Taustaa Kiinteän polttoaineen poltinpoltto on käytännössä tarkoittanut hiilen pölypolttoa. Hiilen lisäksi poltinpolttoa on tehty turpeella ja myös hienoksi jauhetulla puulla. Taloudellinen minimiyksikkökoko on ollut 50-100 megawattia. Tätä pienemmät kiinteän polttoaineen kattilat ovat olleet arinakattiloita.
Sittemmin leijupoltto on alkanut syrjäyttämään arina- ja pölypolttokattiloita alle 500 megawatin kokoluokassa. On siis melko ilmeistä, että bioenergian tuotannon kannalta poltinpoltto ei ole kaikkein suurimmassa roolissa. Tässä osiossa esitellyt asiat perustuvat lähinnä hiilen pölypolttotekniikoihin.
Periaate Polttoaine kuivataan ja jauhetaan ennen polttoa. Pölyseos syötetään kantokaasun avulla suuttimesta tulipesään. Oikeanlaisella pyörteisyydellä varmistetaan pölyseoksen hallittu syttyminen ja palaminen.
Jaottelua Poltinpolttomenetelmät on jaettu periaatteeltaan kahteen toteutustapaan: sulapesäpoltto ja kuivapesäpoltto. Sulapesäpoltossa käytetään korkeaa palamislämpötilaa, jolloin tuhka voidaan poistaa sulana. Kuivapesäpoltossa tuhka poistetaan kuivana lentotuhkana.
Polttotavan valinta perustuu ensisijaisesti haihtuvien aineiden määrään ja vasta toissijaisesti tuhkapitoisuuteen. Sulapesäpoltto soveltuu parhaiten vähän haihtuvia sisältävälle korkealämpöarvoisille polttoaineille.
Poltintyyppejä on useita, mutta näidenkin osalta voidaan käyttää jakoa kahteen päätyyppiin: sekoituspolttimet ja suihkupolttimet.
Prosessi ja rakenne Varastosta tuleva polttoaine yleensä kuivataan ilmalla. Kuivausilma kuljettaa jauhetun ja kuivanneen hiilipölyn polttimille. Kivihiilen jauhatus tapahtuu yleensä kuula-, valssi- tai iskumyllyillä.
Turpeen jauhatus tehdään joko puhallin- tai vasaramyllyssä. Myllyn yhteydessä olevalla seulalla varmistetaan riittävä hienous polttoon.
Polttoaine kuivuu edelleen myllyssä. Jauhettu ja kuivattu pölyseos johdetaan polttimelle, jonka päätehtävinä ovat seoksen hallittu ja stabiili sytytys sekä polttoaineen ja polttoilman sekoitus.
Sekoituspolttimessa (drallipoltin) osa palamisilmasta johdetaan drallisiipien läpi. Tämä synnyttää pyörteen eli drallin polttimen akselin ympäri (pölyn tulosuunta). Pyörre imaisee kuumaasavukaasua ja palavia aineksia tulipesästä polttimen suulle primäärisuihkun sisään.
Syttyminen tapahtuu kantokaasun ja pölyn lämmittyä. Palamisilma tuodaan liekkiin ulkoapäin ensin sekundääri-ilmana. Myöhemmässä vaiheessa tertiääri-ilamana ja yläilmana. Vaiheistetulla ilmasyötöllä minimoidaan erityisesti typenoksidien määrää.
Suihkupolttimessa syntyvä kiertovirtaus tuo (ulkokautta) kuumat savukaasut pölyseokseen. Seos syttyy ja palamiseen tarvittava ilma tuodaan pölysuuttimen ylä- ja alapuolelta suihkuina.
Polttimia on tulipesässä yleensä useita. Ne voivat sijaita seinällä, nurkassa tai katossa. Tosin katossa poltin on erittäin suuren lämpörasituksen kohteena. Suihkupolttimet on suunnattu siten, että niiden liekit yhtyvät ja tulipesään syntyy laaja tangentiaalinen pyörre. Tulipesän mitoitus tehdään polttoaineen ominaisuuksien ja erityisesti tuhkan sulamisominaisuuksien mukaan. Tulistimille saapuva tuhka ei saa olla sulaa, jottei tulistin kuonaannu.
Lähdekirjallisuus:
Raiko, R., Saastamoinen, J., Hupa, M. ja Kurki-Suonio, I. 2002. Poltto ja palaminen (2. painos). IFRF - Suomen kansallinen osasto. Jyväskylä.
sivun alkuun