Paloprosessit

Paloprosessit ovat prosesseja, joissa polttoaine reagoi hapen kanssa vapauttaen lämpöä. Niitä esiintyy muun muassa voimalaitoksissa, teollisuuspolttimissa, liikennekoneissa sekä jätteenpoltossa. Palaminen voi tapahtua sekä kaasumaisena että kiinteänä tai nestemäisenä polttoaineena, ja prosesseja voidaan tehostaa katalyytillisillä ratkaisuilla tai esilämmityksellä.

Palamisen keskeisiä vaiheita ovat sytytys, palavan seoksen leviäminen ja palamisvyöhykkeiden muodostuminen sekä lämpö- ja massansiirto. Tuloksena syntyy yleensä hiilidioksidia ja vesihöyry, mutta pienempiä määriä voivat olla typenoksidit, hiukkaset ja monet muut päästöt riippuen polttoaineesta ja prosessin olosuhteista.

Paloprosessit voidaan luokitella usealla tavalla. Yleisesti erotetaan homogeeninen palaminen (kaasukset palamisessa) ja heterogeeninen palaminen (kiinteän tai nestemäisen polttoaineen palaminen pinnalla). Katalyyttinen palaminen nopeuttaa reaktioita. Palamisen esilämpö, pyrolyysi ja gasifikaatio voivat olla yhteydessä toisiinsa ja toimia energian tuotannon vaiheina.

Sovellukset ja vaikutukset ovat laajoja: tärkeimpiä ovat sähkön ja lämmön tuotanto suurissa voimalaitoksissa, teollisuuspolttimet sekä jätteenpolttolaitokset. Palamisen tehokkuutta ja päästöjä seurataan ja hallitaan säätämällä ilman ja polttoaineen suhdetta, palamisen lämpötilaa sekä hyödyntämällä pakokaasujen kierrätystä tai päästöjen vähentämistekniikoita kuten NOx- ja SOx-puhdistusta sekä hiukkaspoistoa.

Turvallisuus ja sääntely ovat keskeisiä. Paloprosessit voivat muodostaa räjähdys- ja palovaaraan liittyviä riskitilanteita, ja prosesseja sekä laitteita suunnitellaan luotettavalla mittaus- ja valvontajärjestelmällä sekä liekkien seurannalla, hapettumistasojen mittauksella ja pakokaasujen puhdistuksella. Tutkimus ja kehitys keskittyvät palamisen dynamiikan ymmärtämiseen sekä energiatehokkuuden ja päästöjen vähentämisen parantamiseen.