Puun polton pienhiukkaspäästöt: Loppuraportti

Jorma Jokiniemi, Aimo Kolsi, Jarkko Tissari (Editor), Taisto Raunemaa, Olli Sippula, Kati Hytönen, Veli Linna, Heikki Oravainen, Raili Vesterinen, Raili Taipale, Aimo Kolsi, Jouni Pyykönen, Seppo Tuomi, Jyrki Kouki, Kari Vuorio

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Puun pienpolton päästötieto suomalaisista laitteista on ollut vähäistä erityisesti pienhiukkaspäästöjen osalta. Päästöarvioita on jouduttu tekemään ulkomaisten tutkimusten perusteella. Samanaikaisesti uusia ulkoilman pienhiukkasten terveysvaikutuksia käsitteleviä tutkimustuloksia julkaistaan vuosittain. Luotettavan tutkimustiedon saamiseksi vuonna 2002 käynnistettiin tutkimushanke ”Puun polton pienhiukkaspäästöt”, joka tehtiin yhteistyössä Kuopion yliopiston, VTT prosessien, Työtehoseuran ja yhdeksän yrityksen kanssa pääosin Tekesin rahoittamana. Tutkimushanke jakaantui kolmeen päätutkimusalueeseen: (1) pienhiukkasmallinnukseen, (2) näytteenottoon ja mittaustekniikkaan sekä (3) päästökertoimien määrittämiseen.
Mallinnus. Osiossa kehitettiin puun pienpolttoon soveltuvaa pienhiukkasmallinnusta. Pääpaino mallinnuksessa oli puun tuhkan käyttäytymisen mallintamisessa. Polttotekniikan kannalta oleellisin tulos oli, että alkalien muodostamaan hiukkasfraktioon voidaan vaikuttaa lähinnä vain vaikuttamalla alkalien vapautumiseen. Vapautuvaan ainemäärään vaikuttavia tekijöitä ovat palamislämpötila, palamiskaasujen jäähtymisnopeus ja tuhkan koostumus. Mallinkehitystyöhön liittyen projektissa rakennetulla virtausreaktorilla tutkittiin polttoaineen ja palamisolosuhteiden merkitystä päästöihin.
Mittaustekniikka. Osiossa selvitettiin näytteenoton ja mittalaitteiden merkitystä tulokseen. Laimennusmenetelminä käytettiin ejektorilaimentimia, laimennustunnelia sekä huuvalaimennusta. Mittalaitteiden välisiä eroja tutkittiin mittaamalla erilaisista puun polttolaitteiden päästöstä yhtäaikaisesti kahdella tai useammalla erilaisella mittalaitteella.
Päästöt. Jatkuvassa poltossa polttoprosessi on huomattavasti paremmin hallittavissa ja päästöt pienempiä ja tasaisempia kuin panospoltossa. Vaihtelua esiintyy erityisesti polton häiriö-, puhdistus- ja katkokäyntitilanteissa sekä hyvin pienellä teholla poltettaessa. Suurissa laitoksissa päästöihin vaikuttavat merkittävimmin käytetyt puhdistusmenetelmät. Päästökomponenttien pitoisuudet vaihtelivat merkittävästi erilaisissa pala-mistilanteissa. Päästöt olivat tyypillisesti korkeita epätäydellisen palamisen tilanteissa erityisesti, kun palamiseen tarvittavan hapen määrä oli liian vähäinen. Keskimääräiset häkäpäästöt vaihtelivat 20 – 3000 mg/MJ, hiilivetypäästöt 1 – 600 mg/MJ ja pienhiukkaspäästöt 3 – 150 mg/MJ välillä. Puun pienpoltossa keskimääräiset lukumääräpäästöt olivat riippumatta laitteesta samaa tasoa 1013 – 1014 kpl/MJ. Keskimääräinen hiukkaskoko puun pienpoltossa on 80 – 150 nm, hiillosvaiheessa 50 – 100 nm sekä syttymisvaiheessa ja kitupoltossa suurimmillaan 500 – 600 nm.
Original languageFinnish
Place of PublicationKuopio
PublisherKuopion yliopisto
Number of pages125
Publication statusPublished - 2005
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesKuopion yliopiston ympäristötieteiden laitosten monistesarja
Number2
Volume2005
ISSN0786-4728

Cite this

Jokiniemi, J., Kolsi, A., Tissari, J. (Ed.), Raunemaa, T., Sippula, O., Hytönen, K., Linna, V., Oravainen, H., Vesterinen, R., Taipale, R., Kolsi, A., Pyykönen, J., Tuomi, S., Kouki, J., & Vuorio, K. (2005). Puun polton pienhiukkaspäästöt: Loppuraportti. Kuopion yliopisto. Kuopion yliopiston ympäristötieteiden laitosten monistesarja, No. 2, Vol.. 2005 http://en.opasnet.org/en-opwiki/images/9/9f/Tissari_PIPO_loppuraportti.pdf