Tervaton kaasutin

[japikas]

Edit: Tämä keskustelu siirtyi öljypesurista kaasunkehittimen rakenteeseen, joten muutin viestiketjun otsikon sen mukaisesti.

Onkos seurakunta kokeillut kasviöljyä savukaasupesurina? Internetin lähdekirjallisuuden perusteella hollantilaisten kehittämä kasviöljyyn perustuva "OLGA" on markkinoiden tehokkain ratkaisu tervan poistamiseen tuotekaasusta. Toki lähtökohtana pitää olla että tervaa ei ylipäätänsä synny kaasuttimessa, mutta täysin tervatonta kaasutinta ei liene olemassakaan pienten kaasuttimien kokoluokassa, jos ei puhuta mistään Valmetin leijupetikattilasta.

Yleisesti savukaasupesureiden isoimpana ongelmana pidetään likaisen pesuveden käsittelyä ja hävittämistä. Kasviöljyn tapauksessa ongelman voisi ratkaista polttamalla neste kaasuttimessa. Siihenkin liittyy tiettyjä ongelmia, mutta näkisin että Äystä-kaasutin olisi ratkaisu tähänkin.

Äystön tuloilmakanavan eskimmäistä suutinta voisi käyttää öljysuuttimena, jonka kautta öljy tiputtaa pisaroina polttoon. Toisessa ketjussa on käsitelty moottoriöljyn polttamista, ja siinä ongelmaksi koettiin moottoriöljyn pitkäliekkisyys ja palamattoman öljyn päätyminen reduktiokerrokseen ja siitä aiheutuva nokeentuminen.

Äystö-kaasuttimessa öljy annosteltaisiin suoraan oksidaatioon, jolloin sen voisi olettaa palavan täydellisesti. Jos öljyputki tuodaan esilämmitetyn ilmaputken sisällä, niin riippuen öljylaadusta ja tuloilman lämpötilasta, öljy saattaa yllittää leimahduspisteen jo putkessa, jolloin se palaa käytännössä jo heti suuttimella päästessään tekemisiiin hapen kanssa.

Jotta öljy ja vesi eivät sekoitu pesurissa, täytyy öljyn olla kuumaa 100-200°C. Tällöin on käytettävä öljyä jonka savuamispiste on riittävän korkea 200-250°C, kuten rypsi- ja auringonkukkaöljy. Tällaisten öljyjen leimahduspiste on yli 300°C, jota ei välttämättä vielä polttimen syöttöputkessa ylitetä. Ehkä se on turvallisempaa.

[jussiäystö]

sotakaasuttimissa oli öljykylpy suodattimia , myöhemmi vesi , kun oli öljypula -- pellettikaasuttimissa , on tärkeää kuinka tuo ilmasuutin ja sen toiminta rakentuu,, pelletissä pn paljon tervaa , suhteessa tilavuuteen , kun puristtettaessa hartsi ei puristu , vain puukuidut , silloin pala ikäänkuin "täytty" tervasta tai paremmin hartsista

[japikas]

Tässä teoksessa on esitelty Äystö-kaasuttimen toimintaperiaate ja teoreettinen tausta.

Handbook of Biomass Downdraft Gasifier Engine Systems
https://www.nrel.gov/docs/legosti/old/3022.pdf



Teoksessa on myös esitetty parannettu versio, johon on lisätty injektori ja imuputki jolla tervakaasut imetään polttoainesäiliön yläosasta. Tällä kerrotaan saavutetun erittäin alhainen tervapitoisuus 50 ppm tuotekaasussa. Vertailun vuoksi vastavirta-kaasuttimen tervapitoisuus on luokkaa 50'000 - 200'000 ppm, eli vähintäänkin 1000-kertainen.

Susanto and Beenackers have developed a gasifier that recycles tars internally in a similar manner, as shown in Fig. 5-16. In this case, the combustor is contained centrally in the lower (char) section ofthe gasifier and, therefore, has very little heat loss (Susanto 1983). Without recycle, this gasifier produced 1400 mg/Nm3 (approximately 1400 ppm). With a gas/air recycle ratio of 0.85, the tars were reduced to the very low level of 48 ppm of tar as shown in Fig. 5-17.

The high degree of tar destruction in these two units is due to the high tar combustion temperature promoted by the positive circulation of tars upward away from the reduction zone and also to the more complete combustion that takes place in the absence of solids.

[jussiäystö]

Katoppa vain - jokin muukin on päätynyt samaan tulokseen - tästä ei minulla ollut mitään tietoa, eroa on kuitenkin siinä mitenkä
varsinainen kierto on järjestetty-- pienempään pelletti kurkuun on mulla ajatus ,, -on tulossa..

[japikas]

Susanton mallin toimintaperiaate on varsin erikoinen, siinä käytännössä taistellaan tervalla tervaa vastaan. Kaasujen imeminen säiliön yläosasta johtaa pyrolyysiin koko polttoainesäiliön korkeudelta kun kuumat kaasut kuumentava polttoainetta, ja näin päädytään vastavirtakaasuttimen kaltaiseen runsaaseen tervan tuottoon. Mutta sitten tervakaasut poltetaan korkeassa lämpötilassa palokammiossa ja näin saadaan lopputuloksena tervatonta kaasua.

Kuulostaa siltä että voi toimia, tai huonosti toteutettuna ei toimi ollenkaan ja tuotekaasu on sitäkin tervaisempaa. Äystö-kaasutin kuulostaa sikäli kyllä turvallisemmalta että tervakaasuja kyllä imetään polttokammioon (häkkiin), mutta koko polttoainepetiä ei kuumenneta samanaikaisesti vaan vasta sitä mukaan polttoaine valuu alaspäin lähemmäksi suutinta. Jos ei muuta niin sotkee vähemmän polttoainesäiliötä kun tervat eivät kerry säiliön sisäpinnoille samassa määrin.

[japikas]

Ehkäpä Äystön ja Susanton piirteet voisi yhdistää, siten että lisätään suihkusuuttimeen ejektori, joka tuottaa voimakkaamman imun kuin pelkät suihkusuuttimet vapaassa tilassa (häkissä), mutta poistetaan imuputki ja imetään kaasut jonkinlaisen metalliverkon/reikälevyn läpi suoraan ejektorin yläpuolelta.

Tällöin saadaan esitetyn kaltainen kaasujen kierto, mutta ei tarpeettomasti aiheuteta pyrolyysiä koko polttoainepatjassa. Pyrolyysin tuottamat tervakaasut kulkevat polttoaineen läpi imusuuttimelle, kohtaamatta säiliön reunoja matkalla. Yläosasta imettäessä tervat saattavat helpommin kondensoitua säiliön kattoon ja kylkien yläosaan, jotka ovat paljaana suoraan kosketuksissa kaasujen kanssa, varsinkin kun kaikki tervakaasu kierrätetään sieltä yläkautta.

Toisena etuna tällä muutoksella kaasunkehittimen toiminta pysyy pidempään vakiona, kun taas Susanton toiminta on enemmän vaiheista. Äystössä samaan tapaan kuin Imbertissa uutta polttoainetta valuu pyrolyysivyöhykkeeseen sitä mukaan kun kaasutin sitä kuluttaa. Susantossa taas alkuun pyrolysoidaan koko polttoainemäärä ja liekki palaa korkeassa lämpötilassa. Kun kaikki terva on haihtunut ja poltettu, muuttuu toiminta puuhiilikaasutinta vastaavaksi ja lämpötila laskee. Eli Susantossa on siis selkeät vaiheet jota vaihtuvat kesken toiminnan, kun taas Äystössä/Imbertissä muutokset tulevat vasta kun polttoaine alkaa käydä vähiin.

(toim.huom. minusta kirjassa on terminologinen virhe ja kyseessä on ejektrori eikä injektori. Injektori tuottaa korkeapaineista nestettä esimerkiksi höyrykoneen boilerin täyttämiseen, kun taas ejektori siirtää matalapaineista kaasua.

[japikas]

Piirsin vielä semanttisen kaavakuvan kaasujen kierrosta Susanto vs. Japikas vs. Äystö. Japikas eroaa Äystöstä lisätyn ejektorin osalta, joka voimistaa ilmasuihkun imuvaikutusta ja kaasujen kiertoa polttoainepatjassa. Molemmissa malleissa puikoista tehty polttohäkki suihkun alapuolella.

Japikkaan etu Susantoon verrattuna on se, että kun polttoainepatjan pinta saavuttaa imuputken yläpinnan, kaikki pyrolyysi ja tervojen haihtuminen polttoaineesta on jo tapahtunut, eikä tervahöyryjä suotta väkisin pyöritetä polttoainesäiliön ilmatilassa. Toki Japikkaassakin tyhjään osaan kertyy tervakaasuja, mutta ei sen enempää kuin Äystössä ja vähemmän kuin Imbertissä. Tämä tosin vielä tässä vaiheessa hypoteesi.



PS. Ei tahdo keskustelut pysyä otsikossaan kun heti päätyy sivuraiteelle. Nyt siirryttiin tervan pesemisestä luontevasti tervattomuuteen.

[jussiäystö]

Noissa torbeeron koeajoissa , huomattiin että häkin yläosassa ., mistä tervähöyryt menee onistuneesti sisään suihkuhäkkiin sisään
niin oli nokikertymää.. että sellaiset vähänkin pidemmät kylmät knavat , tai putket menee herkästi tukkoon kiertokaasuisssa olevasta tervasta,, sen vuoksi tein tuon häkin , se käy tarpeeksi kuumana ja on kompakti-- tässä pohditaan mielestäni niitä asioita , joilla on ratkaiseva merkitys kaasun puhtauteen,, uskon että kun tajutaan tämä perus ajatus , löytyy ehkä useitakin teknillisiä reittejä,,

[japikas]

Yliopistotutkimuksessa tyypillisesti katsotaan yhtä asiaa eikä kokonaisuutta. Tuo Susantokin on tutkimuskäyttöön rakennettu, ja tutkimuksen aiheena on ollut tuotekaasun tervapitoisuus. Se että tervaantuuko itse kaasunkehitin ei ole ollut minkäänlaisen huomion kohteena. Mikä taas puolestaan voi johtaa siihen ettei ratkaisu ole millään muotoa tuotannollisesti käyttökelpoinen.

Itse huolestuin polttoainesäiliön tervaantumisesta, mutta varmasti aivan yhtä lailla ja jopa pahemmin ongelma koskee putkia ja kanavia. Sinänsä hyvä huomio ejektoria mietittäessä. Tulee mieleen olisiko pieni ilmansyöttö ejektorin imukanavaan, siten että ejektori pysyy riittävän kuumana. Eli imu tuotetaan ejektorilla, mutta imettävät kaasut "esipoltetaan". Ei välttämättä täydellisesti vaan riittävästi lämpötilan nostamiseksi ettei ole kylmiä kanavia.

[japikas]

"tässä pohditaan mielestäni niitä asioita , joilla on ratkaiseva merkitys kaasun puhtauteen,, uskon että kun tajutaan tämä perus ajatus , löytyy ehkä useitakin teknillisiä reittejä,,"

Juuri näin. Mainitussa lähdeteoksessa kerrotaan ettei reduktiokerroksen hiilipedin lämpötila ja kaasun viipymäaika ole riittävä tervojen luotettavaan kräkkäämiseen. Tervat pitää siis tuhota oksidaatiokerroksessa, ja tässä päästään käsiksi Imbertiin ongelmaan, eli tervojen kulkuun oksidaatiokerroksen läpi. Tästä syystä olet Jussi ollut täysin oikeilla jäljillä ajatuksessasi kaasujen kierrätyksestä. Vain näin voidaan varmistaa että erittäin suuri osa pyrolyysin tuottamista tervoista todella tuhoutuu oksidaatiossa.

Oheisessa kuvassa on esitetty Imbertin kuumat vyöhykkeet. Kuvasta nähdään että keskelle ja suuttimien väliin jää alueet joista terva voivat kulkeutua läpi. Tämä on myös syy siihen miksi Imbert ei skaalaudu kovin hyvin ylöspäin; suihkujen tunkeutuma polttoaineeseen ei riitä. Imbertissä ei tapahdu merkittävää kaasujen kierrätystä.

Temperatures above 800·C rapidly crack the primary pyrolysis oils to olefins and aromatic compounds. These compounds continue to react in the absence of oxygen to make polynuclear aromatic compounds (PNAs) and eventually soot. While high temperatures (above 800·C) can destroy tars rapidly, these same high temperatures also promote reaction with char, which in turn rapidly quenches the gas to 800·C. Therefore, the time available for tar cracking in a bed of hot charcoal is very short. For this reason, a bed of hot char may not be very effective in tar cracking as was originally believed.