:TEKES-hanke. 40121/04 Leijukerroksen kuplien ilmiöiden ja olosuhteiden kokeellinen ja laskennallinen tutkiminen



Samankaltaiset tiedostot
Puun termiset aineominaisuudet pyrolyysissa

HSC-ohje laskuharjoituksen 1 tehtävälle 2

KE Johdatus prosesseihin, 2 op. Aloitusluento, kurssin esittely

L7 Kaasun adsorptio kiinteän aineen pinnalle

L7 Kaasun adsorptio kiinteän aineen pinnalle

Mikrokalorimetri - uusi materiaalien palamisominaisuuksien tutkimuslaite hankittu VTT:lle

Termodynaamisten tasapainotarkastelujen tulokset esitetään usein kuvaajina, joissa:

TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO

Pellettien pienpolton haasteet TUOTEPÄÄLLIKKÖ HEIKKI ORAVAINEN VTT EXPERT SERVICES OY

Mitä on huomioitava kaasupäästöjen virtausmittauksissa

IFRF Suomen kansallinen osasto

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

Puhtaan kaasun fysikaalista tilaa määrittävät seuraavat 4 ominaisuutta, jotka tilanyhtälö sitoo toisiinsa: Paine p

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY PÖYRY FINLAND OY, ENERGIA, MITTAUSPALVELUT

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY PÖYRY FINLAND OY, ENERGIA, MITTAUSPALVELUT

Kemiallinen mallinnus I: mallintamisen perusteita. Astrokemia -kurssin luento

Teddy 7. harjoituksen malliratkaisu syksy 2011

Biomassasta aktiivihiileksi - biohiilen aktivointimenetelmistä ja sovelluksista

= P 0 (V 2 V 1 ) + nrt 0. nrt 0 ln V ]

Todentaminen - tausta

Orgaanisten materiaalivirtojen pyrolyysistä

EU:n FIRE-RESIST-projekti: Palosimulointimenetelmät tuotekehityksen tukena

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE Risto Mikkonen

Biodiesel Tuotantomenetelmien kemiaa

REAKTIOT JA ENERGIA, KE3. Kaasut

Pellettien ja puunkuivauksessa syntyneiden kondenssivesien biohajoavuustutkimus

KOKSIN OMINAISUUDET MASUUNIN OLOSUHTEISSA

PHYS-C0220 TERMODYNAMIIKKA JA STATISTINEN FYSIIKKA

JÄTEHUOLLON ERIKOISTYÖ

TEKNOLOGIARATKAISUJA BIOPOLTTOAINEIDEN DYNTÄMISEEN ENERGIANTUOTANNOSSA. Jari Hankala, paikallisjohtaja Foster Wheeler Energia Oy Varkaus

Korkealämpötilakemia

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3

Biomassan poltto CHP-laitoksissa - teknologiat ja talous

Öljyalan Palvelukeskus Oy Laskelma lämmityksen päästöistä. Loppuraportti 60K Q D

Biopolttoaineiden ympäristövaikutuksista. Kaisa Manninen, Suomen ympäristökeskus Uusiutuvan energian ajankohtaispäivät

CFD:n KEHITTÄMISTARPEET JA KEHITTÄMISMAHDOLLISUUDET VTT:n NÄKEMYKSIÄ. Lars Kjäldman CFD kehitysseminaari

Askeleita kohti C02-vapaata tulevaisuutta

BOREALIS POLYMERS OY AROMAATTITUOTANNON PÄÄSTÖMITTAUKSET 2013

Konventionaalisessa lämpövoimaprosessissa muunnetaan polttoaineeseen sitoutunut kemiallinen energia lämpö/sähköenergiaksi höyryprosessin avulla

Erilaisia entalpian muutoksia

Bioöljyn ja biodieselin säilyvyyden parantaminen

N:o Uusien polttolaitosten ja kaasuturbiinien, joiden polttoaineteho on suurempi tai yhtä suuri kuin 50 megawattia päästöraja-arvot

Kuivausprosessin optimointi pellettituotannossa

P = kv. (a) Kaasun lämpötila saadaan ideaalikaasun tilanyhtälön avulla, PV = nrt

vetyteknologia Muut kennotyypit 1 Polttokennot ja vetyteknologia Risto Mikkonen

Fysikaaliset ja mekaaniset menetelmät kiinteille biopolttoaineille

Uudet energiatekniikat

Kirjoittaja: tutkija Jyrki Kouki, TTS tutkimus

GeoChem. Havainnot uraanin käyttäytymisestä kiteisissä kivissä Mira Markovaara-Koivisto Teknillinen korkeakoulu, Geoympäristötekniikka

Talousvesien mikrobiologisten riskien tunnistaminen ja hallinta (Polaris-projekti)

ÅF Oljen Energiahyödyntäminen

Kaasumittaukset jatkuvatoimiset menetelmät 1. Näytteenotto 1 Näytteenottolinja

Kuparin korroosionopeuden mittaaminen kaasufaasissa loppusijoituksen alkuvaiheessa

Työ 0. Esimerkki selostuspohjasta. Työvuoro 82 pari 3. Omanimi Omasukunimi oppilasnumero Parinnimi Parinsukunimi oppilasnumero

Kertausluennot: Mahdollisuus pisteiden korotukseen ja rästisuorituksiin Keskiviikko klo 8-10

Korkealämpötilakemia

Konvertteriprosessien ilmiöpohjainen mallinnus Tutkijaseminaari , Oulu

- Termodynaamiset edellytykset - On olemassa ajava voima prosessin tapahtumiselle - Perusta - Kemiallinen potentiaali

Tehtävä 1. Tasapainokonversion laskenta Χ r G-arvojen avulla Alkyloitaessa bentseeniä propeenilla syntyy kumeenia (isopropyylibentseeniä):

KLAPI-ILTA PUUVILLASSA

Sähkökaapelien palomallinnuksen uusia menetelmiä ja tuloksia

Lukion kemia 3, Reaktiot ja energia. Leena Piiroinen Luento

Tulistimien kloorikorroosion estäminen lisäainein Corraway. Tutkimuslaitosprojekti VTT, Åbo Akademi

Kokemuksia muiden kuin puupellettien poltosta

Binja tiivistelistan vaikutuksen lämpökuvaustutkimus

SUORITUSTASOILMOITUS Nro

Metli. Palveluliiketoimintaa metsäteollisuuden lietteistä. Gasumin kaasurahaston seminaari (Tapahtumatalo Bank, Unioninkatu 20)

Kemiallinen mallinnus II: tulokset ja tulkinta. Astrokemia -kurssin luento

Päästötön moottoripalaminen

RAPORTTI 16X Q METSÄ FIBRE OY JOUTSENON TEHDAS Kaasuttimen polttoainekuivurin poistokaasujen hiukkaspitoisuudet ja päästöt

Kosteusmittausten haasteet

Turvallisuus prosessien suunnittelussa ja käyttöönotossa

Luento 9 Kemiallinen tasapaino CHEM-A1250

Korkealämpötilakemia

energiatehottomista komponenteista tai turhasta käyntiajasta

Verkkodatalehti MCS100E CD CEMS-RATKAISUT

Sukunimi: Etunimi: Henkilötunnus:

Ohjeita opetukseen ja odotettavissa olevat tulokset

Erilaisia entalpian muutoksia

Luento 2: Lämpökemiaa, osa 1 Torstai klo Termodynamiikan käsitteitä

Kaasutus tulevaisuuden teknologiana haasteita ja mahdollisuuksia

CHEM-A1110 Virtaukset ja reaktorit. Laskuharjoitus 9/2016. Energiataseet

Kivihiili turvekattiloissa. Matti Nuutila Energiateollisuus ry Kaukolämmön tuotanto

Ihmiskunta, energian käyttö ja ilmaston muutos

Puuhiilen tuotanto Suomessa mahdollisuudet ja haasteet

Kaupalliset pienen kokoluokan kaasutus CHP laitokset

Puun pienpolton p hiukkaspäästöt

Yhteiskäsittely pienlaitoksessa Case Laihia

Kurkistus soodakattilan liekkeihin

MIKKELIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka T8415SJ Energiatekniikka. Hannu Sarvelainen HÖYRYKATTILAN SUUNNITTELU

5.10 KEMIA OPETUKSEN TAVOITTEET

Tavoite. Projektissa tutkitaan ja prosessoidaan mineraalivarantoja ja teollisuuden sekä voimalaitosten yhteydessä syntyviä sivuvirtoja ja poisteita.

NYKYAIKAISEN AJONEUVOMOOTTORIN PAKOKAASUN HIUKKASMITTAUS. HIUKKASKOKO JA HIILEN LAATU.

781611S KIINTEÄN OLOMUODON KEMIA (4 op)

KANDIDAATIN TYÖ: LÄMMÖN- JA AINEENSIIRTO HIILIPARTIKKELIN PALAMISESSA

Luento 2: Lämpökemiaa, osa 1 Keskiviikko klo Termodynamiikan käsitteitä

VAPO OY PALTAMON LÄMPÖKESKUKSEN 2,5 MW:n KPA-KATTILAN SAVUKAASUPÄÄSTÖMITTAUKSET

Korkeaseosteiset biokomponentit henkilöautojen polttoaineisiin muut kuin etanoli

Energiatehokkuutta parantavien materiaalien tutkimus. Antti Karttunen Nuorten Akatemiaklubi

kertausta Boltzmannin jakauma infoa Ideaalikaasu kertausta Maxwellin ja Boltzmannin vauhtijakauma

Transkriptio:

FB-kupla :TEKES-hanke 40121/04 Leijukerroksen kuplien ilmiöiden ja olosuhteiden kokeellinen ja laskennallinen tutkiminen Ryhmähankkeen osapuolet: Tampereen teknillinen yliopisto Osahanke: Biopolttoaineiden palamismallien kehittäminen numeerisen mallinnuksen tarpeisiin Energia- ja prosessitekniikan laitos Risto Raiko (hankkeen koordinaatio ja osahankkeen vast. joht.) Antti Oksanen Jani Lehto Ilkka Saarenpää Merja Tokola Evgeny Podlednikov Vesa Wallen VTT/Prosessit Osahanke: Leijureaktorin toiminnan mallinnus Veikko Taivassalo (osahankkeen vast.joht.) Lars Kjäldman

FB-kupla :TEKES-hanke 40121/04 Leijukerroksen kuplien ilmiöiden ja olosuhteiden kokeellinen ja laskennallinen tutkiminen Kesto 1.1.2004-31.12.2006 Budjetti: 622100 euroa Teollisuusosapuolet: Foster Wheeler Energia Oy Kvaerner Power Oy Outokumpu Research Oy

Mittalaitekanta Polton massanmenetyksen mittaamiseen Laminaari virtausreaktori (LFR), pudotusputkiuuneja (DTF), termovaaka (TGA), pilot-kokoluokan kaksidimensioinen kupliva leijukerrosreaktori (BFBR), sähkölämmitteinen laboratoriomittakaavan leijukerrosreaktori (FBR), vaakoja Reaktiopinta-alan mittaamiseen BET-menetelmä (perustuu CO 2 :n ja typen erilaiseen adsorptioon) termovaa alla Hiukkaskoon mittaamiseen Coulter-luokitin Hiukkasten lämpötilojen luokittelemiseen ja mittaamiseen Pyrometrejä, optisia sondeja Kaasufaasin mittauksiin Spektroskopisia analysaattoreita, FTIR-analysaattori, termoelementtejä tiedonkeruulaitteessa

FB-kupla :TEKES-hanke 40121/04 Leijukerroksen kuplien ilmiöiden ja olosuhteiden kokeellinen ja laskennallinen tutkiminen Tutkittavat polttoaineet: Turve Puu, kuori Liete Pyrolyysi-malli pyrolyysinopeus pyrolyysituotteet Hiiltojäännöksen palamismalli Mittausmenetelmän kehittäminen

Kiinteän polttoaineen palamismekanismit I Kemiallisen kinetiikan rajoittama a Kemiallisen kinetiikan ja huokosdiffuusion rajoittama II Huokosdiffuusion rajoittama b Rajakerrosdiffuusion ja huokosdiffuusion rajoittama III Rajakerrosdiffuusion rajoittama

Haihtuvien aineiden vapautumisen ja jäännöshiilen hapettumisen päällekkäisyyden havaitseminen x, daf [-] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 3 % 24 % 48 % 0 % 0 20 40 60 80 100 120 t [ms] Suomalaisen jyrsinturpeen käyttäytyminen laminaarissa virtausreaktorissa 1350 K:ssä, kun hapen mooliosuus on: a) ppm tasolla b) 3 %, c) 24 % ja d) 48 %. Jyrsinturpeen kokonaiskonversio laminaarissa virtausreaktorissa 1350 K:n lämpötilassa viipymäajan ja happipitoisuuden funktiona.

Termogravimetria jäännöshiilen kemiallinen reaktiivisuus ja pinta-ala ala Massanmenetyskäyrästä määritetään jäännöshiilen kokonaisreaktiivisuus. 14 Thermogram for a peat char 1200 Brunauer-Emmet-Teller (BET) menetelmä yhdistää kaasujen kokonaisadsorption ja jäännöshiilen pintaalan. 12 CO 2 Adsorption for BET SA: A Peat Char 1200 weight [mg] 12 weight temperature 10 8 6 4 2 0 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 time [s] 1000 800 600 400 200 0 temperature [ºC] weight [mg] 11 10 9 8 7 6 weight 5 pressure 4 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 time [s] 1000 800 600 400 200 0 pressure [kpa]

Kokeellisten tulosten ja teorian vertailua Jyrsinturpeen jäännöshiilelle neljän reaktion mallille sovitetut Arrhenius-yhtälön kineettiset parametrit esim. 24 mol-% happipitoisuudessa ja 67 ms:n viipymäajalla (k = A exp(-e/rt); A in s -1, m 3 mol -1, m 2 mol -1 ; E in kj/mol). Ri,c [10-6 gm -2 s -1 ] 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 x C [-] Ri,c Experiment 1) 2 C af + O 2 C(O) + CO + C af 2) C af + C(O) + O 2 CO 2 + C(O) + C af 3) C af + C(O) + O 2 CO + 2 C(O) 4) C(O) CO + C af 24 mol-% O 2, 67 ms A 1 1.01 10 5 E 1 41.9 A 2 4.64 10 10 E 2 108.9 A 3 3.14 10 17 E 3 203.5 A 4 2.80 10 10 E 4 203.2

ρ c p Pyrolyysin mallintamista varten rakennettu laskentatyökalu: p T t = 1 r 2 λpr r T r Yleinen pyrolyysimalli sisäisen ja ulkoisen lämmönsiirto kemiallisen kinetiikan vaikutukset 2 c p, vol m&,, vol T r jolloin partikkelin lämpötilajakauma pyrolyysin aikana voidaan laskea antaa pyrolyysituotteiden määrän ja koostumuksen + q pyr ρ t p

Pyrolyysimalli Mallissa partikkelin massanmenetys voidaan laskea k = Aexp R g E T Yhden reaktion mallilla Kahden kilpailevan reaktion mallilla Jatkuvan jakauman mallilla Datan käsittelyä varten oma ohjelma, joka etsii kineettiset parametrit dv dt dv dt i = = k k i ( ) V * V ( V V ) * i i

Pyrolyysimalli

Pyrolyysimalli

Pyrolyysimalli

Lam.. Pudotusuuni versio x -syöttölaite -kantokaasun syöttö -kaasun esilämmitin -lämmitetty reaktori -jäähdytin -suodatin -lämpötilan mittaukset -kaasuanalysaattori

Pudotusuunin syöttölaite Polttoaineiden esikäsittelyt: -murskaus, jauhaminen -erilaiset seulonnat -vesi-käsittelyt, kuivaus Jokainen polttoaine vaatii erilaisen esikäsittelyn!