Rikin pidättäminen kalkki-injektiolla: Suomalaisten kalkkikivien reaktiivisuuden tutkiminen isotermisellä virtausreaktorilla

Jouko Hepola, Matti Nieminen, Eeva Panula-Nikkilä, Martti Äijälä

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Injektiomenetelmästä odotetaan kilpailukykyistä savukaasujen rikinpoistomenetelmää. Toistaiseksi käyttöönoton esteenä ovat olleet tekniset ongelmat. Kotimaisten kalkkikivien rikinpidätyskykyä tulipesäinjektion olosuhteissa tutkittiin laboratorioon rakennetulla isotermisellä virtausreaktorilla. Kokeissa tutkittiin lämpötilan, kalkin viipymän, savukaasun koostumuksen sekä kalkkikiven laadun, partikkelikoon ja määrän vaikutusta kalsinoitumis- ja sulfatoitumisnopeuteen sekä rikinpidätysasteeseen. Lisäksi tehtiin kokeita kalkkikiven joukkoon pieninä määrinä sekoitettujen erilaisten metalliyhdisteiden sekä tuhkien vaikutuksesta kalkkikiven rikinpidätyksen tehokkuuteen. Hiilen polttoa vastaavassa savukaasuatmosfäärissä ilman rikkiä tehdyissä kalsinointikokeissa hieno kalkkikivijauhe kalsinoitui tyypistä riippumatta lähes kokonaan muutamassa sekunnin kymmenesosassa noin 1000 °C:ssa. Kalsinoituminen nopeutui kalkkikiven partikkelikoon pienetessä. Kalsiumhydroksidi kalsinoitui nopeammin kuin kalkkikivi. Kalsinoinnin aikana kalkkikivien hiukkaskoko pieneni. Ominaispinta-alat vaihtelivat karkeusasteen ja kalkkilaadun mukaan. Myös yhtäaikaista kalsinoitumis-sulfatoitumisilmiötä tutkittiin. Kalsinoitumisessa ei ollut suuria eroja ilman rikkiä tehtyihin kokeisiin verrattuna. Partikkelikooltaan hienot kalkkikivet sitoivat rikkiä paremmin kuin karkeammat kalkkikivet. Karkeat kalkkikivet sulfatoituivat pääosaltaan jo 0,3 sekunnissa, mutta hienompien kalkkikivien rikinpidätys lisääntyi selvemmin reaktioajan pidentyessä 1 sekuntiin. Karkeiden kalkkikivien Ca:n käyttoaste oli 10 - 15 %, hienojen kalkkikivien 20 - 25 % ja kalsiumhydroksidin noin 10 %. Savukaasun S02-pitoisuus ja reaktoriin syötetty kalkkimäärä eivät vaikuttaneet olennaisesti Ca:n käyttöasteeseen. Eri kalkkikivityyppien rikinpidätyksessä ei ollut suuria eroja. Rikinpidätyksen optimilämpötila oli 1000 - 1100 °C. Sulfatoinnin jälkeen näytteiden ominaispinta-ala oli pienempi kuin kalsinointikokeiden jälkeen. Merkittävin huokoskokoalue rikinpidätyksen kannalta oli 1 - 5 my m. Hiilenpolton savukaasukoostumuksella kaikki käytetyt lisäaineet ja kivihiilen lentotuhka paransivat rikinpidätystä. Öljynpolton savukaasukoostumuksella Ca:n käyttöaste oli noin 1,5 kertaa suurempi kuin hiilenpolton savukaasukoostumuksella. Lisäaineiden ja oliotuhkan käyttö ei parantanut Ca:n käyttöastetta.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages140
ISBN (Print)951-38-2997-9
Publication statusPublished - 1987
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
Number508
ISSN0358-5077

Keywords

  • flue gases
  • desulfurization
  • limestone
  • injection
  • reactors

Cite this

Hepola, J., Nieminen, M., Panula-Nikkilä, E., & Äijälä, M. (1987). Rikin pidättäminen kalkki-injektiolla: Suomalaisten kalkkikivien reaktiivisuuden tutkiminen isotermisellä virtausreaktorilla. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 508
Hepola, Jouko ; Nieminen, Matti ; Panula-Nikkilä, Eeva ; Äijälä, Martti. / Rikin pidättäminen kalkki-injektiolla : Suomalaisten kalkkikivien reaktiivisuuden tutkiminen isotermisellä virtausreaktorilla. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1987. 140 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 508).
@book{2b75aaa677c241b2b55649d69a8691cf,
title = "Rikin pid{\"a}tt{\"a}minen kalkki-injektiolla: Suomalaisten kalkkikivien reaktiivisuuden tutkiminen isotermisell{\"a} virtausreaktorilla",
abstract = "Injektiomenetelm{\"a}st{\"a} odotetaan kilpailukykyist{\"a} savukaasujen rikinpoistomenetelm{\"a}{\"a}. Toistaiseksi k{\"a}ytt{\"o}{\"o}noton esteen{\"a} ovat olleet tekniset ongelmat. Kotimaisten kalkkikivien rikinpid{\"a}tyskyky{\"a} tulipes{\"a}injektion olosuhteissa tutkittiin laboratorioon rakennetulla isotermisell{\"a} virtausreaktorilla. Kokeissa tutkittiin l{\"a}mp{\"o}tilan, kalkin viipym{\"a}n, savukaasun koostumuksen sek{\"a} kalkkikiven laadun, partikkelikoon ja m{\"a}{\"a}r{\"a}n vaikutusta kalsinoitumis- ja sulfatoitumisnopeuteen sek{\"a} rikinpid{\"a}tysasteeseen. Lis{\"a}ksi tehtiin kokeita kalkkikiven joukkoon pienin{\"a} m{\"a}{\"a}rin{\"a} sekoitettujen erilaisten metalliyhdisteiden sek{\"a} tuhkien vaikutuksesta kalkkikiven rikinpid{\"a}tyksen tehokkuuteen. Hiilen polttoa vastaavassa savukaasuatmosf{\"a}{\"a}riss{\"a} ilman rikki{\"a} tehdyiss{\"a} kalsinointikokeissa hieno kalkkikivijauhe kalsinoitui tyypist{\"a} riippumatta l{\"a}hes kokonaan muutamassa sekunnin kymmenesosassa noin 1000 °C:ssa. Kalsinoituminen nopeutui kalkkikiven partikkelikoon pienetess{\"a}. Kalsiumhydroksidi kalsinoitui nopeammin kuin kalkkikivi. Kalsinoinnin aikana kalkkikivien hiukkaskoko pieneni. Ominaispinta-alat vaihtelivat karkeusasteen ja kalkkilaadun mukaan. My{\"o}s yht{\"a}aikaista kalsinoitumis-sulfatoitumisilmi{\"o}t{\"a} tutkittiin. Kalsinoitumisessa ei ollut suuria eroja ilman rikki{\"a} tehtyihin kokeisiin verrattuna. Partikkelikooltaan hienot kalkkikivet sitoivat rikki{\"a} paremmin kuin karkeammat kalkkikivet. Karkeat kalkkikivet sulfatoituivat p{\"a}{\"a}osaltaan jo 0,3 sekunnissa, mutta hienompien kalkkikivien rikinpid{\"a}tys lis{\"a}{\"a}ntyi selvemmin reaktioajan pidentyess{\"a} 1 sekuntiin. Karkeiden kalkkikivien Ca:n k{\"a}yttoaste oli 10 - 15 {\%}, hienojen kalkkikivien 20 - 25 {\%} ja kalsiumhydroksidin noin 10 {\%}. Savukaasun S02-pitoisuus ja reaktoriin sy{\"o}tetty kalkkim{\"a}{\"a}r{\"a} eiv{\"a}t vaikuttaneet olennaisesti Ca:n k{\"a}ytt{\"o}asteeseen. Eri kalkkikivityyppien rikinpid{\"a}tyksess{\"a} ei ollut suuria eroja. Rikinpid{\"a}tyksen optimil{\"a}mp{\"o}tila oli 1000 - 1100 °C. Sulfatoinnin j{\"a}lkeen n{\"a}ytteiden ominaispinta-ala oli pienempi kuin kalsinointikokeiden j{\"a}lkeen. Merkitt{\"a}vin huokoskokoalue rikinpid{\"a}tyksen kannalta oli 1 - 5 my m. Hiilenpolton savukaasukoostumuksella kaikki k{\"a}ytetyt lis{\"a}aineet ja kivihiilen lentotuhka paransivat rikinpid{\"a}tyst{\"a}. {\"O}ljynpolton savukaasukoostumuksella Ca:n k{\"a}ytt{\"o}aste oli noin 1,5 kertaa suurempi kuin hiilenpolton savukaasukoostumuksella. Lis{\"a}aineiden ja oliotuhkan k{\"a}ytt{\"o} ei parantanut Ca:n k{\"a}ytt{\"o}astetta.",
keywords = "flue gases, desulfurization, limestone, injection, reactors",
author = "Jouko Hepola and Matti Nieminen and Eeva Panula-Nikkil{\"a} and Martti {\"A}ij{\"a}l{\"a}",
year = "1987",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-2997-9",
series = "Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "508",
address = "Finland",

}

Hepola, J, Nieminen, M, Panula-Nikkilä, E & Äijälä, M 1987, Rikin pidättäminen kalkki-injektiolla: Suomalaisten kalkkikivien reaktiivisuuden tutkiminen isotermisellä virtausreaktorilla. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, no. 508, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Rikin pidättäminen kalkki-injektiolla : Suomalaisten kalkkikivien reaktiivisuuden tutkiminen isotermisellä virtausreaktorilla. / Hepola, Jouko; Nieminen, Matti; Panula-Nikkilä, Eeva; Äijälä, Martti.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1987. 140 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 508).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Rikin pidättäminen kalkki-injektiolla

T2 - Suomalaisten kalkkikivien reaktiivisuuden tutkiminen isotermisellä virtausreaktorilla

AU - Hepola, Jouko

AU - Nieminen, Matti

AU - Panula-Nikkilä, Eeva

AU - Äijälä, Martti

PY - 1987

Y1 - 1987

N2 - Injektiomenetelmästä odotetaan kilpailukykyistä savukaasujen rikinpoistomenetelmää. Toistaiseksi käyttöönoton esteenä ovat olleet tekniset ongelmat. Kotimaisten kalkkikivien rikinpidätyskykyä tulipesäinjektion olosuhteissa tutkittiin laboratorioon rakennetulla isotermisellä virtausreaktorilla. Kokeissa tutkittiin lämpötilan, kalkin viipymän, savukaasun koostumuksen sekä kalkkikiven laadun, partikkelikoon ja määrän vaikutusta kalsinoitumis- ja sulfatoitumisnopeuteen sekä rikinpidätysasteeseen. Lisäksi tehtiin kokeita kalkkikiven joukkoon pieninä määrinä sekoitettujen erilaisten metalliyhdisteiden sekä tuhkien vaikutuksesta kalkkikiven rikinpidätyksen tehokkuuteen. Hiilen polttoa vastaavassa savukaasuatmosfäärissä ilman rikkiä tehdyissä kalsinointikokeissa hieno kalkkikivijauhe kalsinoitui tyypistä riippumatta lähes kokonaan muutamassa sekunnin kymmenesosassa noin 1000 °C:ssa. Kalsinoituminen nopeutui kalkkikiven partikkelikoon pienetessä. Kalsiumhydroksidi kalsinoitui nopeammin kuin kalkkikivi. Kalsinoinnin aikana kalkkikivien hiukkaskoko pieneni. Ominaispinta-alat vaihtelivat karkeusasteen ja kalkkilaadun mukaan. Myös yhtäaikaista kalsinoitumis-sulfatoitumisilmiötä tutkittiin. Kalsinoitumisessa ei ollut suuria eroja ilman rikkiä tehtyihin kokeisiin verrattuna. Partikkelikooltaan hienot kalkkikivet sitoivat rikkiä paremmin kuin karkeammat kalkkikivet. Karkeat kalkkikivet sulfatoituivat pääosaltaan jo 0,3 sekunnissa, mutta hienompien kalkkikivien rikinpidätys lisääntyi selvemmin reaktioajan pidentyessä 1 sekuntiin. Karkeiden kalkkikivien Ca:n käyttoaste oli 10 - 15 %, hienojen kalkkikivien 20 - 25 % ja kalsiumhydroksidin noin 10 %. Savukaasun S02-pitoisuus ja reaktoriin syötetty kalkkimäärä eivät vaikuttaneet olennaisesti Ca:n käyttöasteeseen. Eri kalkkikivityyppien rikinpidätyksessä ei ollut suuria eroja. Rikinpidätyksen optimilämpötila oli 1000 - 1100 °C. Sulfatoinnin jälkeen näytteiden ominaispinta-ala oli pienempi kuin kalsinointikokeiden jälkeen. Merkittävin huokoskokoalue rikinpidätyksen kannalta oli 1 - 5 my m. Hiilenpolton savukaasukoostumuksella kaikki käytetyt lisäaineet ja kivihiilen lentotuhka paransivat rikinpidätystä. Öljynpolton savukaasukoostumuksella Ca:n käyttöaste oli noin 1,5 kertaa suurempi kuin hiilenpolton savukaasukoostumuksella. Lisäaineiden ja oliotuhkan käyttö ei parantanut Ca:n käyttöastetta.

AB - Injektiomenetelmästä odotetaan kilpailukykyistä savukaasujen rikinpoistomenetelmää. Toistaiseksi käyttöönoton esteenä ovat olleet tekniset ongelmat. Kotimaisten kalkkikivien rikinpidätyskykyä tulipesäinjektion olosuhteissa tutkittiin laboratorioon rakennetulla isotermisellä virtausreaktorilla. Kokeissa tutkittiin lämpötilan, kalkin viipymän, savukaasun koostumuksen sekä kalkkikiven laadun, partikkelikoon ja määrän vaikutusta kalsinoitumis- ja sulfatoitumisnopeuteen sekä rikinpidätysasteeseen. Lisäksi tehtiin kokeita kalkkikiven joukkoon pieninä määrinä sekoitettujen erilaisten metalliyhdisteiden sekä tuhkien vaikutuksesta kalkkikiven rikinpidätyksen tehokkuuteen. Hiilen polttoa vastaavassa savukaasuatmosfäärissä ilman rikkiä tehdyissä kalsinointikokeissa hieno kalkkikivijauhe kalsinoitui tyypistä riippumatta lähes kokonaan muutamassa sekunnin kymmenesosassa noin 1000 °C:ssa. Kalsinoituminen nopeutui kalkkikiven partikkelikoon pienetessä. Kalsiumhydroksidi kalsinoitui nopeammin kuin kalkkikivi. Kalsinoinnin aikana kalkkikivien hiukkaskoko pieneni. Ominaispinta-alat vaihtelivat karkeusasteen ja kalkkilaadun mukaan. Myös yhtäaikaista kalsinoitumis-sulfatoitumisilmiötä tutkittiin. Kalsinoitumisessa ei ollut suuria eroja ilman rikkiä tehtyihin kokeisiin verrattuna. Partikkelikooltaan hienot kalkkikivet sitoivat rikkiä paremmin kuin karkeammat kalkkikivet. Karkeat kalkkikivet sulfatoituivat pääosaltaan jo 0,3 sekunnissa, mutta hienompien kalkkikivien rikinpidätys lisääntyi selvemmin reaktioajan pidentyessä 1 sekuntiin. Karkeiden kalkkikivien Ca:n käyttoaste oli 10 - 15 %, hienojen kalkkikivien 20 - 25 % ja kalsiumhydroksidin noin 10 %. Savukaasun S02-pitoisuus ja reaktoriin syötetty kalkkimäärä eivät vaikuttaneet olennaisesti Ca:n käyttöasteeseen. Eri kalkkikivityyppien rikinpidätyksessä ei ollut suuria eroja. Rikinpidätyksen optimilämpötila oli 1000 - 1100 °C. Sulfatoinnin jälkeen näytteiden ominaispinta-ala oli pienempi kuin kalsinointikokeiden jälkeen. Merkittävin huokoskokoalue rikinpidätyksen kannalta oli 1 - 5 my m. Hiilenpolton savukaasukoostumuksella kaikki käytetyt lisäaineet ja kivihiilen lentotuhka paransivat rikinpidätystä. Öljynpolton savukaasukoostumuksella Ca:n käyttöaste oli noin 1,5 kertaa suurempi kuin hiilenpolton savukaasukoostumuksella. Lisäaineiden ja oliotuhkan käyttö ei parantanut Ca:n käyttöastetta.

KW - flue gases

KW - desulfurization

KW - limestone

KW - injection

KW - reactors

M3 - Report

SN - 951-38-2997-9

T3 - Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports

BT - Rikin pidättäminen kalkki-injektiolla

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Hepola J, Nieminen M, Panula-Nikkilä E, Äijälä M. Rikin pidättäminen kalkki-injektiolla: Suomalaisten kalkkikivien reaktiivisuuden tutkiminen isotermisellä virtausreaktorilla. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1987. 140 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 508).