UMK masuunikuonan pilot -koe
Pitkänen, Marko (2022)
2022
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202204185291
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202204185291
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä tutkittiin uudesta masuunikuonasta valmistetun petimateriaalin soveltuvuutta leijupetikattilaan. Opinnäytetyön toimeksiantaja oli Fescon Oy. Petimateriaalien koeajot ja kattilan ulkopuoliset kokeet suoritettiin Savonia-ammattikorkeakoulun energiatutkimuskeskuksella. Koeajojen näytteet analysoitiin Eurofins Expert Services Oy:n laboratoriossa Espoossa, tuloksista valmistui raportti No: EUFI29-20002663. Opinnäytetyössä materiaalista käytetään nimeä UMK-petimateriaali.
Tutkimuksessa UMK-petimateriaalia verrattiin Raahen masuunikuonasta ja Harjavallan luonnonhiekasta valmistettuihin petimateriaaleihin. Kaikille petimateriaaleille suoritettiin kattilakoe ja kattilan ulkopuolista kokeista, kuumarasituskoe sekä seula-analyysit tehtiin kaikille petimateriaaleille. Leijutus- ja kylmärasituskoe tehtiin ainoastaan UMK-petimateriaalille. Kattilakokeissa polttoaineena käytettiin männyn latvakuorta, jonka kaliumpitoisuus (K) oli 1 067 mg/kg kuiva-aineessa, tällä haettiin 4 % alkalikuorman kasvua petimateriaaleissa koeajojen aikana. Koeajoissa näytteet otettiin yla - ja alapedistä, sekä pohjatuhkasta. Pohjatuhkasta sekä petimateriaalista kerättiin agglomeraateja analysoitavaksi. Näytteistä tutkittiin materiaalien alkuaineet ja niiden pitoisuudet. Petimateriaalien alkuainepitoisuuksia tutkimalla selvitettiin alkalikuorman kasvu pedissä koeajojen aikana. Agglomeraatien analyyseja tutkimalla selvitettiin niiden partikkeleita liimaava aine. Edellä mainittujen lisäksi kokeiden polttoaine et sekä syklonituhkat analysoitiin.
Suoritetut koeajot olivat onnistuneita, eikä niissä todettu mitään erityistä tekijää, mikä olisi vaikuttanut koeajojen lopputulokseen. Koeajoissa kiertokaasua ei saatu käytettyä kiertokaasukanavassa esiintyneiden vuotojen vuoksi. Kiertokaasun puutteen vuoksi koeajoissa käytettiin ilmasuhdetta 50 % primääriin ja 50 % toisiokanaviin. Tutkimustulosten perusteella UMK-petimateriaali käyttäytyy yhtenevästi leijupetikattilassa Raahen masuunikuonasta valmistetun petimateriaalin kanssa. UMK-petimateriaali eroaa Raahen masuunikuonasta valmistetusta petimateriaalista pääasiassa pienemmän kalsiumpitoisuutensa vuoksi. Masuunikuonasta valmistettujen petimateriaalien alkalikuorman kasvu pedissä on yhtenevää koeajojen aikana. Masuunikuonasta valmistetut petimateriaalit eivät reagoi merkittävästi kaliumin kanssa. Raahen masuunikuonasta valmistetun petimateriaalin agglomeraatit ovat muodostuneet pääasiassa polttoaineen mukana tulleiden kvartsipartikkelien liimautuessa yhteen alkalisulan vaikutuksesta. UMK-petimateriaalin agglomeraatit ovat taas muodostuneet pääasiassa tuhkasulan yhteen liimaamista masuunikuona partikkeleista.
Tutkimuksessa UMK-petimateriaalia verrattiin Raahen masuunikuonasta ja Harjavallan luonnonhiekasta valmistettuihin petimateriaaleihin. Kaikille petimateriaaleille suoritettiin kattilakoe ja kattilan ulkopuolista kokeista, kuumarasituskoe sekä seula-analyysit tehtiin kaikille petimateriaaleille. Leijutus- ja kylmärasituskoe tehtiin ainoastaan UMK-petimateriaalille. Kattilakokeissa polttoaineena käytettiin männyn latvakuorta, jonka kaliumpitoisuus (K) oli 1 067 mg/kg kuiva-aineessa, tällä haettiin 4 % alkalikuorman kasvua petimateriaaleissa koeajojen aikana. Koeajoissa näytteet otettiin yla - ja alapedistä, sekä pohjatuhkasta. Pohjatuhkasta sekä petimateriaalista kerättiin agglomeraateja analysoitavaksi. Näytteistä tutkittiin materiaalien alkuaineet ja niiden pitoisuudet. Petimateriaalien alkuainepitoisuuksia tutkimalla selvitettiin alkalikuorman kasvu pedissä koeajojen aikana. Agglomeraatien analyyseja tutkimalla selvitettiin niiden partikkeleita liimaava aine. Edellä mainittujen lisäksi kokeiden polttoaine et sekä syklonituhkat analysoitiin.
Suoritetut koeajot olivat onnistuneita, eikä niissä todettu mitään erityistä tekijää, mikä olisi vaikuttanut koeajojen lopputulokseen. Koeajoissa kiertokaasua ei saatu käytettyä kiertokaasukanavassa esiintyneiden vuotojen vuoksi. Kiertokaasun puutteen vuoksi koeajoissa käytettiin ilmasuhdetta 50 % primääriin ja 50 % toisiokanaviin. Tutkimustulosten perusteella UMK-petimateriaali käyttäytyy yhtenevästi leijupetikattilassa Raahen masuunikuonasta valmistetun petimateriaalin kanssa. UMK-petimateriaali eroaa Raahen masuunikuonasta valmistetusta petimateriaalista pääasiassa pienemmän kalsiumpitoisuutensa vuoksi. Masuunikuonasta valmistettujen petimateriaalien alkalikuorman kasvu pedissä on yhtenevää koeajojen aikana. Masuunikuonasta valmistetut petimateriaalit eivät reagoi merkittävästi kaliumin kanssa. Raahen masuunikuonasta valmistetun petimateriaalin agglomeraatit ovat muodostuneet pääasiassa polttoaineen mukana tulleiden kvartsipartikkelien liimautuessa yhteen alkalisulan vaikutuksesta. UMK-petimateriaalin agglomeraatit ovat taas muodostuneet pääasiassa tuhkasulan yhteen liimaamista masuunikuona partikkeleista.