Tulenkestävien materiaalien kestävyys biomassan kaasutusolosuhteissa

Jaakko Salmi

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Biomassan paineistettu kaasutus tapahtuu noin 1 000 oC:n lämpötilassa ja 20 - 30 baarin paineessa. Reaktori koostuu tulenkestävästä massasta tai tiilirakenteesta, eristekerroksesta ja metallivaipasta. Tulenkestävän massan on kestettvä kaasutusoloissa mm. vedyn, vesihöyryn, hiilimonoksidin, rikkivedyn ja alkalimetallien vaikutusta sekä lisäksi leijupatjan kuluttavaa vaikutusta. Kirjallisuuden perusteella peruskysymys on, onko tulenkestävän rakenteen oltava korkean alumiinioksidipitoisuuden omaavaa aluminaattisementtisidosteista massaa vai tullaanko toimeen vähemmän alumiinioksidia sisältävällä alumiinisilikaattimassalla. Kokeita tehtiin puhtaassa vedyssä 1 000 oC:n lämpötilassa ja 10 baarin paineessa, leijupatjauunissa vety hiilimonoksidiatmosfäärissä ja rikkivetypitoisessa atmosfäärissä. Lisäksi tehtiin hiekkapuhalluskokeita erilaisille ja eri lämpötiloissa käsitellyille massoille. Kokeitten perusteella paineistetussa vetyatmosfäärissä 1 000 asteen lämpötilassa vedyn aiheuttama pelkistyminen ei aiheuta merkittävää materiaalihukkaa sen paremmin alumiinioksidi kuin alumiinisilikaattimassoillekaan. Hiilimonoksidin aiheuttamat ongelmat ovat kirjallisuuteen pohjautuvien arvioitten perusteella nissä lämpötiloissa vielä vähäisemmät. Rikkivety aiheuttaa muutoksia massojen sideaineeseen, mutta muutosten merkitystä ei vähäisen koeaineiston vuoksi voi arvioida. Hiekkapuhalluskokeitten perusteella alumiinioksidimassakin lujittuu merkittävästi jo 900 asteen lämpötilassa ja kestää kaikissa oloissa kulumista paremmin kuin alumiinisilikaattimassa. Alumiinioksidimassa osoittautui kaikissa kokeissa hieman alumiinisilikaattimassaa paremmaksi, mutta ainakin kemiallisten vaikutusten ero oli niin vähäinen, että sen perusteella on vaikea suositella teollisuuden rakenteisiin kalliimpaa alumiinioksidimassaa. Kulumiskestävyysero voi olla hieman suurempi, mutta tehdyt kokeet eivät välttämättä kovin hyvin vastaa teollisuusolosuhteita.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages54
ISBN (Print)951-38-4509-5
Publication statusPublished - 1995
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

NameVTT Julkaisuja - Publikationer
PublisherVTT
Volume801
ISSN (Print)1235-0613

Fingerprint

gasification
durability
biomass
Olla

Keywords

  • biomass
  • gasification
  • high temperature
  • high pressure
  • concrete
  • alumina
  • aluminium silicate
  • durability
  • fire resistance
  • silicon oxides
  • corrosion

Cite this

Salmi, J. (1995). Tulenkestävien materiaalien kestävyys biomassan kaasutusolosuhteissa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Julkaisuja - Publikationer, No. 801
Salmi, Jaakko. / Tulenkestävien materiaalien kestävyys biomassan kaasutusolosuhteissa. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1995. 54 p. (VTT Julkaisuja - Publikationer; No. 801).
@book{3b1683a405bf4895b1b16bfa3bc73f1b,
title = "Tulenkest{\"a}vien materiaalien kest{\"a}vyys biomassan kaasutusolosuhteissa",
abstract = "Biomassan paineistettu kaasutus tapahtuu noin 1 000 oC:n l{\"a}mp{\"o}tilassa ja 20 - 30 baarin paineessa. Reaktori koostuu tulenkest{\"a}v{\"a}st{\"a} massasta tai tiilirakenteesta, eristekerroksesta ja metallivaipasta. Tulenkest{\"a}v{\"a}n massan on kestettv{\"a} kaasutusoloissa mm. vedyn, vesih{\"o}yryn, hiilimonoksidin, rikkivedyn ja alkalimetallien vaikutusta sek{\"a} lis{\"a}ksi leijupatjan kuluttavaa vaikutusta. Kirjallisuuden perusteella peruskysymys on, onko tulenkest{\"a}v{\"a}n rakenteen oltava korkean alumiinioksidipitoisuuden omaavaa aluminaattisementtisidosteista massaa vai tullaanko toimeen v{\"a}hemm{\"a}n alumiinioksidia sis{\"a}lt{\"a}v{\"a}ll{\"a} alumiinisilikaattimassalla. Kokeita tehtiin puhtaassa vedyss{\"a} 1 000 oC:n l{\"a}mp{\"o}tilassa ja 10 baarin paineessa, leijupatjauunissa vety hiilimonoksidiatmosf{\"a}{\"a}riss{\"a} ja rikkivetypitoisessa atmosf{\"a}{\"a}riss{\"a}. Lis{\"a}ksi tehtiin hiekkapuhalluskokeita erilaisille ja eri l{\"a}mp{\"o}tiloissa k{\"a}sitellyille massoille. Kokeitten perusteella paineistetussa vetyatmosf{\"a}{\"a}riss{\"a} 1 000 asteen l{\"a}mp{\"o}tilassa vedyn aiheuttama pelkistyminen ei aiheuta merkitt{\"a}v{\"a}{\"a} materiaalihukkaa sen paremmin alumiinioksidi kuin alumiinisilikaattimassoillekaan. Hiilimonoksidin aiheuttamat ongelmat ovat kirjallisuuteen pohjautuvien arvioitten perusteella niss{\"a} l{\"a}mp{\"o}tiloissa viel{\"a} v{\"a}h{\"a}isemm{\"a}t. Rikkivety aiheuttaa muutoksia massojen sideaineeseen, mutta muutosten merkityst{\"a} ei v{\"a}h{\"a}isen koeaineiston vuoksi voi arvioida. Hiekkapuhalluskokeitten perusteella alumiinioksidimassakin lujittuu merkitt{\"a}v{\"a}sti jo 900 asteen l{\"a}mp{\"o}tilassa ja kest{\"a}{\"a} kaikissa oloissa kulumista paremmin kuin alumiinisilikaattimassa. Alumiinioksidimassa osoittautui kaikissa kokeissa hieman alumiinisilikaattimassaa paremmaksi, mutta ainakin kemiallisten vaikutusten ero oli niin v{\"a}h{\"a}inen, ett{\"a} sen perusteella on vaikea suositella teollisuuden rakenteisiin kalliimpaa alumiinioksidimassaa. Kulumiskest{\"a}vyysero voi olla hieman suurempi, mutta tehdyt kokeet eiv{\"a}t v{\"a}ltt{\"a}m{\"a}tt{\"a} kovin hyvin vastaa teollisuusolosuhteita.",
keywords = "biomass, gasification, high temperature, high pressure, concrete, alumina, aluminium silicate, durability, fire resistance, silicon oxides, corrosion",
author = "Jaakko Salmi",
year = "1995",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-4509-5",
series = "VTT Julkaisuja - Publikationer",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
address = "Finland",

}

Salmi, J 1995, Tulenkestävien materiaalien kestävyys biomassan kaasutusolosuhteissa. VTT Julkaisuja - Publikationer, no. 801, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Tulenkestävien materiaalien kestävyys biomassan kaasutusolosuhteissa. / Salmi, Jaakko.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1995. 54 p. (VTT Julkaisuja - Publikationer; No. 801).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Tulenkestävien materiaalien kestävyys biomassan kaasutusolosuhteissa

AU - Salmi, Jaakko

PY - 1995

Y1 - 1995

N2 - Biomassan paineistettu kaasutus tapahtuu noin 1 000 oC:n lämpötilassa ja 20 - 30 baarin paineessa. Reaktori koostuu tulenkestävästä massasta tai tiilirakenteesta, eristekerroksesta ja metallivaipasta. Tulenkestävän massan on kestettvä kaasutusoloissa mm. vedyn, vesihöyryn, hiilimonoksidin, rikkivedyn ja alkalimetallien vaikutusta sekä lisäksi leijupatjan kuluttavaa vaikutusta. Kirjallisuuden perusteella peruskysymys on, onko tulenkestävän rakenteen oltava korkean alumiinioksidipitoisuuden omaavaa aluminaattisementtisidosteista massaa vai tullaanko toimeen vähemmän alumiinioksidia sisältävällä alumiinisilikaattimassalla. Kokeita tehtiin puhtaassa vedyssä 1 000 oC:n lämpötilassa ja 10 baarin paineessa, leijupatjauunissa vety hiilimonoksidiatmosfäärissä ja rikkivetypitoisessa atmosfäärissä. Lisäksi tehtiin hiekkapuhalluskokeita erilaisille ja eri lämpötiloissa käsitellyille massoille. Kokeitten perusteella paineistetussa vetyatmosfäärissä 1 000 asteen lämpötilassa vedyn aiheuttama pelkistyminen ei aiheuta merkittävää materiaalihukkaa sen paremmin alumiinioksidi kuin alumiinisilikaattimassoillekaan. Hiilimonoksidin aiheuttamat ongelmat ovat kirjallisuuteen pohjautuvien arvioitten perusteella nissä lämpötiloissa vielä vähäisemmät. Rikkivety aiheuttaa muutoksia massojen sideaineeseen, mutta muutosten merkitystä ei vähäisen koeaineiston vuoksi voi arvioida. Hiekkapuhalluskokeitten perusteella alumiinioksidimassakin lujittuu merkittävästi jo 900 asteen lämpötilassa ja kestää kaikissa oloissa kulumista paremmin kuin alumiinisilikaattimassa. Alumiinioksidimassa osoittautui kaikissa kokeissa hieman alumiinisilikaattimassaa paremmaksi, mutta ainakin kemiallisten vaikutusten ero oli niin vähäinen, että sen perusteella on vaikea suositella teollisuuden rakenteisiin kalliimpaa alumiinioksidimassaa. Kulumiskestävyysero voi olla hieman suurempi, mutta tehdyt kokeet eivät välttämättä kovin hyvin vastaa teollisuusolosuhteita.

AB - Biomassan paineistettu kaasutus tapahtuu noin 1 000 oC:n lämpötilassa ja 20 - 30 baarin paineessa. Reaktori koostuu tulenkestävästä massasta tai tiilirakenteesta, eristekerroksesta ja metallivaipasta. Tulenkestävän massan on kestettvä kaasutusoloissa mm. vedyn, vesihöyryn, hiilimonoksidin, rikkivedyn ja alkalimetallien vaikutusta sekä lisäksi leijupatjan kuluttavaa vaikutusta. Kirjallisuuden perusteella peruskysymys on, onko tulenkestävän rakenteen oltava korkean alumiinioksidipitoisuuden omaavaa aluminaattisementtisidosteista massaa vai tullaanko toimeen vähemmän alumiinioksidia sisältävällä alumiinisilikaattimassalla. Kokeita tehtiin puhtaassa vedyssä 1 000 oC:n lämpötilassa ja 10 baarin paineessa, leijupatjauunissa vety hiilimonoksidiatmosfäärissä ja rikkivetypitoisessa atmosfäärissä. Lisäksi tehtiin hiekkapuhalluskokeita erilaisille ja eri lämpötiloissa käsitellyille massoille. Kokeitten perusteella paineistetussa vetyatmosfäärissä 1 000 asteen lämpötilassa vedyn aiheuttama pelkistyminen ei aiheuta merkittävää materiaalihukkaa sen paremmin alumiinioksidi kuin alumiinisilikaattimassoillekaan. Hiilimonoksidin aiheuttamat ongelmat ovat kirjallisuuteen pohjautuvien arvioitten perusteella nissä lämpötiloissa vielä vähäisemmät. Rikkivety aiheuttaa muutoksia massojen sideaineeseen, mutta muutosten merkitystä ei vähäisen koeaineiston vuoksi voi arvioida. Hiekkapuhalluskokeitten perusteella alumiinioksidimassakin lujittuu merkittävästi jo 900 asteen lämpötilassa ja kestää kaikissa oloissa kulumista paremmin kuin alumiinisilikaattimassa. Alumiinioksidimassa osoittautui kaikissa kokeissa hieman alumiinisilikaattimassaa paremmaksi, mutta ainakin kemiallisten vaikutusten ero oli niin vähäinen, että sen perusteella on vaikea suositella teollisuuden rakenteisiin kalliimpaa alumiinioksidimassaa. Kulumiskestävyysero voi olla hieman suurempi, mutta tehdyt kokeet eivät välttämättä kovin hyvin vastaa teollisuusolosuhteita.

KW - biomass

KW - gasification

KW - high temperature

KW - high pressure

KW - concrete

KW - alumina

KW - aluminium silicate

KW - durability

KW - fire resistance

KW - silicon oxides

KW - corrosion

M3 - Report

SN - 951-38-4509-5

T3 - VTT Julkaisuja - Publikationer

BT - Tulenkestävien materiaalien kestävyys biomassan kaasutusolosuhteissa

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Salmi J. Tulenkestävien materiaalien kestävyys biomassan kaasutusolosuhteissa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1995. 54 p. (VTT Julkaisuja - Publikationer; No. 801).