Tulenkestävien materiaalien kestävyys biomassan kaasutusolosuhteissa

Jaakko Salmi

Research output: Book/ReportReport

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

SeriesVTT Julkaisuja - Publikationer
Number801
ISSN1235-0613

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. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Julkaisuja - Publikationer, No. 801