FI119124B - Menetelmä biopolttoaineen polttamiseksi fossiilista polttoainetta käyttävässä kattilassa - Google Patents

Description

119124

Menetelmä biopolttoaineen polttamiseksi fossiilista polttoainetta käyttävässä kattilassa

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä puun, jätepuun tai muun biojätteen polttamiseksi hiiltä, ruskohiiltä, turvetta tai muuta 5 partikkelimaista fossiilista polttoainetta pääpolttoaineena käyttävässä kattilassa tavallisen hiilen polton yhteydessä.

Maailmanlaajuisesti asetettavat rajoitukset hiilidioksidipäästöille vähentävät fossiilisten polttoaineiden kiinnostavuutta energian tuotannossa. Näiden polttoaineiden 10 korvaaminen uusiutuvilla polttoaineilla on yksi mahdollisuus vähentää hiilidioksidipäästöjen kokonaismäärää. Uusiutuvat biopolttoaineet ovat kuitenkin vielä suhteellisen kalliita ja vaativat laiteinvestointeja, koska niitä ei voida käyttää fossiilisille polttoaineille kuten hiilelle tai öljylle suunnitelluissa laitoksissa ilman kalliita muutostöitä. Koska on olemassa suuri määrä hiilen polttoon suunniteltuja laitoksia, 1S joiden tulevaisuuden käyttöikä on vielä pitkä olisi edullista käyttää sopivaa biopolttoainetta näissä laitoksissa, jos se vaan olisi teknisesti mahdollista.

Yhdysvaltalaisessa patentissa 5,609,113 on kuvattu yksi tapa puupolttoaineen käyttämiseksi energian tuotannossa. Tässä ratkaisussa kattilan tulipesään syötetään 20 hiilipölyä ja puuainesta, joka on jauhettu tarkoin määrättyyn raekokoon. Hiilipölylle ja • · · puulle on omat syöttösuuttimensa tai polttimonsa, minkä lisäksi käytetään myös ··♦ ·;;; öljypolttimia. Tähän polttotapaan liittyy puun poltolle tyypillinen ongelma. Kun puuta • ♦ * * ’. poltetaan raemaisena aineena ilman tukipolttoainetta, polttoaineen raekoon on oltava • · · • ·· hyvin pieni ja suurten partikkelien osuus polttoaineessa riittävän pieni, jotta liekki • · · 25 pystyisi ylläpitämään palamista polttimessa ilman tukipolttoainetta kuten kaasua tai « Φ * öljyä. Lisäksi suuret lastut tai muut kappaleet voivat jäädä osittain palamatta . ·; ·. polttimessa. Lisäksi liian suuret partikkelit saattavat päätyä kattilan tulipesän seinille • ♦ · . *: *. aiheuttaen lämmönvaihtopintojen likaantumista. Jotta puupolttoaineen palaminen olisi • · ♦ ,;, mahdollisimman täydellistä ja likaisi vähän tulipesää, käytettävä materiaali jauhetaan * · · • · · 30 huolellisesti ja sen oikea raekokojakauma varmistetaan seulonnalla. Tämä polttotapa on • * · * tarkoitettu lähinnä vain tangentiaalipolttoon ja eikä se välttämättä sovellu muihin • « · : kattiloihin ja polttotapoihin. Lisäksi puupolttoaineen suurin kosteus on rajattu * * · • 9 2 119124 pienemmäksi kuin 20%, joten ainakin hakkuujätettä ja muuta kosteaa materiaalia käytettäessä polttoainetta on kuivattava.

Edellä mainitun esimerkin lisäksi on olemassa muitakin vastaavan kaltaisia tapoja puun 5 polttamiseksi hiilikattiloissa. Näissäkin menetelmissä polttoaine jauhetaan erittäin hienoksi, jopa alle 1 mm raekokoon ja poltetaan erillisissä pohtimissa. Pieni polttoaineen raekoko on välttämätön, koska polttoaine ei pysty ylläpitämään palamista raekoon kasvaessa. Samoin polttoaineen on oltava riittävän kuivaa. Näistä syistä johtuen nykyisten puuta lisäpolttoaineena käyttävien laitosten investointikustannukset 10 ovat suuret. Järjestelmässä tarvitaan hiilipoltinten lisäksi toiset polttimet puupolttoainetta varten sekä tietenkin polttoaineen ja palo- ja kuljetusilman syöttölaitteet. Puun jauhaminen pieneen raekokoon on vaikeaa ja kallista, koska se ei kuitumaisena materiaalina murskaannu esimerkiksi kuulamyllyssä kuten hiili, vaan kuidut on irrotettava repimällä. Jauhaminen vaikeutuu nopeasti raekoon pienentyessä.

1S Puun hakettaminen lastuiksi on kohtuullisen edullista ja sitä varten on kehitetty laitteita paperiteollisuutta varten, mutta tarvittavan energiamäärän kohdistaminen pieniin puupartikkeleihin on vaikeaa ja sopivat laitteet ovat kalliita. Koska tavallisesti tarvitaan vielä polttoaineen kuivainjärjestelmä, edellä kuvatun kaltaisen polttolaitoksen vaatima investointi on niin suuri, että se on perusteltu ainoastaan silloin, kun polttoaine on 20 ilmaista tai sen hävittämisestä maksetaan tai jos se on ainut tapa vähentää laitoksen • · · *·:·1 2 hiilidioksidipäästöjä. Näillä tunnetuilla menetelmillä pystytään korvaamaan kuitenkin • · · ·;;; vain pieni osa hiilestä biomateriaalilla, tavallisesti vain noin 5%. Erillisten • · ’;3. puupolttimien hyötysuhde on myös huono.

• · · • · · • · * · · t « · • « i *.. 25 Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä biopolttoaineen käyttämiseksi • · · hiiltä pääpolttoaineenaan käyttävässä kattilassa, jonka avulla laitokseen tehtävät .»··, muutokset ja investoinnit ovat vähäisiä ja käyttökustannukset ovat alhaiset, jolloin • · · . ·: ·, biopolttoaineen käytön kannattavuus oleellisesti paranee.

• · · • · · • · · • · · 30 Keksintö perustuu siihen, että raemainen biopolttoaine sekoitetaan pääpolttoainevirtaan • · • · *! 1 ennen fossiilisen polttoaineen syöttämistä liekkiin ja hiilimyllyn jälkeen.

·· • · · • · » · · • · · 2 • · ♦ 3 • · 3 119124 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

5

Biopolttoaineen käytöllä voidaan alentaa energiantuotantolaitoksen hiilidioksidipäästöjä, koska uusiutuvien biopolttoaineiden käytön ei katsota lisäävän hiilidioksidin kokonaismäärää. Niinpä jos esimerkiksi puulla korvataan osa hiilivoimalan polttoaineesta, hiilidioksidipäästöt pienenevät korvaavan polttoaineen 10 määrää vastaavalla määrällä. Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu hyvin käytettäväksi vanhojen laitosten yhteydessä ja tarvittavien muutostöiden ja investointien määrä on vähäinen. Vanhan laitoksen muuttaminen osittain biopolttoainetta käyttäväksi on edullisempaa kuin kokonaan uuden laitoksen perustaminen ja tällä menetelmällä voidaan käyttää tehokkaasti hyväksi biopolttoaineita, ja sen tehokkuus on parempi kuin 15 pelkkää biopolttoainetta käyttävien laitosten, eli saavutettava hyötysuhde on parempi kuin tunnetuilla leiju- tai arinakattiloilla tai kaasutuksessa. Oleellista on, että tällä menetelmällä käytettävää biopolttoainetta ei tarvitse jauhaa kovinkaan hienoksi, vaan sen palaminen voidaan varmistaa tavallisessa fossiilista ainetta polttoaineenaan käyttävässä polttimessa. Myöskään polttoaineen kosteudelle ei aseteta suuria 20 vaatimuksia.

φ t * • · · a·· ·«1

·;;; Polttoaineena voidaan käyttää mm. edullista jätepuuta tai muuta RDF-materiaalia (RDF

* · P * - refuse derived fuel), jolloin samalla voidaan käyttää hyväksi sellaista jätettä, jonka a · · • ·1 I..‘ muu hyötykäyttö on vaikeaa. Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu sellaisillekin S * « 25 polttoaineseoksille, jotka sisältävät muovia tai muuta palavaa materiaalia, jota on • · ♦ esimerkiksi jonkin verran RDF-polttoaineessa. Niinpä tässä selityksessä biopolttoaineella tarkoitetaan materiaalia, joka käsittää huomattavan määrän • 1 » biomateriaalia, mutta voi sisältää vähäisemmän määrän myös muuta palavaa ainesta. Erityisen hyvin polttoaineeksi sopii rakennusjätepuu. Jätemateriaalia käytettäessä • · · • « · '...t 30 vähennetään kaatopaikkojen kuormitusta ja polttoaineen käytöstä voidaan saada jopa e · *·* korvaus jätteen hävittämisestä. Bio- ja jätepolttoaineiden käytölle annetaan myös usein #***· ·_ ·* verohelpotuksia tai muuta yhteiskunnan tukea. Hakkuujäte tai mekaanisen • · ♦ ” puunjalostuksen yhteydessä syntyvä jäte soveltuvat myös hyvin käytettäviksi keksinnön 4 119124 mukaisen menetelmän avulla ja koska keksinnön mukaisessa menetelmässä biopolttoaineen ei tarvitse olla kuivaa, polttoaineen laatu voi vaihdella huomattavasti.

Puuperäisen materiaalin lisäksi on ajateltavissa, että polttoaineena käytetään maatalouden tai elintarviketeollisuuden jätettä, kuten olkea, sokeriruokojätettä tai muuta S jalostusprosessissa syntyvää jätemateriaalia, mutta tällä hetkellä puuperäiset materiaalit vaikuttavat soveltuvan parhaiten keksinnön mukaiseen prosessiin ja niiden saatavuus ainakin Pohjois-Euroopassa on muita biomateriaaleja parempi. Poltettavan materiaalin raekoko voi olla huomattavasti suurempi kuin käytettäessä erillisiä partikkelimaisen puun polttamiseen tarkoitettuja pohtimia, koska puupolttoaineen ei itse tarvitse ylläpitää 10 liekkiä, vaan puu syttyy pääpolttoaineen liekissä ja edesauttaa lisäksi pääpolttoaineen palamista. Polttoaineen kosteuskin voi olla huomattavasti suurempi, joten käytettävän polttoaineen laadulle ei tarvitse asettaa niin suuria vaatimuksia kuin tunnetuissa ratkaisuissa. Siten polttoaineen saatavuus paranee, minkä ansiosta biomateriaalin käyttökynnys laskee, koska usein ongelmana ollut polttoaineen liian vähäinen määrä ja 15 huono saatavuus riittävän lähellä energiantuotantolaitosta ei ole yhtä voimakkaasti investointipäätöstä rajoittava tekijä kuin aikaisemmin. Yksi oleellinen tekijä menetelmän kannattavuutta arvioitaessa on se, että sen avulla voidaan päästä huomattavasti aiempaa suurempaan biopolttoaineen määrään suhteessa fossiiliseen polttoaineeseen, tämänhetkisen käsityksen mukaan ainakin 30% fossiilisesta . ,·. 20 polttoaineesta voidaan korvata keksinnön mukaisen menetelmän avulla • · · • · · .:. biopolttoaineella. Yhdyskuntajätteistä tai muusta jäteaineksesta peräisin olevan ·»»« . · · ·. materiaalin poltto on edullista keksinnön mukaisella tavalla, koska j ätteet kulkevat • · · . *. ^: kattilan korkealämpötilavyöhykkeen läpi, j olioin orgaaniset hiilivety-yhdisteet • « tuhoutuvat.

• * · 25 • · ·

Ainakin puun ja mahdollisesti myös muiden biomateriaalien polttaminen yhdessä hiilen : V: kanssa parantaa hiilen polton prosessin kulkua monella tavalla. Koska puu on erittäin • · reaktiivinen polttoaine ja sisältää runsaasti haihtuvia herkästi reagoivia yhdisteitä, puun .:. lisääminen esimerkiksi hiilivirtaan parantaa hiilen polton hyötysuhdetta ja vähentää • · · · . · · ·. 30 palamattomien osuutta lentotuhkassa. Lentotuhkan laatu on erittäin merkittävä tekij ä * * * ., * energiantuotantolaitoksille, koska hyvälaatuinen vähän palamattomia sisältävä tuhka • · · voidaan myydä teollisuuden raaka-aineeksi, mutta huonolaatuinen tuhka on käytettävä · maanparannukseen tai toimitettava läjitettäväksi sopivaan paikkaan, jolloin tuhkasta ei 5 119124 saada korvausta tai sen käsittelystä joudutaan jopa maksamaan. Puun lisääminen vähentää myös hiilen poltossa syntyvien rikin ja typen oksidien määrää. Palamistapahtuman parantaminen puun tai muun biopolttoaineen käytön avulla on merkittävä etu, koska se mahdollistaa laajemman polttoainevalikoiman käyttämisen.

5 Esimerkiksi alhaisempien rikkipäästöjen ansiosta voidaan käyttää korkeampirikkistä polttoainetta ilman polttoaineen esikäsittelyä tai puhdistuslaitteiston kapasiteetin nostoa.

Keksintöä tarkastellaan seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin ja asiassa tehtyihin alustaviin käyttökokeisiin.

10

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti yhtä keksinnön mukaista ratkaisua biopolttoaineen käyttämiseksi hiilen polton yhteydessä.

Kuvio 2 esittää yhtä tunnettua biopolttoaineen syöttötapaa.

15

Kuvio 3 esittää yhtä keksinnön mukaista biopolttoaineen syöttötapaa.

Keksintö näyttäisi soveltuvan parhaiten puupolttoaineen ja hiilen yhteiskäyttöön, mutta pääpolttoaineena voidaan käyttää myös ruskohiiltä tai turvetta ja sivupolttoaineena 20 muitakin biopolttoaineita, kuten esimerkiksi edellä mainittuja olkea, ruokojätettä tai muuta vastaavaa riittävässä määrin saatavilla olevaa materiaalia, sekä yhdyskuntajätteestä erotettua palavaa osaa, joka voi sisältää muutakin kuin orgaanista • · · • φ · * 1; jätettä. Seuraavassa fossiilisella polttoaineella tarkoitetaan myös turvetta, vaikka se • · · *!1.1. joissain tapauksissa luokitellaankin uusiutuvaksi polttoaineeksi.

V·: 25 • · · • · · *. / Hiiltä polttavassa energialaitoksessa laitoksella varastoitu hiili syötetään ensin • · · \. · # hiilimyllyyn, jossa se jauhetaan sopivan hienoksi polttoa varten. Erilaiset hiililaadut *·1 1 ovat yleensä helposti jauhautuvia ja hauraita ja niiden käsittelyyn sopii esimerkiksi ;·, kuulamylly. Laitoksilla on tavallisesti useita hiilimyllyjä ja syöttölinj oja jauhetun hiilen • ·♦ .···. 30 syöttämiseksi kattilan tulipesään. Hiili syötetään tulipesään ilman avulla putkistoa pitkin • · 1 *. hiilisuuttimen kautta. Hiilen kantokaasu, tavallisesti ilma muodostaa osan tarvittavasta • 1 paloilmasta ja loput paloilmasta syötetään nykyisin tavallisesti vaiheistettuna polttimen • · *·1 liekkiin ja tulipesään. Erilaisia pohtimia ja ilmansyöttötapoja on useita, kuten kattila- ja • · · ♦ · ♦ *·« · 6 119124 tulipesätyyppejäkin. Tämän keksinnön mukainen menetelmä soveltuu käytettäväksi sellaisissa kattilalaitoksissa, joissa fossiilinen polttoaine syötetään kantokaasun avulla polttimen suuttunen kautta kattilan tulipesään.

5 Keksinnön mukaan biopolttoaine sekoitetaan fossiiliseen polttoaineeseen ennen fossiilisen pääpolttoaineen sytyttämistä, eli käytännössä ennen polttimen polttoaineen syöttöputken tulipesän puoleista kärkeä. On ajateltavissa, että biopolttoainetta syötetään myös erillisellä suuttimella tai muulla syöttölaitteella aivan pääpolttoainesuuttimen suulle ennen pääpolttoaineen syttymistä. Keksinnön mukaisessa menetelmässä 10 biopolttoaine pitää polttaa samassa liekissä pääpolttoaineen kanssa, jotta keksinnön edut saavutettaisiin. Toisaalta biopolttoaine on edullisinta sekoittaa pääpolttoaineeseen pääpolttoaineen jauhamisen jälkeen. Esimerkiksi hiilen jauhamiseen käytettävät hiilimyllyt soveltuvat huonosti kuitumaisen biomateriaalin kuten puun jauhamiseen ja puun syöttäminen hiilimyllyyn saattaa aiheuttaa myllypalon varaan. Biopolttoaineen 15 jauhatustulos hiilimyllyssä on huono, joten sen syöttäminen hiilimyllyn kautta ei ole jauhatustuloksenkaan kannalta edullista. Biopolttoaine on siten edullista jauhaa riittävän pieniksi partikkeleiksi erillisissä laitteissa.

Kuviossa 1 on esitetty kaaviokuva biopolttoaineen käyttämisestä hiilikattilan 1 . 20 yhteydessä. Keksintö soveltuu kaiken tyyppisiin pölypolttokattiloihin. Biopolttoaine • · · tuodaan vastaanottoasemalle 2, josta se siirretään kuljettimella 3 tarpeen mukaan • »· · . * * *. polttoaineeksi. Ensin polttoaine käsitellään magneettitelalla 4, jolla erotetaan • · · ; \: polttoaineen seassa mahdollisesti olevat magneettiset metallit. Magneettitelalta 4 • · : * · *: materiaali johdetaan sihdille 5, jossa erotetaan suurimmat partikkelit esimurskaukseen : *:': 25 6. Tässä vaiheessa materiaalia voidaan myös kuivata. Koska käytettävän polttoaineen kosteus voi paloprosessin kannalta olla jopa 40%, kuivausta tarvitaan ensisijassa : : polttoaineen jauhamisen helpottamiseen. Sihdiltä 5 biomateriaali johdetaan ··· jauhatukseen, joka voidaan tehdä edullisessa ja yksinkertaisessa vasaramyllyssä 7.

. ·. Vasaramyllyyn johdetaan kattilan palokaasuja linjaa 9 pitkin polttoaineen • · · φ ·***; 30 kuivaamiseksi vasaramyllyssä ja esimurskausvaiheessa. Vasaramyllyltä 7 lähtevän • · · ; · \ materiaalin partikkelikoon tulisi olla alle 8 mm ja kosteuden edullisesti alle 25%.

• ·· ,···, Partikkelikoko voidaan jättää näin suureksi, koska palaminen pääpolttoaineen kanssa • ♦ • · · samassa liekissä on tehokasta. Polttoaineen kosteus voi olla suurempikin ja se riippuu 7 119124 käytettävästä materiaalista. Edullisesti polttoaineen kosteus on välillä 10 - 40%.

Jauhettu biopolttoaine johdetaan linjaa 8 pitkin jollekin hiilikattilan poltintasoista 11. Poltintaso 11 muodostuu pohtimista, jotka ovat kattilassa samalla korkeussuuntaisella tasolla. Poltintason 11 polttimet voivat olla esimerkiksi kattilan nurkissa.

5 Pääpolttoaineena käytettävä hiilipöly johdetaan pohtimille linjoilla 10. Tässä ratkaisussa ainoastaan yhdelle hiilipoltintasolle johdetaan biopolttoainetta, mutta mikäli biomateriaalia on riittävästi, sitä voidaan johtaa useammille ja vaikka kaikille pohtimille.

10 Kuviossa 2 on esitetty yksi tunnettu biopolttoaineen syöttötapa. Tässä ratkaisussa biopolttoaine sekoitetaan pääpolttoainevirtaan ennen poltinta liittämällä biopolttoainelinja 8 pääpolttoainelinjaan 10. Tällöin biopolttoainepartikkelit sekoittuvat pääpolttoainepölyyn ja seoksen syttyminen ja palaminen tapahtuu polttimessa normaalisti. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa käytetään edullisesti kuviossa 15 kaaviomaisesti kuvattuja pohtimia, joissa polttoainevirta sytytetään stabilointirenkaan 12 avulla. Stabilointirenkaan 12 avulla liekki saadaan syttymään tehokkaasti ali- ilmaisenakin ja liekki syttyy aina polttimen suulla ja palaa kaikissa olosuhteissa stabiilisti. Polttoainevirta sisältää huomattavasti vähemmän ilmaa kuin polttoaineen palamiseen tarvitaan ja palamisilmaa lisätään liekkiin vaiheittain sekundääri- ja a 20 tertiääri-ilmayhteiden 13,14 kautta. Tämä polttoaineen syöttöratkaisu on sinänsä » · * toimiva, mutta ongelmaksi saattaa muodostua hiilen virtaaminen biopolttoainelinjaan tai • M ( ( t .···, biopolttoamelinjantakaisinvirtauksetjäqestelmän painevaihteluiden takia. Niinpä • a « « · : onkin edullisempaa syöttää biopolttoaine kuvion 3 mukaisesti pääpolttoainevirran • · ,·;*. keskelle stabilointirenkaan kohdalle siten, että se sekoittuu pääpolttoaineeseen juuri 25 ennen liekin syttymiskohtaa. Kummassakaan syöttötavassa ei tarvita erillistä sytytystä ja biopolttoaine auttaa hiilen loppuunpalamista muun muassa sisältämiensä haihtuvien ; ’; ; aineiden ansiosta, Keksintö soveltuukin erityisesti tällaisten modernien pohtimien • · :*' *: yhteyteen, joissa palamista voidaan hallita hyvin. On kuitenkin ajateltavissa, että • · · *:. keksintöä käytetään myös muunlaisen polttimen yhteydessä.

ttll 30 • · • · · ., * Edellä kuvatun kaltaisia pohtimia on kuvattu esimerkiksi Yhdysvaltalaisissa patenteissa e · nro 5 799 594, 5 431 114, 4 907 962 ja 5 263 426.

• * • « ·«« 8 119124

Seuraavassa esitetään lyhyesti puun ja kivihiilen yhteispolttokoetta, jossa hiileen sekoitettiin ennen sen jauhamista karkeaa puupolttoainetta. Seos valmistettiin hiilikentällä ja syötettiin hiilimyllyjen läpi. Käytetty polttoaine oli kosteaa, kosteusprosentti oli 38 - 55% ja haihtuvien aineiden määrä suuri. Tyypillistä oli myös 5 alhainen tuhka-, typpi, kloori- ja rikkipitoisuus sekä alhainen lämpöarvo. Käytetyn sahanpurun partikkelikoko oli suuri ja suurten partikkelien, kuten tikkujen, määrä korkea. Seulonnassa 100% läpäisy saatiin 8 mm seulalla. Kokeissa tarkasteltiin polttoaineen käyttäytymistä hiilimyllyssä sekä kahdessa eri koesarjassa palamistulosta erilaisilla puupolttoainemäärillä. Hiilimyllyjen käyttäytymistä tarkasteltaessa havaittiin, 10 että puu aiheuttaa jonkin verran ongelmia hiilimyllyissä. Erityisesti polttoaineen sisältämät suuret partikkelit kuten tikut ja lastut aiheuttivat puun kertymistä myllyihin, käryämistä, hiilen jauhatustuloksen huonontumista ja mahdollisen myllypaloriskin. On oletettavissa, että pehmeämpiä ja kuitumaisempia materiaaleja kuten olkea ei voida ollenkaan syöttää hiilimyllyn kautta, koska hiilimylly ei pysty käsittelemään tällaista 15 materiaalia. Nämä koetulokset tukevat sitä käsitystä, että biopolttoaine tulisi sekoittaa jauhettuun hiileen erityisesti silloin, kun käytetään suurta määrää biopolttoainetta tai karkeaa biopolttoainetta. Niinpä keksinnön mukaan biopolttoaine sekoitetaan fossiilisen polttoaineeseen sen jauhamisen jälkeen. Tällä saavutetaan myös se etu, että kallista hiilimyllyä ei tarvitse käyttää biopolttoaineen käsittelyyn, vaan sen jauhamiseen 20 voidaan käyttää haivempiajauhinlaitteita, esimerkiksi vasaramyllyä.

• · · • · • ' · at·· ,···, Ensimmäisessä polttokoesarjassa puun tilavuusosuus polttoainesta oli 171-%, joka • · ··· .*.(: vastaa noin 4-5p-% ja 1 -2 % kokonaispolttoainetehosta. Koesarjan aikana puun määrä • a nostettiin 201-%, joka vastaa 6-7p-%. Epätasaisen sekoittumisen ja polttoaineiden a • *! * · 25 lämpöarvojen muutoksien takia todellinen seossuhde vaihteli. Toisessa koesarjassa puun osuutta edelleen kasvatettiin 25 t-%, joka vastaa 9-10p-% ja 3-4 % : *; *: kokonaispolttoainetehosta. Kummassakin koesarjassa liekki syttyi ja sen palaminen oli • · normaalia. Samoin kuonaantuminen ja likaantuminen oli normaalia. Myöskin tulipesän I:. lämpötilat olivat normaalit kuten kattilan toimintakin.

···· 30 « · • · · .. ] Polttokokeiden aikana mitattiin jatkuvatoimisesti savukaasujen O2, CO, CO2, NO, ΝΟχ • · · "... ja SO2 pitoisuutta. Polttokokeissa käytetyn puunpolttoaineen rikkipitoisuus oli erittäin • · alhainen, joten sen vaikutus S02 -päästöön on positiivinen ja kasvaa puun osuuden 9 119124 kasvaessa. Myös ΝΟχ-päästöt vähenivät puupolttoainetta käytettäessä. Biopolttoaineen lisäämisen vaikutus typpioksidipäästöihin onkin merkittävää, koska puu sopii hyvin vaiheistettuun polttoon suuren haihtuvien aineiden pitoisuuden vuoksi, joten puun määrää lisäämällä voidaan kattilaolosuhteita muuttaa siten, että päästään alhaisempiin 5 typen oksidien päästöihin. Näyttäisikin siltä, että yhdistämällä biopolttoaineen käyttö polttotekniikkaan liittyviin muutoksiin voidaan päästä alhaisempiin typen oksidien päästöihin.

Lentotuhkan palamattomien aineosien määrää tutkittiin päivittäisillä näytteillä. Oli 10 oletettavissa, että puun lisäämisestä johtuva hiilimyllyjen jauhatustuloksen heikkeneminen nostaa palamattomien määrää lentotuhkassa. Kuitenkin yhteispolttokokeiden alkaessa havaittiin selvä aleneminen lentotuhkan palamattomien määrässä. Tämä aleneminen johtuu siitä, että puu auttaa hiilen loppuun palamisessa, koska puu on erittäin reaktiivinen polttoaine sisältäen paljon haihtuvia aineita.

15

Tehtyjen koesaijojen perusteella puun lisääminen hiilikattilan polttoaineeseen ei haittaa kattilan toimintaa vaan pikemminkin avustaa palamistapahtumaa ja mahdollistaa palo- olosuhteiden muuttamisen siten, että päästään alhaisempaan päästötasoon. Oleellista on, että puu ja hiili poltetaan samassa polttimessa, jolloin puun lisääminen vaikuttaa , .·. 20 positiivisesti loppuunpalamisasteeseen. Puun määrä voi olla melko suurikin ja sen • · · Λ raekoko karkea. Huomautettakoon vielä, että koejärjestely ei ollut aivan keksinnön

• •M

. * * *. mukainen, koska puupolttoaine sekoitettiin hiileen ennen hiilimyllyjä.

aaa • * • · · • aa • · aaa • · · « « · ··· • · aaa • a · • · a • t· • a ··« • a • · aaa • • a· a aaaa • aa a a a a laa a aa a a a aa a aaa a a a a aaa

Claims (8)

119124

1. Menetelmä biopolttoaineen polttamiseksi fossiilista pääpolttoainetta käyttävässä kattilassa, jossa menetelmässä: 5 - hienonnetaan fossiilista pääpolttoainetta polttamista varten, - syötetään fossiilista pääpolttoainetta kantokaasun avulla ainakin yhteen polttimeen, - poltetaan fossiilista pääpolttoainetta kattilan tulipesässä, ja - sekoitetaan pääpolttoaineen jauhamisen jälkeen hienonnetun fossiilisen pääpolttoaineen virtaan biopolttoainetta ennen polttoaineiden sytyttämisestä, jolloin 15 biopolttoaine palaa yhdessä pääpolttoaineen kanssa samassa liekissä. tunnettu siitä, että sekoitetaan biopolttoaine pääpolttoainevirtaan polttimessa juuri ennen sen sytyttämistä liekkiin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään biopolttoaineena puuta, olkea, sokeriruokojätettä tai muuta kuitupitoista biologista : (: jätettä tai yhdyskuntajätteestä erotettua poltettavaa jaetta. ·«· lift • · · :lt|!

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään • e :; 25 polttoaineena puuperäistä polttoainetta. • · · • · e • · « • · · V 1

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään biopolttoainetta, jonka raekoko on alle 8 mm. • · · ···· • · · • 1 *···1 30

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että biopolttoaineen * ϊ 1" määrä on ainakin 5% kokonaispolttoainetehosta. • · • · • · · • · · • · · · e • · · • · · • · 119124 n

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että biopolttoaineen kosteus on 10 - 40%.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 5 pääpolttoaine on hiiltä.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pääpolttoaine ja biopolttoaine johdetaan stabilointirenkaan läpi liekin sytyttämiseksi ja stabiloimiseksi. e • · · • · · ·· · M· * · · • · 1 • · « · ··· • · * · · • · e t · ·· · • · · • « · • · · • · · • · · • · · ··2 ··· • · • · • · · • · • • · • · · • · · *·· · · • · · • ·· 2 • · 119724