VTT:n kaasutustekniikan erikoismittaukset. Sanna Tuomi, Matti Reinikainen , PIKOKAASU-seminaari VTT Technical Research Centre of Finland

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "VTT:n kaasutustekniikan erikoismittaukset. Sanna Tuomi, Matti Reinikainen 13.06.2013, PIKOKAASU-seminaari VTT Technical Research Centre of Finland"

Hannu-Pekka Uotila
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 VTT:n kaasutustekniikan erikoismittaukset Sanna Tuomi, Matti Reinikainen , PIKOKAASU-seminaari VTT Technical Research Centre of Finland

2 2 Kaasutuskaasun epäpuhtaudet Kaasutuskaasu sisältää polttoaineesta peräisin olevia epäpuhtauksia: hiukkaset (tuhkaa ja kaasuuntumatonta hiiltä) alkali- ja raskasmetallit tervat typpiyhdisteet, pääasiassa NH3 ja HCN rikkiyhdisteet, pääasiassa H2S ja COS HCl Kaasun sisältämät epäpuhtaudet (määrä ja laatu) riippuvat käytetystä polttoaineesta ja kaasutusolosuhteista. Kaasu on puhdistettava ennen jatkokäyttöä (lukuunottamatta suoraa polttoa lämpölaitossovelluksissa). Kaasun puhdistus keskeisin haaste sovellettaessa kaasutusta vaativissa kohteissa (moottori, turbiini, polttokenno, synteesit)

(määrä ja laatu) riippuvat käytetystä polttoaineesta ja kaasutusolosuhteista.

3 3 Kaasutuskaasun epäpuhtaudet H 2 C2H4 CO CH 4 CO 2 HCl TERVAT - naftaleeni, PAH KIINTEITÄ KERTYMIÄ - putkistoihin - suodattimiin - moottoreihin H 2 O H2S metallit Hiukkaset Typpiyhdisteet HANKALOITTAA SUOTIMEN JA PESURIEN TOIMINTAA TYYPILLINEN BIOMASSAN KAASUTUKSEN ONGELMA - EI HIILEN KAASUTUKSEN

moottoreihin H 2 O H2S metallit Hiukkaset Typpiyhdisteet HANKALOITTAA

4 4 Kaasutuskaasun epäpuhtaudet CO C2H4 CH 4 TYPPIYHDISTEET - Pääasiassa NH3, HCN H 2 H 2 O CO 2 H2S HCl metallit Typpi- Hiukkaset yhdisteet MUODOSTAVAT NOx-PÄÄSTÖJÄ POLTOSSA RIKKIYHDISTEET - Pääasiassa H2S, COS AIHEUTTAVAT KATALYYTTIEN MYRKYTTYMISTÄ ESIM. REFORMERISSA JA FT-SYNTEESISSÄ

MUODOSTAVAT NOx-PÄÄSTÖJÄ POLTOSSA RIKKIYHDISTEET - Pääasiassa H2S, COS

5 5 Kaasutuskaasun epäpuhtaudet H 2 H 2 O CO CH 4 CO 2 H2S C2H4 HCl metallit Typpi- Hiukkaset yhdisteet HIUKKASET AIHEUTTAVAT MM. KERROSTUMIA JA EROOSIOTA ALKALI- JA RASKASMETALLIT - esim. Na, K - esim. Sb, As, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Zn, Tl, Sn, V AIHEUTTAVAT KERROSTUMIA JA KORROOSIOTA MM. KAASUTURBIINILLA

KERROSTUMIA JA EROOSIOTA ALKALI- JA RASKASMETALLIT - esim. Na, K - esim.

6 6 VTT:n kaasutustekniikan mittauspalvelut Kaasutuskaasun loppukäyttö ja toisaalta esim. jätteen kaasutukselle asetetut päästörajoitukset asettavat laatuvaatimukset kaasulle. Prosessin kehittäjät sekä kaasun loppukäyttäjät tarvitsevat mittaustiedon kaasun sisältämistä epäpuhtauksista. VTT tarjoaa asiakkailleen räätälöityjä mittauspalveluita: Tervat Alkali- ja raskasmetallit NH3, HCN H2S, COS (karbonyylisulfidi) Hiukkaset HCl

Prosessin kehittäjät sekä kaasun loppukäyttäjät tarvitsevat mittaustiedon kaasun sisältämistä

7 7 VTT:n kaasutustekniikan mittauspalvelut Mittausten perusteella voidaan myös tehdä aine- ja energiataseeseen pohjautuva arvio mm. prosessin hyötysuhteesta ja kaasun lämpöarvosta.

8 8 Tervamittaukset

9 9 Kaasun epäpuhtauksien mittaus online-menetelmällä VTT on kehittänyt kaasutussovelluksiin online mittausmenetelmän korvaamaan työlään offline näytteenoton. Online-mittaus perustuu VTT:n patentoimaan tietokoneohjelmoituun laimentavaan näytteenottoon, joka yhdistetään haluttuun analytiikkaan, kuten GC, ICP tai FT-IR. VTT:n patentit US , FI 9450, WO Menetelmää on jo demonstroitu kaasutusympäristössä tervojen ja hiukkasten mittaukseen. Tavoitteena on lopulta kaupallistaa laimentavaan näytteenottoon perustuva online-mittausmenetelmä. Hanke viritteillä, mittauskohteita haetaan!

Online-mittaus perustuu VTT:n patentoimaan tietokoneohjelmoituun laimentavaan näytteenottoon, joka yhdistetään haluttuun analytiikkaan, kuten GC, ICP

10 10 Online-mittauksen edut Tehokas ja edullinen työkalu operaattoreille ja prosessikehityksen tueksi Mahdollistaa prosessimuutosten lähes reaaliaikaisen seuraamisen Suhteellisen yksinkertainen systeemi Työllistää vähemmän kuin offline menetelmä Tarkempi ja nopeampi kuin perinteiset offline-analyysit Mahdollistaa useiden erilaisten analyysien yhdistämisen Voidaan liittää olemassa olevaan automaatiojärjestelmään

Työllistää vähemmän kuin offline menetelmä Tarkempi ja nopeampi kuin perinteiset offline-analyysit

11 Laimentava sondi ja ohjausyksikkö

12 12 Laimennuksen ohjaus

13 13 Terva- ja hiukkasmittaukset tervarikkaasta kaasusta laimentavalla menetelmällä

14 14 Laimentavalla menetelmällä tehdyt tervamittaukset Benzene Pyridine Toluene Ethenylbenzene m-xylene Ethynylbenzene Styrene o-xylene Benzaldehyde Phenol Benzonitrile 4-Methylstyrene Indene o-cresol m+p-cresol Naphthalene Quinoline Isoquinoline Quinatsoline 1H-Indole 2-Methylnaphthalene 1-Methylnaphthalene Biphenyl 2-Ethylnaphthalene 1.6 Dimethylnaphtalene Acenaphtylene Acenaphthene Dibenzofurane Bibenzyl Fluorene Phenanthere Anthracene Carbazole 1-Phenylnaphthalene 2-Methylanthracene 4H-Cyclopenta(def)Phenantherene Fluoranthene Benz(e)acenaphthylene Pyrene Chrysene 1,2 Benzanthracene 2,3 Benzanthracene Benzo(b)fluorant Benzo(e)pyrene Benzo(a)pyrene Perylene Benzo(ghi)peryle Anthanthrene Coronene : : : : : : : : :00 Benzene; on-line-gc Tars < Naphthalene Naphthalene Tars > Naphthalene

6 Dimethylnaphtalene Acenaphtylene Acenaphthene Dibenzofurane Bibenzyl Fluorene Phenanthere Anthracene Carbazole 1-Phenylnaphthalene 2-Methylanthracene 4H-Cyclopenta(def)Phenantherene Fluoranthene

15 15 ICP-menetelmän kehittäminen metallien online analysointiin kaasutuskaasusta ICP-metodin (Inductively Coupled Plasma) avulla voidaan yhtäaikaisesti analysoida useita eri metalleja (Na, Fe, Ni, Cu, Zn, Sb ). Plasma saadaan aikaan transistoreiden avulla nostamalla taajuutta, kunnes saadaan aikaan resonanssi (VTT:n patentti). Menetelmä soveltuu kuivan kaasun lisäksi myös kostealle kaasulle sekä nestemäisille liuoksille, mikäli näyte laimennetaan. Menetelmää on jo menestyksellisesti testattu aidolla kaasutuskaasulla.

Plasma saadaan aikaan transistoreiden avulla nostamalla taajuutta, kunnes saadaan aikaan resonanssi (VTT:n patentti).

16 16 VTT creates business from technology

Samankaltaiset tiedostot

Kaasutuksen tervat ja tervojen pesu. VTT Seminaari: Puuhakkeesta sähköä ja lämpöä Pekka Simell, VTT

Kaasutuksen tervat ja tervojen pesu VTT Seminaari: Puuhakkeesta sähköä ja lämpöä 13.6.2013 Pekka Simell, VTT 2 Kaasun epäpuhtauksien aiheuttamat ongelmat TERVA härmistyy pinnoille ja tukkii aiheuttaa PAH