Ympäristöystävällinen painehajoitteinen raskasöljypoltin

Abstract

Tämä tutkimus liittyy kolmen kohdeyrityksen tuotekehitysprojektiin. Projektin tavoitteena on kehittää paineöljyhajoitteinen raskasöljypoltin, jolla saavutetaan raskaan öljyn poltossa syntyvälle kiintoainekselle asetetut päästöohjearvot. Työssä on tutkittu mahdollisuuksia pyörivän palamisilman ja polttimen palopään rakenteen avulla tehostaa öljypisaroiden ja palamisilman sekoittumista ja vähentää savukaasujen kiintoainepitoisuutta. Lisäksi työssä on tutkittu öljysuihkun pisarakokoa ja sen vaikutusta öljyn poltossa. Työn teoreettisessa osassa käsitellään kirjallisuuden perusteella öljypisaran ja pisarasumun palamista sekä öljyn poltossa syntyvien kiintoaineiden muodostumista. Raskaan polttoöljyn rakennetta ja aineominaisuuksia palamisen ja käytön kannalta käsitellään lyhyesti. Lisäksi tarkastellaan paineöljyhajoitteisen suuttimen pisaranmuodostusta ja esitetään kirjallisuudesta saatuja korrelaatioita pisarakoon riippuvuudelle eri tekijöistä. Lopuksi käsitellään pyörivää virtausta ja sen hyväksikäyttöä palamisessa. Tehtyjen polttokokeiden perusteella voitiin todeta, että savukaasujen kiintoainepitoisuuteen vaikutti palamisilman pyörimisvoimakkuus. Voimakkaasti pyörivä palamisilma aiheutti leveän, lyhyen ja epästabiilin liekin. Kiintoainepitoisuus oli korkea. Pyörimisvoimakkuutta pienennettäessä liekki stabiloitui ja kiintoainepitoisuus aleni. Liian heikko pyöriminen nosti kuitenkin kiintoainemäärää uudelleen. Raskasöljysuihkun pisarakokomittaukset osoittivat, että pisarakoko oli kääntäen verrannollinen sumutuspaineeseen. Sumutuspaineella 46 bar pisarakoko oli noin 40 m pienempi kuin sumutuspaineella 30 bar. Suuttimesta purkautuvan polttoainevirran kasvaminen suurensi pisarakokoa. Pisarakoko oli verrannollinen polttoainevirran potenssiin m,17. Kiintoainepitoisuus- ja pisarakokomittaustulosten vertailu osoitti, että sumutuspaineella 40 bar päästään alhaiseen kiintoainepitoisuuteen, koska öljysuihkun pisaroiden kokojakautuma on tällöin edullinen tehokkaalle pisaroiden ja palamisilman sekoittumiselle. /Kir09