Polttoprosessin hyötysuhde- ja taselaskennan kehittäminen

Kari Paakkinen, Veli-Pekka Heiskanen, Heikki Vartiala

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Tutkimuksessa kehitettiin DIN 1942 -normin mukaista, yleisesti käytössä olevaa hyötysuhde- ja taselaskentamenetelmää. Keskeisenä tutkimuskohteena oli arinakuona- ja lentopölyhäviöiden määritys. Normin mukaisessa menetelmässä ei oteta riittävän hyvin huomioon polttoaineen epätäydellistä palamista ja sen vaikutusta eri ainevirtoihin. Kehitetyssä menetelmässä käytetään perinteisten massa- ja energiataseiden lisäksi hiili-, rikki- ja typpitasetta. Normin mukaista laskentamenetelmää tarkennettiin mm. savukaasun entalpian ja hiilimonoksidin häviötehon osalta. Normin laskentatavan teoreettinen perusta on epätäydellisen palamisen tarkastelua lukuun ottamatta oikea. Laskentaa on jonkin verran yksinkertaistettu, koska tietokonetekniikka ei ollut normia tehtäessä nykytasolla. Kehitettyä, normiin sovellettua laskentamenetelmää verrattiin kahdessa esimerkkitapauksessa. Palaturpeen arinapoltossa elementaarimenetelmän käyttäminen pienensi hyötysuhdetta 0,13 prosenttiyksikköä. Hakkeen arinapoltossa hyötysuhde kasvoi ainoastaan 0,03 prosenttiyksikköä. Polttoaineen tuhkapitoisuus vaikuttaa eri menetelmillä saatujen tulosten väliseen eroon. Esimerkissä 2 tuhkapitoisuuden kasvaminen käytetystä 3,4:stä 6 massaprosenttiin pienentäisi hyötysuhdetta noin 0,25 prosenttiyksikköä. Polttoprosessissa tuhkasta höyrystyvien aineiden massaosuus vaikuttaa hyötysuhteeseen ja massataseeseen. Vaikutuksen toteamiseksi tarkastelussa otettiin käyttöön polttoaineen, arinakuonan ja lentopölyn tuhkan höyrystyvien aineiden massaosuuden määritys. Normin mukaisessa menetelmässä kotimaisen polttoaineen arvona on käytetty kirjallisuudessa esiintyvää ruskohiilen arvoa. Kehitetty menetelmä tarkensi merkittävästi massataseiden ja siten myös esimerkiksi päästöjen määritystä. Esimerkkitapauksissa arinakuonan massavirrat kasvoivat 31,6 % ja 17,2 % silloin, kun vertailulaskelmissa (DIN 1942) käytettiin tuhkan höyrystyvien aineiden massaosuutena ruskohiilen kirjallisuusarvoja. Elementaarimenetelmää käytettäessä arinakuonaan ja lentopölyyn sitoutunut rikki alensi savukaasun rikin oksidien (SO2:na) päästöä 11,8 % esimerkissä 2. Savukaasun entalpian määrityksen tarkentaminen eri osakaasujen entalpioiden avulla tarkensi hyötysuhdetta noin 0,06 prosenttiyksikköä. Laskentamenetelmä on liitetty laboratorion mikrotietokonepohjaiseen ns. yleislaskentaohjelmistoon, jossa sitä käytetään hyötysuhde- ja taselaskennan lisäksi savukaasupäästöjen ja polttoprosessin tunnuslukujen määritykseen. Tämän ohjelmiston kuvaus esitetään myöhemmin ilmestyvässä julkaisussa.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages80
ISBN (Print)951-38-3381-X
Publication statusPublished - 1989
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameTiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus
PublisherVTT
No.962
ISSN (Print)0358-5085

Keywords

  • combustion
  • efficiency
  • energy balance
  • mass balance
  • calculation
  • boilers

Cite this

Paakkinen, K., Heiskanen, V-P., & Vartiala, H. (1989). Polttoprosessin hyötysuhde- ja taselaskennan kehittäminen. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita, No. 962
Paakkinen, Kari ; Heiskanen, Veli-Pekka ; Vartiala, Heikki. / Polttoprosessin hyötysuhde- ja taselaskennan kehittäminen. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1989. 80 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 962).
@book{1bbed95918834dc0973bf5bbac853125,
title = "Polttoprosessin hy{\"o}tysuhde- ja taselaskennan kehitt{\"a}minen",
abstract = "Tutkimuksessa kehitettiin DIN 1942 -normin mukaista, yleisesti k{\"a}yt{\"o}ss{\"a} olevaa hy{\"o}tysuhde- ja taselaskentamenetelm{\"a}{\"a}. Keskeisen{\"a} tutkimuskohteena oli arinakuona- ja lentop{\"o}lyh{\"a}vi{\"o}iden m{\"a}{\"a}ritys. Normin mukaisessa menetelm{\"a}ss{\"a} ei oteta riitt{\"a}v{\"a}n hyvin huomioon polttoaineen ep{\"a}t{\"a}ydellist{\"a} palamista ja sen vaikutusta eri ainevirtoihin. Kehitetyss{\"a} menetelm{\"a}ss{\"a} k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n perinteisten massa- ja energiataseiden lis{\"a}ksi hiili-, rikki- ja typpitasetta. Normin mukaista laskentamenetelm{\"a}{\"a} tarkennettiin mm. savukaasun entalpian ja hiilimonoksidin h{\"a}vi{\"o}tehon osalta. Normin laskentatavan teoreettinen perusta on ep{\"a}t{\"a}ydellisen palamisen tarkastelua lukuun ottamatta oikea. Laskentaa on jonkin verran yksinkertaistettu, koska tietokonetekniikka ei ollut normia teht{\"a}ess{\"a} nykytasolla. Kehitetty{\"a}, normiin sovellettua laskentamenetelm{\"a}{\"a} verrattiin kahdessa esimerkkitapauksessa. Palaturpeen arinapoltossa elementaarimenetelm{\"a}n k{\"a}ytt{\"a}minen pienensi hy{\"o}tysuhdetta 0,13 prosenttiyksikk{\"o}{\"a}. Hakkeen arinapoltossa hy{\"o}tysuhde kasvoi ainoastaan 0,03 prosenttiyksikk{\"o}{\"a}. Polttoaineen tuhkapitoisuus vaikuttaa eri menetelmill{\"a} saatujen tulosten v{\"a}liseen eroon. Esimerkiss{\"a} 2 tuhkapitoisuuden kasvaminen k{\"a}ytetyst{\"a} 3,4:st{\"a} 6 massaprosenttiin pienent{\"a}isi hy{\"o}tysuhdetta noin 0,25 prosenttiyksikk{\"o}{\"a}. Polttoprosessissa tuhkasta h{\"o}yrystyvien aineiden massaosuus vaikuttaa hy{\"o}tysuhteeseen ja massataseeseen. Vaikutuksen toteamiseksi tarkastelussa otettiin k{\"a}ytt{\"o}{\"o}n polttoaineen, arinakuonan ja lentop{\"o}lyn tuhkan h{\"o}yrystyvien aineiden massaosuuden m{\"a}{\"a}ritys. Normin mukaisessa menetelm{\"a}ss{\"a} kotimaisen polttoaineen arvona on k{\"a}ytetty kirjallisuudessa esiintyv{\"a}{\"a} ruskohiilen arvoa. Kehitetty menetelm{\"a} tarkensi merkitt{\"a}v{\"a}sti massataseiden ja siten my{\"o}s esimerkiksi p{\"a}{\"a}st{\"o}jen m{\"a}{\"a}rityst{\"a}. Esimerkkitapauksissa arinakuonan massavirrat kasvoivat 31,6 {\%} ja 17,2 {\%} silloin, kun vertailulaskelmissa (DIN 1942) k{\"a}ytettiin tuhkan h{\"o}yrystyvien aineiden massaosuutena ruskohiilen kirjallisuusarvoja. Elementaarimenetelm{\"a}{\"a} k{\"a}ytett{\"a}ess{\"a} arinakuonaan ja lentop{\"o}lyyn sitoutunut rikki alensi savukaasun rikin oksidien (SO2:na) p{\"a}{\"a}st{\"o}{\"a} 11,8 {\%} esimerkiss{\"a} 2. Savukaasun entalpian m{\"a}{\"a}rityksen tarkentaminen eri osakaasujen entalpioiden avulla tarkensi hy{\"o}tysuhdetta noin 0,06 prosenttiyksikk{\"o}{\"a}. Laskentamenetelm{\"a} on liitetty laboratorion mikrotietokonepohjaiseen ns. yleislaskentaohjelmistoon, jossa sit{\"a} k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n hy{\"o}tysuhde- ja taselaskennan lis{\"a}ksi savukaasup{\"a}{\"a}st{\"o}jen ja polttoprosessin tunnuslukujen m{\"a}{\"a}ritykseen. T{\"a}m{\"a}n ohjelmiston kuvaus esitet{\"a}{\"a}n my{\"o}hemmin ilmestyv{\"a}ss{\"a} julkaisussa.",
keywords = "combustion, efficiency, energy balance, mass balance, calculation, boilers",
author = "Kari Paakkinen and Veli-Pekka Heiskanen and Heikki Vartiala",
year = "1989",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-3381-X",
series = "Tiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "962",
address = "Finland",

}

Paakkinen, K, Heiskanen, V-P & Vartiala, H 1989, Polttoprosessin hyötysuhde- ja taselaskennan kehittäminen. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita, no. 962, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Polttoprosessin hyötysuhde- ja taselaskennan kehittäminen. / Paakkinen, Kari; Heiskanen, Veli-Pekka; Vartiala, Heikki.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1989. 80 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 962).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Polttoprosessin hyötysuhde- ja taselaskennan kehittäminen

AU - Paakkinen, Kari

AU - Heiskanen, Veli-Pekka

AU - Vartiala, Heikki

PY - 1989

Y1 - 1989

N2 - Tutkimuksessa kehitettiin DIN 1942 -normin mukaista, yleisesti käytössä olevaa hyötysuhde- ja taselaskentamenetelmää. Keskeisenä tutkimuskohteena oli arinakuona- ja lentopölyhäviöiden määritys. Normin mukaisessa menetelmässä ei oteta riittävän hyvin huomioon polttoaineen epätäydellistä palamista ja sen vaikutusta eri ainevirtoihin. Kehitetyssä menetelmässä käytetään perinteisten massa- ja energiataseiden lisäksi hiili-, rikki- ja typpitasetta. Normin mukaista laskentamenetelmää tarkennettiin mm. savukaasun entalpian ja hiilimonoksidin häviötehon osalta. Normin laskentatavan teoreettinen perusta on epätäydellisen palamisen tarkastelua lukuun ottamatta oikea. Laskentaa on jonkin verran yksinkertaistettu, koska tietokonetekniikka ei ollut normia tehtäessä nykytasolla. Kehitettyä, normiin sovellettua laskentamenetelmää verrattiin kahdessa esimerkkitapauksessa. Palaturpeen arinapoltossa elementaarimenetelmän käyttäminen pienensi hyötysuhdetta 0,13 prosenttiyksikköä. Hakkeen arinapoltossa hyötysuhde kasvoi ainoastaan 0,03 prosenttiyksikköä. Polttoaineen tuhkapitoisuus vaikuttaa eri menetelmillä saatujen tulosten väliseen eroon. Esimerkissä 2 tuhkapitoisuuden kasvaminen käytetystä 3,4:stä 6 massaprosenttiin pienentäisi hyötysuhdetta noin 0,25 prosenttiyksikköä. Polttoprosessissa tuhkasta höyrystyvien aineiden massaosuus vaikuttaa hyötysuhteeseen ja massataseeseen. Vaikutuksen toteamiseksi tarkastelussa otettiin käyttöön polttoaineen, arinakuonan ja lentopölyn tuhkan höyrystyvien aineiden massaosuuden määritys. Normin mukaisessa menetelmässä kotimaisen polttoaineen arvona on käytetty kirjallisuudessa esiintyvää ruskohiilen arvoa. Kehitetty menetelmä tarkensi merkittävästi massataseiden ja siten myös esimerkiksi päästöjen määritystä. Esimerkkitapauksissa arinakuonan massavirrat kasvoivat 31,6 % ja 17,2 % silloin, kun vertailulaskelmissa (DIN 1942) käytettiin tuhkan höyrystyvien aineiden massaosuutena ruskohiilen kirjallisuusarvoja. Elementaarimenetelmää käytettäessä arinakuonaan ja lentopölyyn sitoutunut rikki alensi savukaasun rikin oksidien (SO2:na) päästöä 11,8 % esimerkissä 2. Savukaasun entalpian määrityksen tarkentaminen eri osakaasujen entalpioiden avulla tarkensi hyötysuhdetta noin 0,06 prosenttiyksikköä. Laskentamenetelmä on liitetty laboratorion mikrotietokonepohjaiseen ns. yleislaskentaohjelmistoon, jossa sitä käytetään hyötysuhde- ja taselaskennan lisäksi savukaasupäästöjen ja polttoprosessin tunnuslukujen määritykseen. Tämän ohjelmiston kuvaus esitetään myöhemmin ilmestyvässä julkaisussa.

AB - Tutkimuksessa kehitettiin DIN 1942 -normin mukaista, yleisesti käytössä olevaa hyötysuhde- ja taselaskentamenetelmää. Keskeisenä tutkimuskohteena oli arinakuona- ja lentopölyhäviöiden määritys. Normin mukaisessa menetelmässä ei oteta riittävän hyvin huomioon polttoaineen epätäydellistä palamista ja sen vaikutusta eri ainevirtoihin. Kehitetyssä menetelmässä käytetään perinteisten massa- ja energiataseiden lisäksi hiili-, rikki- ja typpitasetta. Normin mukaista laskentamenetelmää tarkennettiin mm. savukaasun entalpian ja hiilimonoksidin häviötehon osalta. Normin laskentatavan teoreettinen perusta on epätäydellisen palamisen tarkastelua lukuun ottamatta oikea. Laskentaa on jonkin verran yksinkertaistettu, koska tietokonetekniikka ei ollut normia tehtäessä nykytasolla. Kehitettyä, normiin sovellettua laskentamenetelmää verrattiin kahdessa esimerkkitapauksessa. Palaturpeen arinapoltossa elementaarimenetelmän käyttäminen pienensi hyötysuhdetta 0,13 prosenttiyksikköä. Hakkeen arinapoltossa hyötysuhde kasvoi ainoastaan 0,03 prosenttiyksikköä. Polttoaineen tuhkapitoisuus vaikuttaa eri menetelmillä saatujen tulosten väliseen eroon. Esimerkissä 2 tuhkapitoisuuden kasvaminen käytetystä 3,4:stä 6 massaprosenttiin pienentäisi hyötysuhdetta noin 0,25 prosenttiyksikköä. Polttoprosessissa tuhkasta höyrystyvien aineiden massaosuus vaikuttaa hyötysuhteeseen ja massataseeseen. Vaikutuksen toteamiseksi tarkastelussa otettiin käyttöön polttoaineen, arinakuonan ja lentopölyn tuhkan höyrystyvien aineiden massaosuuden määritys. Normin mukaisessa menetelmässä kotimaisen polttoaineen arvona on käytetty kirjallisuudessa esiintyvää ruskohiilen arvoa. Kehitetty menetelmä tarkensi merkittävästi massataseiden ja siten myös esimerkiksi päästöjen määritystä. Esimerkkitapauksissa arinakuonan massavirrat kasvoivat 31,6 % ja 17,2 % silloin, kun vertailulaskelmissa (DIN 1942) käytettiin tuhkan höyrystyvien aineiden massaosuutena ruskohiilen kirjallisuusarvoja. Elementaarimenetelmää käytettäessä arinakuonaan ja lentopölyyn sitoutunut rikki alensi savukaasun rikin oksidien (SO2:na) päästöä 11,8 % esimerkissä 2. Savukaasun entalpian määrityksen tarkentaminen eri osakaasujen entalpioiden avulla tarkensi hyötysuhdetta noin 0,06 prosenttiyksikköä. Laskentamenetelmä on liitetty laboratorion mikrotietokonepohjaiseen ns. yleislaskentaohjelmistoon, jossa sitä käytetään hyötysuhde- ja taselaskennan lisäksi savukaasupäästöjen ja polttoprosessin tunnuslukujen määritykseen. Tämän ohjelmiston kuvaus esitetään myöhemmin ilmestyvässä julkaisussa.

KW - combustion

KW - efficiency

KW - energy balance

KW - mass balance

KW - calculation

KW - boilers

M3 - Report

SN - 951-38-3381-X

T3 - Tiedotteita / Valtion teknillinen tutkimuskeskus

BT - Polttoprosessin hyötysuhde- ja taselaskennan kehittäminen

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Paakkinen K, Heiskanen V-P, Vartiala H. Polttoprosessin hyötysuhde- ja taselaskennan kehittäminen. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1989. 80 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tiedotteita; No. 962).