Aila Puttonen

1
4 Typenoksidipäästöjen muodostuminen

• Typenoksideja muodostuu kolmella eri mekanismilla
• Terminen
• Nopea (prompt)
• Polttoainetyppi
• Lämpötilan vaikutus
• Eri muodostumismekanismien tuottama NO-määrä
  riippuu lämpötilasta
• Lämpötilan noustessa muodostuu tärkeimmäksi
  mekanismiksi terminen NO

Kuva 6. NOx-muodostuminen lämpötilan funktiona.
Lähde Oksanen (1995). Muokattu.
2
Typenoksidipäästöjen muodostuminen

• Terminen NO
• muodostuu korkeassa lämpötilassa
• edellyttää riittävän pitkää viipymäaikaa
  palotilassa
• muodostuu ilman molekulaaritypestä
• Korkeassa lämpötilassa muodostuu
  happiradikaaleja, jotka reagoivat typen
• kanssa ? syntyy typpiradikaaleja, jotka jatkavat
  reaktiota
• O. N2 ? NO N.
• N. O2 ? NO O. reaktio jatkuu alusta
• Ali-ilmaisessa tilassa hapen sijasta
  hydroksyyliradikaalit (.OH) reagoivat typen
• kanssa muodostaen NO.
• Nopea NO
• muodostuu ali-ilmaisilla kuumilla (gt1800 K)
  vyöhykkeillä
• hiilivetyradikaalit aiheuttavat reaktiot
• muodostuminen loppuu heti, kun hiilivetyradikaalie
  n muodostuminen loppuu

3
Typenoksidipäästöjen muodostuminen

• Polttoaine NO
• - polttoaineen haihtumattoman osan typen reaktiot
  eivät riipu olosuhteista
• 40 typestä muodostaa NO
• 60 typestä muodostaa N2
• - polttoaineen haihtuvan osan typpi reagoi
• hapettavissa olosuhteissa muodostuu NO
• pelkistävissä, ali-ilmaisissa oloissa muodostuu
  typpikaasua, N2
• typpi lähinnä syaanivetynä (HCN) tai ammoniakkina
  (NH3)
• reaktiot monivaiheisia lopuksi atomaarinen typpi
  reagoi

hapettavat olosuhteet
HCN
NO
NHi
N.
pelkistävät olosuhteet
NH3
Kuva 7. Polttoaineen haihtuvan osan typen
reaktiot pelkistettynä
4
Typenoksidien vähentäminen

• Typenoksidien muodostumista voidaan vähentää
  merkittävästi
• alentamalla palamisen lämpötilaa
• vähentämällä happimäärää
• järjestämällä hyvä sekoittuminen lämpötila
  tasoittuu palotilan eri osissa
• lyhentämällä viipymäaikaa palotilassa
• Vähentämismenetelmiä käytettäessä on huomioitava,
  ettei samalla aiheuteta
• epätäydellistä palamista, joka aiheutuu
• alhaisesta happipitoisuudesta
• alhaisesta lämpötilasta
• liian lyhyestä viipymäajasta palotilassa

5
Typenoksidien vähentäminen

• Vaiheistettu poltto
• lähinnä suurissa polttolaitoksissa käytetty
  menetelmä
• myös puun pienpolttoon sopivissa uuneissa
  pyritään vaiheistettuun ilman syöttöön
• aluksi palaminen ali-ilmaisissa olosuhteissa
  epätäydellistä ? syntyy
• häkää (CO)
• palamattomia hiilivetyjä (HC)
• rikin pelkistyneitä yhdisteitä (COS ja NH3)
• hiukkasia
• myöhemmin happea syötetään lisää ? palaminen
  täydelliseksi
• NO muodostuu jonkin verran
• epätäydellisen palamisen tuotteet palavat
  täydellisesti

Savukaasuihin voidaan myös ruiskuttaa ammoniakkia
(NH3) ? NO vähenee
Kuva 8. Ammoniakin ja typenoksidien reaktio.
Animaatio.
6
Kuva 9. Kaavamainen esitys vaiheistetusta
poltosta ja ammoniakin ruiskutuksesta
savukaasuihin sekä päästöistä. Animaatio.
7
Lähteitä

• Flagan, Richard ja Seinfeld John (1988).
  Fundamentals of Air Pollution
• Engineering.Prentice Hall Inc., New Jersey.
• Iisa Kristiina (1991). Rikki- ja typpiyhdisteiden
  muodostuminen poltossa. Åbo
• Akademi, Turku.
• Kilpinen Pia (1995). Typen oksidien muodostuminen
  ja hajoaminen. Teoksessa Raiko Risto (toim.),
• Poltto ja palaminen. Teknillisten tieteitten
  akatemia. Jyväskylä, 239-276
• Oksanen Antti (1995). Kaasun ja öljyn palaminen.
  Teoksessa Raiko Risto (toim.), Poltto ja
  palaminen.
• Teknillisten tieteitten akatemia. Jyväskylä,
  109-138