Haasteelliset polttoaineet energiantuotannossa

Haasteellisten polttoaineiden palamiskäyttäytymisen selvittäminen kannattaa aina etukäteen – se säästää rahaa!

​Biomassapohjaisten polttoaineiden hyödyntäminen energiantuotannossa on yksi keskeinen keino kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä:

Biomassapolttoaineiden ominaisuudet erityisesti tuhkan käyttäytymisen osalta vaihtelevat riippuen polttoaineen alkuperästä. Biomassapolttoaineita on monia erilaisia teollisuuden sivutuotteista (kuori, sahanpuru) nopeakasvuisiin energiaviljelykasveihin. VTT on kehittänyt menetelmiä, joilla tuhkan käyttäytymistä voidaan hallita palamisprosessin aikana ja siten ehkäistä kattiloiden lämmönsiirtopintojen likaantumista ja kuumakorroosioriskiä.

Bio- ja jäteperäisten polttoaineiden tuhkakemiatutkimus on yksi keskeinen tutkimusalueemme. Olemme kehittäneet menetelmiä, joilla voidaan hallita tuhkien aiheuttamaa lämmönsiirtopintojen likaantumista ja kuumakorroosioriskiä. Menetelmä on patentoitu (CorroStopTM) ja se on myyty teollisuuden hyödynnettäväksi. Tuhkakemiaosaamiseen liittyen VTT on edelleen kehittänyt lisäaineistukseen ja seospolttoon perustuvaa uudenlaista polttokonseptia, jolla voidaan nostaa merkittävästi biomassa- ja waste to energy -laitosten sähköntuotannon hyötysuhdetta (CINDY®).

VTT:n ainutlaatuiset tutkimusmenetelmät polttoaineoptimointiin

Tuhkakemiaosaamisen kehityksessä keskeisessä roolissa ovat olleet ainutlaatuiset pilotkokoluokan koelaitteemme (BFB, CFB). VTT on myös kehittänyt tulipesäolosuhteisiin vaativaa aerosolimittaustekniikkaa, joka mahdollistaa tuhkasta höyrystyvien pienhiukkasten (< 1 μm) näytteenoton. Tällaisia pienhiukkasia ovat KCl, NaCl, ZnCl2, PbCl2, KBr ja NaBr. Kyseiset suolayhdisteet ovat keskeisessä roolissa tulipesän lämmönsiirtopintojen likaantumis- ja kuumakorroosiomekanismeissa. Vastaavia pienhiukkasmittauksia voidaan tehdä myös voimalaitoskokoluokassa selvitettäessä polttoaineista johtuvia käytettävyysongelmia tai optimoitaessa polttoaineseoksia.

Pilot ja voimalaitoskokoluokan mittausmenetelmät asiakkaiden tarpeisiin

Pilotkokoluokan leijupolttokoelaitteet (BFB, CFB) sekä VTT:llä kehitetty tulipesäolosuhteisiin soveltuva aerosolinäytteenottotekniikka ovat olleet keskeisiä palamisprosessien tuhkakemiaosaamisen luomisessa. Ainutlaatuinen aerosolinäytteenottomenetelmä koostuu itse näytteenottosondista, kaasunlaimennusyksiköstä, lämmitetystä näytteenottolinjasta, kahdesta Dekati-alipaineimpaktorista (DLPI) sekä sähköisestä alipaineimpaktorista (ELPI). Lisäksi samaan näytelinjaan on kytketty savukaasuanalyysilaitteistot. Voimayhtiöt ja kattilalaitetoimittajat ovat hyödyntäneet osaamistamme mm. haasteellisten polttoaineseoksien optimoinnissa kattilan likaantumisen ja kuumakorroosion kannalta sekä tulipesän seinämän ja tulistinkorroosion mekanismien selvittämisessä.