Puun poltto

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Mikä mahtaisi olla eri puulajien sekoitussuhde ja palamislämpötila, jossa optimaalinen hyötysuhde saavutettaisiin?
Olen huomannut, että koivu palaa nopeasti ja kuumasti, haapa hitaasti paljon vähemmän lämpöä antaen jne.
Korkeissa lämpötiloissa puun poltto ei anna savua, syntyykö muuta kaasusaastetta ja jos, niin onko se terveydelle vaarallista.
Uskoakseni esimerkiksi keraamisilla kattiloilla ja palotapahtumaa kiihdyttävillä rakenteilla puusta voitaisiin saada ulos varsin kilpailukykyistä energiaa.

Sivut

Kommentit (258)

Hamppu
Seuraa 
Viestejä1145
Liittynyt16.3.2005

Pelkkä koivu on paras. Palonopeutta säädetään rajoittamalla tulen ilmansaantia. Tehokkaissa polttouuneissa on keraaminen jälkipolttotila jonne syötetään palokaasujen sekaan raitista ilmaa. Lämpötila nousee yli 900ºC, jossa syttyy loputkin palavat kaasut.

Vierailija
Hamppu
Pelkkä koivu on paras. Palonopeutta säädetään rajoittamalla tulen ilmansaantia. Tehokkaissa polttouuneissa on keraaminen jälkipolttotila jonne syötetään palokaasujen sekaan raitista ilmaa. Lämpötila nousee yli 900ºC, jossa syttyy loputkin palavat kaasut.

Ja jos hienoinen tarkennus sallitaan, niin palonopeutta säädetään ensiöilmaa rajoittamalla. Kun arinan läpi tulevaa ilmavirtaa rajoitetaan, niin hiilipeti jäähtyy ja samalla puun kaasuuntuminenkin hidastuu. Toisioilmaakin voidaan rajoittaa, mutta vasta sitten kun kaasujenmuodostus alkaa hidastua.

Ja mitä hyötysuhteisiin tulee, niin eiköhän hyötysuhde ole enemmänkin riippuvainen kattilan ominaisuuksista ja säädöistä kuin polttoaineesta. Ja jos nyt jokin puulaji palaakin hieman "vähemmän lämpöä antaen", niin täytyy ottaa huomioon että kaikki on suhteellista, jos arinalle saa aikaan reilun hiilipedin, niin hiilten sisällä voi lämpötila nousta lähelle raudan sulamispistetta jonnekin 1500 asteen tienoille, esilämmitetyllä ilmalla lämpötila nousee sitten helposti tuosta ylikin, ja näinhän sitä rautaa sulatetaankin masuuneissa. Ja mitä kuumempi hiilipeti, sitä nopeammin päällä oleva polttoaine kaasuuntuu, ja sitä suurempi on saatava teho. Ja jos nyt joku puulaji kehittääkin paremman tehon, niin väliäkö tuolla kun puiden polttamisessa hetkellinen teho ei muutenkaan ole se ongelma, vaan ongelma on pikemminkin siinä miten se suuri hetkellinen teho saataisiin hyödynnettyä haaskaamatta sitä.

Tosin reilu hiilipeti ja nopeasti kaasuuntuva puu voi olla ongelmallinen yhdistelmä joillekin tulisijoille, nimittäin jos toisioilmasyöttö on puutteellinen, niin ilmaa ei välttämättä riitä kaiken kaasun polttamiseen, jolloin syntyykin nokea ja häkää yms. Mutta mikäli ensiöilmaa voidaan rajoittaa, ja toisioilmaa voidaan syöttää riittävästi, niin tämän ei pitäisi olla ongelma, pikemminkin päinvastoin. Tietääkseni optimaaliset suhteet ensiö- ja toisioilmalle ovat noin 20/80 %, eli arinalle pitäisi syöttää vain sen verran ilmaa että hiilet pysyvät hehkuvina, eikä niin että kaikki nyrkkiä pienemmät kappaleet nousevat irti arinalta. Sitä en tiedä onko kukaan tutkinut arinavedon vaikutusta pienhiukkaspäästöihin, mutta itse olen ainakin nähnyt miten arinaveto heittää tuhkaa ylöspäin, joten maalaisjärjellä voisi kuvitella että se ei ainakaan hiukkaspäästöjä vähennä. Mutta se että vähenevätkö pienhiukkaspäästöt jos ensiö/toisioilmasuhteet säätää 20/80 suhteille, niin sitä en osaa sanoa, sillä pienhiukkaset saattavat olla yksinkertaisesti liian kevyitä pudotakseen pienessäkin vedossa alaspäin, mutta varmaa on että ainakin nuohoojalla on vähemmän lapioitavaa jos arinaveto ei vedä ihan kaikkea suoraan piippuun.

Lisäksi reilu arinaveto lisää myös typpioksidipäästöjä, sillä niitähän muodostuu kun happea on reilusti ja lämpötila yli 1000 astetta, ja tuo on aika hyvä kuvaus tilanteesta arinan päällä kun arinaveto on reilu ja suurin osa syötettävästä ilmasta tulee sitä kautta.

Vierailija

Nimimerkki Unterseeboot käsittelee aihetta monipuolisesti.
Kiinnostaa vielä, voitaisiinko palamiskaasujen loppupoistumasta (piipusta tai pakoputkesta ulkoilmaan pääsevästä ainevalikoimasta) poistaa suodattamalla loput haitalliset jäämät?
Miten paljon suodattaminen maksaisi eli miten suuri sen osuus olisi kustannuksista?

Vierailija

Mitähän tuo yksikkö kW/h mahtaa tarkoittaa, kun käsitykseni mukaan W(atti) on tehon yksikkö ja se jaettuna ajalla tarkoittanee tehon muutosta ajan muutoksen suhteen jolloin luvun täytynee kuvata laitteen likaantumista käytössä?

Vierailija

kW/h= kWh

kWh eli kilowattitunti
Energian mittayksikkö. Laite, jonka tehontarve on yksi kilowatti, kuluttaa tunnin aikana yhden kilowattitunnin verran energiaa. 1 000 kWh = 1 MWh (megawattitunti). 1 000 MWh = 1 GWh (gigawattituntia).

Näsäviisas...

Vierailija

toi savukaasujuttu oli mielenkiintoinen projekti. Olin yllättynyt, kun koeajoissa savukaasusta saatava energiamäärä oli ennakoitua suurempi.

Tuo kondensoimis-idea ei ole ihan uusi, sillä jo kauan aikaa sitten on rakennettu kondensoivia kattiloita. Siinä hyödynnetään polttoaineessa olevan (vapautuva) ja palotapahtumasta tulevan vesihöyryn energiasisältö muuttamalla sen olomuoto (tiivistyminen)

Yhdestä litrasta öljyä tulee lähes yksi litra vettä palotapahtumassa ja tiivistymisessä.

Muutama noita piippuja on jo tilattu/myyty

Soveltuu parhaiten uudisrakennuksiin, mutta voidaan asentaa myös valmiiseen taloon. Tällöin piippu joko "pudotetaan" katon läpi pannuhuoneeseen, tai asennetaan talon viereen pystyyn.

Käytännössä jos omakotitalo kuluttaa 2000 litraa pö:ä/vuosi , kulutus alenee 1600-1700 paikkeille tällä piipulla. Puunpoltossa kattilahyötysuhteet ovat huonompia, ja lisäenergian saanti paranee.
Pelletillä merkittävä pienhiukkasongelma vähenee oleellisesti. (pelletin vaiva on hiukkaspäästöt. tällä hetkellä öljy palaa kaikkein puhtaiten)

Vierailija

Käsittääkseni eri puulajien välillä ei ole suuriakaan eroja jos tarkastellaan energiasisältöä painoyksikköä kohti. Koivun sisältämä suuri energiamäärä perustuukin puun tiiviyteen eli se tarjoaa kyllä paljon energiaa tilavuusyksikköä kohti mutta painoyksikköä kohden se ei ole muita puulajeja kummenpi. Koivusta vaan on jotenkin muodostunut polttopuiden "kuningaslaji" osittain ilman mitään katetta.

Jos etsitään taloudellisinta puulajia noin yksityiskäyttöön niin koivu se ei ainakaan ole (siis jos puu ostetaan). Saman energiamäärän saa varmasti halvemmalla jos ei osta ylihintaisia koivupilkkeitä vaan "tyytyy" esimerkiksi sekapuihin. Tämä johtuu yksinkertaisesti siitä että monet ihmiset pitävät koivua ihmeaineena ja kova kysyntä on nostanut hinnat tasolle joka ei vastaa enää niiden sisältämän energian arvoa. Koivua kannatta ostaa siinä tapauksessa että säilytystila on rajoittava tekijä, koska koivupilkkeissä energian saa tiiviivvä muodossa.

Jos haetaan optimaalista puulajia painoyksikön energiasisällön mukaan niin käsittääkseeni havupuut hakkaavaat lehtipuut. Tämä johtuu kait pihkan ja hartsien yms. palamisesta. Erot eivät kuitenkaan ole muistaakseni kovin isoja.

Jos taas tarkoituksena on saada mahdollisimman paljon energiaa/tilavuusyksikkö niin koivu on suurissa määrissä ja suomen olosuhteissa ykkönen. Ns. jalot lehtipuut kuten esimerkiksi tammi hakkaa
kyllä koivun ihan reippaasti, mutta niiden saatavuus vaan on kovin rajallista eli lähinnä teoreettista.

Vierailija

Puun kovuusaste (kasvunopeus) määrää polttopuun lämpöarvon/hyötysuhteen. Lisäksi:
Mikä on kuiva puu?
Puu koostu seuraavista aineista:
• 50% puhdasta hiiltä
• 41% happea
• 6% vetyä
•muutamia muita aneita jotka eivät vaikuta palamiseen

Analysoidaan puun lämpöarvo:
• 67% lämmöstä tulee puun sisältämästä hiilestä
• 33% lämmöstä tulee puun sisältämästä vedystä
• 0% lämmöstä tulee puun sisältämästä hapesta
Puun sisältämä vety on se ainesosa joka palaa tavanomaisessa puunpoltossa.
Jotta hiili saataisiin palamaan, tarvitaan korkeata lämpötilaa. Voit kokeilla ilmiötä sytyttämällä tulitikun. Kun rikki syttyy ja kuumentaa tulitikussa oleva vetyä palaa tulitikun puuaineen erilaiset helposti syttyvät hiilivedyt tyypillisellä kirkkaankeltaisella liekillä. Musta pätkä jonka puhallat sammuksiin ettei sormet palaa on puhdasta hiiltä. Miksei se hiili syttynyt? Sen takia että lämpötila ei koskaan saavuttanut 800 °C.
Hiilen syttymislämpötila on 800 °C joten polton on tapahduttava kahdessa jaksossa (vaiheessa) näin:
Ensimmäisessä vaiheessa hiileen sekoittuu happea josta muodostuu hiilimonoksidi = CO (eli häkä). Häkä on se energiapitoinen kaasu jota me ikävä kyllä päästetään savupiipusta ulos näkyvänä savuna tavanomaisen puupolton yhteydessä.
Tämän ensimmäisen polttovaiheen jälkeen on 28 % puun energiasta muutettu lämmöksi.
Hiilimonoksidi on palaava kaasu joka tarvitsee 850 °C palaakseen. Polttoprosessiin lisätään happea (= ilmaa).
Toisessa vaiheessa syttyy hiilimonoksidi (CO) palaen lisäilmasyötön (happi = O2) avulla muuttuen hiilidioksiidiksi (= CO2), jolloin puun jäljellä oleva 72 % kokonaisenergiamäärä muuttuu lämmöksi.
Oikein suunnitellussa puunpolttopolttimessa ensiöilma syötetään puiden alle, ja kutsutaan "vedoksi" (Onko nyt hyvä veto?) = polttoilma. Tämän vuoksi vanha tuhka pitää aina poistaa.
Tämän ensiöilman lisäksi syötetään tähän puupolttimeen toinen ilma liekkien yläpuolelle = toisioilma. Toisioilma kuuluu olla esilämmitettynä. "Toisioilma" joka polttaa puukaasut kutsutaan "lisäilmaksi.
Lisäilma antaa sinulle mahdollisuuden lisätä palotapahtuman lämpötilaa yli 850 °C jotta pystyt polttamaan CO-kaasut. Tällä tavalla polttaen saat talteen loput 72% puun lämpöenergiasta.

Vierailija

Saanko lainata kirjoituksianne Monogrammi-lehteen?

Olen kotimaisen biopolttoaineen, kuten puun käytön kannattaja ja siinä ominaisuudessa haluaisin pistää sanaa kiertämään, jotta tutkimusta ja laitekehittelyä sekä valmistusta innostettaisiin nykyista enemmän.
Ymmärrän kyllä ettei esimerkiksi verottaja ole yhtä innostunut puun poltosta kuin minä.

Vierailija

Minun puolesta ok. Laitoin sinulle sähköpostia.

Puun poltto on oikeastaan aika tarkka juttu.

Ihanteellinen lämpötila on 820 - 980° C. Kaikki kaasut palavat tehokkaasti eikä typpioksidejä pääse muodostumaan. Siis mielellään ei poltettaisi yli 980° C, jos halutaan säästää ilmakehää.

Tuolla ihan käypästä matskua.

http://www.tulisijaopas.com/polttopuu.htm

Vierailija

Kiitos!

Mielestäni omavaraisuus ei voi olla pahasti väärin. Jos puuta on käytettävissä ja energiaa tarvitaan, niin ainakin jossakin mitassa pitäisi olla mahdollista saada käyttää kotimaista raaka-ainetta esimerkiksi lämmön kehittämiseen.

Vierailija
Pentti Naumanen
Saanko lainata kirjoituksianne Monogrammi-lehteen?

Olen kotimaisen biopolttoaineen, kuten puun käytön kannattaja ja siinä ominaisuudessa haluaisin pistää sanaa kiertämään, jotta tutkimusta ja laitekehittelyä sekä valmistusta innostettaisiin nykyista enemmän.
Ymmärrän kyllä ettei esimerkiksi verottaja ole yhtä innostunut puun poltosta kuin minä.

En suosittele, ennenkuin tarkistat asiavirheet.

Hiilimonoksidi ei ole näkyvää savua. Savupiipusta tuleva savu on pienhiukkasia ja tiivistynyttä vesihöyryä, joka tulee mm. vedyn palaessa ja puun (sekä myös uunin vetämän ilman) kosteudesta. Hiilimonoksidi on väritöntä, hajutonta ja mautonta kaasua.

Palaminen ei ole pelkästään se, mikä näkyy liekkinä. Liekki on kuumentunutta kaasua joka tämän takia säteilee valoa - samaan tapaan kuin kuuma rauta. Liekkinä näkyvä osa on nimenomaan palavaa vetyä ja hiilimonoksidia. Kuuman hiilidioksidin säteilyspektri menee infrapunan puolelle ja sitä ei silmällä näe.

Palamista tapahtuu myös suoraan puun pinnassa, kuten grillihiilissä jossa palaminen tapahtuu lähes ilman liekkiä. Tällöin tarjolla on oltava riittävästi happea. Jos happea ei ole tarpeeksi, palaminen loppuu C + O => CO + energiaa vaiheeseen. Häkäpönttöauto toimii tällä periaatteella.

Hiili kaasuuntuu 800 asteessa, jolloin hiilimonoksidin ja näkyvän liekin muodostuminen on mahdollista, mutta palamista tapahtuu jo paljon ennen. Happi yhtyy hiileen suoraan myös puun pinnassa, jolloin tarvittava lämpötila ei ole aivan yhtä korkea. Kun palamisreaktio on käynnistynyt, lämpötila nousee paikalllisesti hyvin nopeasti yli kaasuuntumislämpötilan, koska hiili on huono lämmönjohde.

Vierailija

? Eiköhän toimittaja osaa työnsä tehdä. Lähinnä tässä oli käsittääkseni kunnioitus kirjoittajaa kohtaan, jotta ei lainailla ihan ominpäin juttuja minne sattuu.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat