy{\"o}hykkeiden sijaintiin ja syttymisrintaman etenemissuuntaan vaikuttavat polttolaitteen geometria, polttoaineen ominaisuudet, polttoaineen ja palamisilman sy{\"o}tt{\"o}suunnat sek{\"a} palamiskaasujen virtaussuunta. Kerroksen palaminen on perinteisesti jaettu kolmeen perustapaukseen: vastavirtapoltto, my{\"o}t{\"a}virtapoltto ja ristivirtapoltto. K{\"a}yt{\"a}nn{\"o}n arinoissa n{\"a}m{\"a} periaatteet esiintyv{\"a}t joko puhtaina perustapauksina tai niiden yhdistelmin{\"a}. Kostean turpeen ja puupolttoaineen arinatehoa rajoittaa prim{\"a}{\"a}risesti polttoainepatjan kuivumis- ja pyrolyysinopeus (syttymisrintaman etenemisnopeus). Suurin vaikutus syttymisrintaman etenemisnopeuteen perinteisill{\"a} sivusta sy{\"o}tett{\"a}vill{\"a} arinoilla on usein arinan loppup{\"a}{\"a}ss{\"a} palavalla polttoainekerroksella. S{\"a}teilyn vaikutus on suuri varsinkin, kun kerros on ohut ja tulipes{\"a} on t{\"a}ysin massattu. Ilman esil{\"a}mmityksell{\"a} on merkityst{\"a} vasta, kun ilman l{\"a}mp{\"o}tila on korkea (200-300 °C) ja m{\"a}{\"a}r{\"a} suuri. Kotimaisten polttoaineiden kattiloissa (ristivirtatyyppi) arinatehot vaihtelevat 0,3 ja 1,0 MW/m2:n v{\"a}lill{\"a} polttoaineen kosteudesta riippuen. Leve{\"a}ll{\"a} arinalla p{\"a}{\"a}st{\"a}{\"a}n jonkin verran suurempaan ominaistehoon kuin kapealla arinalla. Puhtaalla vastavirtapoltolla saavutetaan 1,4 - 1,6 MW/m2:n ominaistehoja. Vastavirtaperiaatteelle rakennettu arina on halvempi kuin ristivirtatyyppinen. Vastavirtapoltossa p{\"a}{\"a}st{\"a}{\"a}n suureen ominaistehoon suhteellisen pienell{\"a} ilmam{\"a}{\"a}r{\"a}ll{\"a} ja arinakapasiteettia rajoittaa vain arinailman virtausnopeus ja m{\"a}{\"a}r{\"a}. Vastavirtapolton ongelmana on koksikerroksen korkea l{\"a}mp{\"o}tila, mink{\"a} vuoksi tuhka sulaa helposti arinalle.",
keywords = "fuels, peat, wood, layers, combustion, grates",
author = "Rauli Koistinen",
year = "1989",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-3480-8",
series = "Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "622",
address = "Finland",

}

Koistinen, R 1989, Polttoainekerroksen palamisen perusteet arinapoltossa. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, no. 622, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Polttoainekerroksen palamisen perusteet arinapoltossa. / Koistinen, Rauli.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1989. 106 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 622).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Polttoainekerroksen palamisen perusteet arinapoltossa

AU - Koistinen, Rauli

PY - 1989

Y1 - 1989

N2 - Tutkimuksessa on käsitelty arinapolttoon liittyvää kerroksen palamisen teoriaa kokeellisesti ja teoreettisesti. Tarkastelu lähtee yksittäisen polttoainepartikkelin ja -palan palamisesta, etenee kiinteän kerroksen eri palamistapauksiin ja tekee vertailuja laboratoriotulosten ja käytännön havaintojen sekä teoreettisten laskelmien välillä. Asioiden esitystapa on paljolti luonteeltaan käytännöllinen. Kiinteiden polttoaineiden ominaisuudet vaihtelevat varsin paljon ja samoin polttoainekerroksen käyttäytyminen ja palaminen arinalla. Kerroksessa on erotettavissa enemmän tai vähemmän selvärajaisena syttymätön polttoaine, syttymisrintama, pyrolyysivyöhyke ja jäännöshiilen palamisvyöhyke. Vyöhykkeiden sijaintiin ja syttymisrintaman etenemissuuntaan vaikuttavat polttolaitteen geometria, polttoaineen ominaisuudet, polttoaineen ja palamisilman syöttösuunnat sekä palamiskaasujen virtaussuunta. Kerroksen palaminen on perinteisesti jaettu kolmeen perustapaukseen: vastavirtapoltto, myötävirtapoltto ja ristivirtapoltto. Käytännön arinoissa nämä periaatteet esiintyvät joko puhtaina perustapauksina tai niiden yhdistelminä. Kostean turpeen ja puupolttoaineen arinatehoa rajoittaa primäärisesti polttoainepatjan kuivumis- ja pyrolyysinopeus (syttymisrintaman etenemisnopeus). Suurin vaikutus syttymisrintaman etenemisnopeuteen perinteisillä sivusta syötettävillä arinoilla on usein arinan loppupäässä palavalla polttoainekerroksella. Säteilyn vaikutus on suuri varsinkin, kun kerros on ohut ja tulipesä on täysin massattu. Ilman esilämmityksellä on merkitystä vasta, kun ilman lämpötila on korkea (200-300 °C) ja määrä suuri. Kotimaisten polttoaineiden kattiloissa (ristivirtatyyppi) arinatehot vaihtelevat 0,3 ja 1,0 MW/m2:n välillä polttoaineen kosteudesta riippuen. Leveällä arinalla päästään jonkin verran suurempaan ominaistehoon kuin kapealla arinalla. Puhtaalla vastavirtapoltolla saavutetaan 1,4 - 1,6 MW/m2:n ominaistehoja. Vastavirtaperiaatteelle rakennettu arina on halvempi kuin ristivirtatyyppinen. Vastavirtapoltossa päästään suureen ominaistehoon suhteellisen pienellä ilmamäärällä ja arinakapasiteettia rajoittaa vain arinailman virtausnopeus ja määrä. Vastavirtapolton ongelmana on koksikerroksen korkea lämpötila, minkä vuoksi tuhka sulaa helposti arinalle.

AB - Tutkimuksessa on käsitelty arinapolttoon liittyvää kerroksen palamisen teoriaa kokeellisesti ja teoreettisesti. Tarkastelu lähtee yksittäisen polttoainepartikkelin ja -palan palamisesta, etenee kiinteän kerroksen eri palamistapauksiin ja tekee vertailuja laboratoriotulosten ja käytännön havaintojen sekä teoreettisten laskelmien välillä. Asioiden esitystapa on paljolti luonteeltaan käytännöllinen. Kiinteiden polttoaineiden ominaisuudet vaihtelevat varsin paljon ja samoin polttoainekerroksen käyttäytyminen ja palaminen arinalla. Kerroksessa on erotettavissa enemmän tai vähemmän selvärajaisena syttymätön polttoaine, syttymisrintama, pyrolyysivyöhyke ja jäännöshiilen palamisvyöhyke. Vyöhykkeiden sijaintiin ja syttymisrintaman etenemissuuntaan vaikuttavat polttolaitteen geometria, polttoaineen ominaisuudet, polttoaineen ja palamisilman syöttösuunnat sekä palamiskaasujen virtaussuunta. Kerroksen palaminen on perinteisesti jaettu kolmeen perustapaukseen: vastavirtapoltto, myötävirtapoltto ja ristivirtapoltto. Käytännön arinoissa nämä periaatteet esiintyvät joko puhtaina perustapauksina tai niiden yhdistelminä. Kostean turpeen ja puupolttoaineen arinatehoa rajoittaa primäärisesti polttoainepatjan kuivumis- ja pyrolyysinopeus (syttymisrintaman etenemisnopeus). Suurin vaikutus syttymisrintaman etenemisnopeuteen perinteisillä sivusta syötettävillä arinoilla on usein arinan loppupäässä palavalla polttoainekerroksella. Säteilyn vaikutus on suuri varsinkin, kun kerros on ohut ja tulipesä on täysin massattu. Ilman esilämmityksellä on merkitystä vasta, kun ilman lämpötila on korkea (200-300 °C) ja määrä suuri. Kotimaisten polttoaineiden kattiloissa (ristivirtatyyppi) arinatehot vaihtelevat 0,3 ja 1,0 MW/m2:n välillä polttoaineen kosteudesta riippuen. Leveällä arinalla päästään jonkin verran suurempaan ominaistehoon kuin kapealla arinalla. Puhtaalla vastavirtapoltolla saavutetaan 1,4 - 1,6 MW/m2:n ominaistehoja. Vastavirtaperiaatteelle rakennettu arina on halvempi kuin ristivirtatyyppinen. Vastavirtapoltossa päästään suureen ominaistehoon suhteellisen pienellä ilmamäärällä ja arinakapasiteettia rajoittaa vain arinailman virtausnopeus ja määrä. Vastavirtapolton ongelmana on koksikerroksen korkea lämpötila, minkä vuoksi tuhka sulaa helposti arinalle.

KW - fuels

KW - peat

KW - wood

KW - layers

KW - combustion

KW - grates

M3 - Report

SN - 951-38-3480-8

T3 - Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports

BT - Polttoainekerroksen palamisen perusteet arinapoltossa

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Koistinen R. Polttoainekerroksen palamisen perusteet arinapoltossa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1989. 106 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 622).