Taustaa Kaasut ovat moniin erilaisiin käyttötarkoituksiin soveltuvia polttoaineita, joiden polttotekniikka on varsin yksinkertaista. Tavallisimpia kaasumaisia polttoaineita ovat maakaasu, nestekaasu ja kaupunkikaasu.
Energiantuotantoon soveltuvia muita kaasuja ovat muun muassa kaatopaikkakaasu, puukaasu ja erilaiset biokaasut. Kaasun koostumuksella on merkitystä polttolaitteen rakenteelle ja yleensä polttimet joudutaan suunnittelemaan kullekin kaasulle erikseen.
Periaate Kaasunpoltinpoltossa polttoaine ja -ilma ovat samassa olomuodossa, joten suutin rakenteen tehtäväksi jää kaasujen sekoitus ja sytytys.
Jaottelua Sekoitusperiaatteen mukaan kaasupolttimet voidaan jaotella esisekoitus- ja suutinsekoituspolttimiin. Esisekoituspolttimessa polttoilma ja kaasu sekoitetaan ennen suutinta. Esisekoituspolttimet ovat tarkoitettu lähinnä kaasuturbiineihin, joten niitä ei käsitellä tässä yhteydessä.
Suutinsekoituksessa polttoilma ja kaasu kohtaavat palotilassa. Voimalaitosten polttimet ovat tavallisesti olleet suutinsekoituksella varustettuja polttimia. Suutinsekoitteiset polttimet jaetaan usein polttokaasun ja palamisilman sekoitussuhteiden perusteella kahteen perustyyppiin: atmosfääripolttimet ja puhallinpolttimet.
Puhallinpolttimista on olemassa erikoissovelluksia, kuten kanava-, säteily-, pulssi-, rekuperaattori- ja suurnopeuspolttimet.
Etuja ja haittoja Kaasupolttimen yleisiä etuja ovat laaja säätöalue, pienet päästöt, hyvä palamishyötysuhde ja palamisen helppo valvonta. Eri poltinten etuja ja haittoja on käsitelty seuraavassa kohdassa.
Prosessi ja palaminen Kaasumaisten polttoaineiden palamista hidastaa ainoastaan kaasun ja palamisilman sekoittuminen polttimessa. Palamistulos määräytyy polttimen ja tulipesän yhteisvaikutuksesta. Hyvä palamistulos edellyttää, että liekki mahtuu tulipesään ja mahdollisesti käytössä olevat useammat polttimet eivät häiritse toisiaan. Prosessi vaihtelee hieman vaaditun palamisnopeuden ja laitteiden yksinkertaisuuden mukaan.
Atmosfääripoltin on yleisin kotitalouskäytössä, mutta myös pienitehoisissa teollisuuskohteissa. Palamiseen tarvittava polttoilma imetään polttimen ympäristöstä kattilan vedon avulla. Primääri-ilma sekoitetaan polttokaasuun venturiputkessa ja sekundaari-ilma virtaa vapaasti liekin ympärillä.
Koska sekoittuminen on heikkoa atmosfääripolttimessa, täydellinen palaminen pyritään varmistamaan suurella ilmaylimäärällä, mikä heikentää hyötysuhdetta. Toinen polttimen heikkous on pieni paine-ero ympäristön ja palamistilan välillä.
Tämän vuoksi palaminen on alttiimpaa ulkoisille häiriöille. Polttimen eduiksi voidaan katsoa yksinkertainen rakenne, tehon säädön helppo toteutus ja hiljainen käyntiääni.
Puhallinpolttimessa palamisilma sekoitetaan polttokaasuun puhaltimen avulla. Sekoituksen varmistamiseksi virtaukset kohtaavat lähes kohtisuoraan. Puhaltimen ansiosta tulipesään saadaan halutut virtausolosuhteet ja painetaso, jotta palaminen on tehokasta. Puhallin mahdollistaa myös vakaan ja tarkan säädön.
Poltin on rakenteeltaan monimutkaisempi ja kalliimpi kuin atmosfääripoltin, mutta hyötysuhteelta parempi. Tämän vuoksi lähes kaikki teollisuuspolttimet ovat puhallinpolttimia. Isommilla tehoilla käytetään useampaa poltinta ja yhden polttimen maksimiteho on noin 70 megawattia.
Lähdekirjallisuus
Huhtinen, M., Kettunen, A., Nurminen, P. ja Pakkanen, H. 2000. Höyrykattilatekniikka (5. uudistettu painos). Opetushallitus, Edita Oy. Helsinki.
Raiko, R., Saastamoinen, J., Hupa, M. ja Kurki-Suonio, I. 2002. Poltto ja palaminen (2. painos). IFRF - Suomen kansallinen osasto. Jyväskylä.
sivun alkuun