Jätteenpolton arinakuonasta jalostetun uuden petihiekan tutkiminen leijupetisovellutuksessa
Piispanen, Sallamari (2020)
2020
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202005138904
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202005138904
Tiivistelmä
Tässä työssä tutkittiin jätteenpolton arinakuonasta jalostettua petihiekkaa ja sen käyttäytymistä leijupedissä. Opinnäytetyö tehtiin Fortum Waste Solutions Oy:lle yhteistyössä Savonia-ammattikorkeakoulun kanssa. Tavoitteena oli tutkia uuden petihiekan soveltuvuus leijupetikattilaan. Tutkimukset ja koeajot tehtiin Savonia-ammattikorkeakoulun energiatutkimuskeskuksella ja laboratoriossa.
Tutkimukseen kuuluivat uuden petihiekan koeajo, kylmäkokeet ja alkuaineanalyysit. Kylmäkokeisiin eli kattilan ulkopuolella tehtäviin kokeisiin kuuluivat kuumarasituskoe ja kulutuskoe. Kuumarasituskokeessa vertailukohteena olivat luonnonhiekka, ilmajäähdytetty- ja vesijäähdytetty granuli. Kulutuskokeessa vertailukohteena oli luonnonhiekka.
Ensimmäinen erä petihiekkaa oli raekooltaan liian suurta. Hiekka ei lähtenyt kunnolla leijumaan energiatutkimuskeskuksen koeajokattilassa ja kattilaa ei saatu ajettua ylös. Toinen erä, oikeaan raekokoon seulottu hiekka, oli leijuominaisuuksiltaan yhtä hyvä kuin luonnonhiekka, mutta lämmönkestävyys oli heikko ja peti sintraantui koeajossa heti automaattisen polttoaineen syötön käynnistyksen jälkeen.
Alkuaineanalyysissä selvisi, että pohjakuonan pääalkuaineet olivat pii (Si), rauta (Fe), kalsium (Ca), magnesium (Mg), alumiini (Al), natrium (Na) ja kalium (K). Lisäksi selvisi, että petihiekka alkaa sintraantumaan jo matalassa, 580°C:n lämpötilassa.
Alkuainepitoisuuksiin voitaisiin vaikuttaa mm. kattilaan syötetyllä polttoainesuhteilla. Jatkossa voitaisiin myös tutkia, onko kattilaan tai hiekan sekaan syötetyllä kalkilla vaikutusta sintraantumislämpötilaan. Itä-Suomen yliopisto pystyisi selvittämään termodynaamisilla tasapainolaskuilla alkuainepitoisuuden, jolla sintraantuminen vähentyisi.
Tutkimukseen kuuluivat uuden petihiekan koeajo, kylmäkokeet ja alkuaineanalyysit. Kylmäkokeisiin eli kattilan ulkopuolella tehtäviin kokeisiin kuuluivat kuumarasituskoe ja kulutuskoe. Kuumarasituskokeessa vertailukohteena olivat luonnonhiekka, ilmajäähdytetty- ja vesijäähdytetty granuli. Kulutuskokeessa vertailukohteena oli luonnonhiekka.
Ensimmäinen erä petihiekkaa oli raekooltaan liian suurta. Hiekka ei lähtenyt kunnolla leijumaan energiatutkimuskeskuksen koeajokattilassa ja kattilaa ei saatu ajettua ylös. Toinen erä, oikeaan raekokoon seulottu hiekka, oli leijuominaisuuksiltaan yhtä hyvä kuin luonnonhiekka, mutta lämmönkestävyys oli heikko ja peti sintraantui koeajossa heti automaattisen polttoaineen syötön käynnistyksen jälkeen.
Alkuaineanalyysissä selvisi, että pohjakuonan pääalkuaineet olivat pii (Si), rauta (Fe), kalsium (Ca), magnesium (Mg), alumiini (Al), natrium (Na) ja kalium (K). Lisäksi selvisi, että petihiekka alkaa sintraantumaan jo matalassa, 580°C:n lämpötilassa.
Alkuainepitoisuuksiin voitaisiin vaikuttaa mm. kattilaan syötetyllä polttoainesuhteilla. Jatkossa voitaisiin myös tutkia, onko kattilaan tai hiekan sekaan syötetyllä kalkilla vaikutusta sintraantumislämpötilaan. Itä-Suomen yliopisto pystyisi selvittämään termodynaamisilla tasapainolaskuilla alkuainepitoisuuden, jolla sintraantuminen vähentyisi.