Turvepellettien polttokokeet 20 KW:n koekattilalla

Tutkimuksessa tarkastellaan eri tekijöiden vaikutusta pellettien palamiseen. Tällaisia tekijöitä ovat mm. pellettien kosteus, koko, palamisen ilmakerroin ja polttolaitteen ilmanjakotapa. Työ toteutettiin tarkastelemalla teoreettisesti pellettien palamista ja lämmön siirtymistä lieriömäisessä lohkojäähdytteisessä koeuunissa. Kokeellisesti tarkasteltiin eri parametrien vaikutusta hyötysuhteen muodostumiseen, palamisen etenemiseen sekä polttoainekerroksessa että kaasutilassa ja lämmönsiirtoon tulipesässä. Polttoaineina käytettiin keinokuivatusta jyrsinturpeesta valmistettuja pellettejä. Tutkittujen pellettien kosteudet olivat 14,6, 15,0, 19,3 ja 30,0 %. Halkaisijaltaan pelletit olivat joko 6 tai 10 mm ja pituudeltaan 10 - 25 mm. Pellettien kosteuden lisääntyminen lisäsi ilmantarvetta, jolloin palamishyötysuhde heikkeni. Myös häviöt palamattomana polttoaineena kasvoivat. Halkaisijaltaan 6 ja 10 mm:n pellettien palamisessa ei havaittu merkittävää eroa palamishyötysuhteen kannalta. Palamisen kannalta edullisimman ilmakertoimen todettiin olevan 1,3 - 1,4. Eniten häviöitä aiheutti savukaasujen tuntuvan entalpian virta. Tämän häviön suuruus on kuitenkin laitekohtainen ja aiheutuu vain osittain polttoaineen palamisaminaisuuksista. Palamattoman polttoaineen aiheuttama häviö riippui voimakkaasti ilmankertoimesta samoin kuin epätäydellisesti palaneiden kaasujen aiheuttama häviökin. Kaksivaiheinen ilmanjakotapa vaikutti erityisesti liekin pituuteen sekoittaen polttimesta virtaavat kaasut tehokkaasti toisioilman kanssa. Kaksivaiheisen ilmansyötön avulla saatiin minimiensiöilmakertoimeksi 0,85 polttoaineen vakiosyöttönopeudella (n. 1,3 g/s). Kokonaisilmakerroin oli tällöin 1,3. Tätä pienemmillä ensiöilmakertoimilla poltin ei ehdi polttaa kaikkea syötettävää polttoainetta. Polttoainekerroksen yläpuolelta kaasutilasta tehtyjen pitoisuus- ja lämpötilamittausten perusteella voidaan todeta, että kaasun koostumus liekissä noudattaa kohtalaisen hyvin vesikaasureaktion ja happitaseen määräämää tasapainoa ko. lämpötilassa. Metaanin muodostumisreaktio ei ehdi saavuttaa tasapainotilaa, minkä seurauksena metaania mitattiin kaasuista ko. reaktion tasapainotilaa vastaavaa pitoisuutta huomattavasti suurempi pitoisuus.