Typen oksidien muodostuminen ja mittaus raskaan polttoöljyn poltossa

Abstract

Työssä on tarkasteltu typen oksidien NOx muodostumiseen vaikuttavia tekijöitä raskaan polttoöljyn poltossa. Lisäksi on tutkittu typen oksidien mittausmenetelmiä. Tavoitteena on selvittää menetelmät, joilla typpioksidiemissioita voidaan vähentää sekä kartoittaa mittauksen virhelähteet. Typen oksidien muodostumis- ja hajoamismekanismit esitetään kirjallisuuden perusteella. Mekanismeihin vaikuttavien tekijöiden yhteydessä selvitetään käytännön menetelmät, joilla typpioksidiemissioihin voidaan vaikuttaa. Mittausten luotettavuutta tutkittaessa keskitytään kemiluminesenssiperiaattella toimivan NO-NOx-analysaattorin sekä näytteenottolinjan virhelähteisiin. Kosteuden sekä tuhkan vaikutusta typpioksidipitoisuuteen tutkitaan kokeellisesti. Tehokkaimmat typen oksidien muodostumista vähentävät menetelmät ovat palamislämpötilan alentaminen sekä palamisilman tuonninvaiheistaminen. Typpimonoksidia voidaan pelkistää syöttämällä palamistuotteiden joukkoon hiilivety- tai amiiniyhdisteitä. Laboratoriossa tehdyissä polttokokeissa todettiin typpioksidiemissioiden lisääntyvän öljyn raskaiden komponenttien määrän kasvaessa. Kalibrointikaasuilla tehdyissä kokeissa todettiin tuhkan hiilipitoisten yhdisteiden pelkistävän typen oksideja. Typpidioksidi pelkistyi myös kosteuden, kosteudenpoistajien ja näytteenottolinjan materiaalien vaikutuksesta. Kemiluminesenssiperiaatteella toimiva analysaattori havaittiin luotettavaksi savukaasujen typpimonoksidipitoisuuksia mitattaessa. Sen sijaan typpidioksidipitoisuuksien mittauksessa ovat virhemahdollisuudet suuret, koska typpidioksidi saattaa muuntua näytteenottolinjassa tai analysaattorissa. Normaaleissa raskasöljypolton savukaasumittauksissa on laite kuitenkin melko tarkka, koska yli 95 % typpioksidiemissiosta on yleensä typpimonoksidia. /Kir09