Jätteen rinnakkaispolton vuosiraportti

Transkriptio

1 Jätteen rinnakkaispolton vuosiraportti 2013

2 Sisällys 1 Johdanto Jätepolttoaineen määrä ja laatu... 2 Polttoaine... 2 Jätenumero... 2 Kuiva-aine %... 2 Määrä t/a REF I ja II , Jätteen rinnakkaispoltto Ilmapäästöjen tarkkailu ja laskenta Päästörajat Savukaasumittalaitteisto Mittalaitteen laadunvarmennus Päästöjen laskenta, raportointi ja tallentaminen Ilmapäästöjen määrä Jatkuvatoimisten mittausten tulokset ja vertailu luparajoihin Päästömittausten tulosten vertailu luparajoihin Ilmapäästöjen määrä Jätteet Yhteenveto... 12

3 Kuvat Kuvaotsikkoluettelon hakusanoja ei löytynyt.kuva 4. Hiukkaspitoisuuksien vuorokausikeskiarvot keskimäärin kuukaudessa. Kuva 5. Hiilimonoksidipitoisuuden vuorokausikeskiarvot keskimäärin kuukaudessa. Taulukot Taulukko 1. Jätepolttoaineiden käyttö vuonna Liitteet Liite 1. KPA kattilan päästömittaus , raskasmetalli - dioksiini - ja furaanipäästöt Liite 2. KPA kattilan päästö- ja QAL2-laadunvarmennusmittaukset

4 1 Johdanto Tämä raportti on ympäristölupapäätöksen nro 100/10/1 lupamääräyksen 16 mukainen vuosittain laadittava selvitys rinnakkaispolttolaitoksen toiminnasta. Raportissa esitetään yhteenveto merkittävimmistä käyttötarkkailun tuloksista ja ilmapäästöt verrattuna luparajoihin. Selvitys toimitetaan Pohjois-Karjalan ELY- keskukselle ja Lieksan kaupungin ympäristönsuojeluviranomaiselle koko tehtaan toimintaa koskevan vuosiraportoinnin yhteydessä, eli seuraavan vuoden helmikuun loppuun mennessä. Tämä vuosiraportti koskee vuoden 2013 toimintaa. 2 Jätepolttoaineen määrä ja laatu Pankaboard Oy:n 33 MW:n KPA- kattilassa poltettiin jätteeksi luokiteltavia kierrätyspolttoainetta (REF I ja II), jätepastaa sekä PE- ja PET- pitoisia kuitujätteitä rinnakkaispolttona yhdessä puuperäisten polttoaineiden ja turpeen kanssa (taulukko 1). Taulukko 1. Jätepolttoaineiden käyttö vuonna Polttoaine Jätenumero Kuiva-aine % Määrä t/a 2013 REF I ja II , ,7 Jätepasta ,0 PE- ja PET-jäte ,8 Yhteensä 5731,5 Jätepolttoaineiden kuukausittainen kokonaiskäyttömäärä on ollut enimmillään Syyskuussa, 541 tonnia joka vastaa 26 % kattilaan syötettävän polttoaineen kokonaisenergiasta. Jätepolttoaineiden keskimääräinen kuukausittainen kokonaismäärä ja osuus kattilaan syötettävän polttoaineen kokonaisenergiasta kuukausittain on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2. Jätepolttoaineiden käyttö ja energiaosuus kuukausittain Kuukausi MWh/yhteensä MWh/ref polttoaine t /ref polttoaine % ref, energiasta Tammikuu ,5 Helmikuu ,6 Maaliskuu ,4 Huhtikuu ,8 Toukokuu ,9 Kesäkuu ,2 Heinäkuu ,1 Elokuu ,0 Syyskuu ,1 Lokakuu ,0 Marraskuu ,0 Joulukuu ,6 Yhteensä / vuosi ,6 2

5 Kierrätyspolttoaineen toimittajia oli useita, pääsääntöisesti polttoaineet tulivat Itä-Suomen alueelta. 3 Jätteen rinnakkaispoltto Jätteen rinnakkaispoltto on ollut jaksottaista. Vuonna 2013 jätteen rinnakkaispoltto oli käynnissä 6505 tuntia, joka on 77 % kattilan kokonaiskäyntiajasta joka oli 8436 h. Ympäristöluvan mukaisen minimilämpötilan (850 C) saavuttaminen varmistetaan automaatiojärjestelmällä, joka pysäyttää vastaanottoaseman kierrätyspolttoainetta sisältävän kolakuljettimen tulipesän lämpötilan laskiessa alle 850 C:een. Jätteen syöttö kattilaan aloitetaan uudelleen vasta, kun riittävä polttolämpötila ja palamisen tasaisuus on saavutettu. Kierrätyspolttoaineen syöttö kattilaan keskeytetään myös tapauksissa joissa jokin ympäristöluvan päästöraja-arvo ylittyy. Kierrätyspolttoaineen syötön keskeytykset tallennetaan. Syötönkeskeytykset johtuvat päästörajan ylityksestä, matalasta palamislämpötilasta tai hallitusta kierrätyspolttoaineen lopettamisesta. Keskeytykset automaatiojärjestelmän toimesta vuonna 2013 aiheutuivat palamislämpötilan alhaisuudesta tai häkäpitoisuuden noususta. Talviaikana polttolämpötilasta johtuvat keskeytykset lisääntyvät koska biopolttoainejakeet ovat kosteampia. Lisäksi kattilan suurempi kuorma aiheuttaa polttoprosessiin jonkin verran levottomuutta, joka näkyy häkäpitoisuuden suurempina vaihteluina ja keskeytyksinä. Kesäaikana, etenkin elokuussa, keskeytyksiä aiheutti kartonkikoneiden katkojen aikana alhainen höyryntuoton tarve ja kattilan pieni kuorma. Yleisin syy keskeytykseen on liian alhainen tulipesän lämpötila. Kierrätyspolttoaineen polttoajat ja keskeytykset näkyvät taulukossa 3. Taulukko 3. Kierrätyspolttoaineen polttoajat ja keskeytykset Kuukausi Ref- polttoaika / h Muut polttoaineet / h Ref-keskeytykset / kpl/kk Tammikuu 408,0 336,0 35 Helmikuu 348,4 323,6 20 Maaliskuu 549,4 194,6 20 Huhtikuu 562,0 158,0 6 Toukokuu 689,5 54,5 10 Kesäkuu 457,6 108,4 11 Heinäkuu 716,2 27,8 14 Elokuu 528,7 215,3 30 Syyskuu 659,7 60,3 24 Lokakuu 698,2 45,8 10 Marraskuu 500,8 219,2 42 Joulukuu 386,8 187,2 40 Yhteensä / Vuosi Tyypillisiä ongelmatilanteita olivat polttoaineen syöttöhäiriöt, jotka vaikuttavat sekä palamislämpötilaan, että häkäpitoisuuteen. Näitä syöttöhäiriöitä ilmenee enemmän talvi- kuin kesäaikana. Syöttöhäiriöt johtuvat tyypillisesti polttoainesiilon tai syöttöruuvien osittaisesta jäätymisestä, jotka 3

6 usein aiheutuvat kosteista biopolttoaineista. Kierrätyspolttoaineista johtuvia syöttöhäiriöitä ilmenee, mikäli palakoko on jäänyt liian suureksi murskauksen yhteydessä. 4 Ilmapäästöjen tarkkailu ja laskenta 4.1 Päästörajat Ilmaan johdettavien päästöjen raja-arvot kuivassa savukaasussa 6 %:n happipitoisuudessa on esitetty taulukossa 4. Taulukko 4. Ilmapäästöjen raja-arvot kuivassa savukaasussa 6 %:n happipitoisuudessa. Epäpuhtaus Päästöraja mg/m 3 (n) Laskentatapa Typen oksidit, NO x (NO 2 :na) 450 Vuorokausikeskiarvo Hiukkaset 37 Vuorokausikeskiarvo Orgaaninen hiili (TOC) 60 Vuorokausikeskiarvo Hiilimonoksidi (CO) tunnin jakson keskiarvo Rikkidioksidi, SO Kertamittausten keskiarvo Suolahappo, HCl 15 Kertamittausten keskiarvo Fluorivety, HF 1,5 Kertamittausten keskiarvo Cd+Tl 0,075 Kertamittausten keskiarvo Hg 0,075 Kertamittausten keskiarvo Sb, As, Pb, Co, Cu, Mn, Ni, V 0,75 Kertamittausten keskiarvo Dioksiinit ja furaanit 0,15 Kertamittausten keskiarvo Ilmaan johdettavien päästöjen raja-arvot eivät ylity, jos yksikään vuorokausikeskiarvoista tai 97 % vuoden aikana mitatuista hiilimonoksidin minkä tahansa 24 tunnin jakson keskiarvoista ei ylitä raja-arvoa. Samoin yhdenkään metallien tai dioksiinien ja furaanien mittaustuloksen sekä rikkidioksidin, suolahapon ja fluorivedyn mittaustuloksen keskiarvo ei saa ylittää raja-arvoa. Lisäksi otetaan huomioon mittaustuloksen luotettavuusväli ja kokonaisepävarmuus. Vuorokaudessa saa hylätä enintään viisi puolen tunnin keskiarvoa ja vuodessa enintään kymmenen vuorokausikeskiarvoa mittausjärjestelmän toimintahäiriön tai huollon vuoksi, mikäli laitos toimii koko vuoden rinnakkaispolttolaitoksena. Jätepolttoaineiden polttoa ei saa missään olosuhteissa jatkaa keskeytymättä yli neljää tuntia, jos päästöjen mittaamiseen tarkoitetut laitteet ovat poissa käytöstä tai päästöjen raja-arvot ylittyvät. Tällaisten tilanteiden yhteenlaskettu kesto saa olla enintään 60 tuntia vuodessa, mikäli laitos toimii koko vuoden rinnakkaispolttolaitoksena. Muissa tapauksissa päästöraja-arvojen ylittymiselle sallittu vuosittainen enimmäisaika on suhteutettava laitoksen toimintaan rinnakkaispolttolaitoksena. 4

7 4.2 Savukaasumittalaitteisto Savukaasujen mittalaitteena on kotimainen Gasmet II järjestelmä, jolla on TÜV BlmSchV ja MCERTS hyväksyntä ja järjestelmä täyttää CEN, EN14181 vaatimukset (QAL1, QAL2 ja QAL3). Kaasumaiset yhdisteet, NOx, TOC, CO ja O 2, mitataan FTIR- tekniikalla Gasmet CEM II - laitteilla. FTIR:n avulla voidaan määrittää yhdellä analysaattorilla jatkuvatoimisesti useita yhdisteitä samanaikaisesti. Mittauksen tuloksena on spektri, josta voidaan määrittää kvalitatiivisesti, mitä komponentteja näytekaasussa esiintyy. Analysointi tapahtuu kosteista kaasuista. Mittalaitteen näytteenotin sijaitsee savukaasupuhaltimen jälkeisessä kanavassa vanhan kattilahuoneen puolella ja analysaattori sijaitsee vanhassa kattilahuoneessa. Laite mittaa savukaasunäytteen 600 kertaa minuutissa ja laskee näiden tulosten keskiarvon. Hiukkaset mitataan pölymittari DURG D-R 800 SYS-V8E laitteella. Mittaustekniikka perustuu valonsirontaan, jonka valonlähteenä toimii laservalo. Hiukkasmittauksen näytteenotin sijaitsee sähkösuodattimen jälkeisessä savukanavassa (samalla tasolla kuin sulkusyöttimet) ja analysaattori vanhassa kattilahuoneessa. Pölymittarin mittaustieto siirtyy kerran minuutissa XD- järjestelmään. 4.3 Mittalaitteen laadunvarmennus Ympäristöluvan lupamääräyksen 6 mukaan mittausjärjestelmän luotettavuus ja tulosten taso on tarkistettava rinnakkaismittauksin ainakin kerran vuodessa. Vuoden 2013 QAL2-laadunvarmennusmittaukset suoritettiin Nab Labs Oy:n toimesta. QAL2-laadunvarmennusmittausten perusteella laitoksen jatkuvatoimiset mittalaitteet täyttävät asetetut vaatimukset ja mittaustulokset ovat yhtenevät Nab Labsin mittaustulosten kanssa. Vuoden 2011 QAL2-laadunvarmennusmittauksissa asetetut kalibrointifunktiot eivät vaatineet muutoksia, vaan pysyivät ennallaan. QAL2-laskennan perusteella määritetyt kalibrointifunktiot ja kalibrointifunktioiden voimassaoloalueet on esitetty taulukossa 5. Mittausraportti kokonaisuudessaan on liitteenä 2. Taulukko 5. QAL2-kalibrointifunktiot. Mitattava komponentti Kulmakerroin β Vakio α TOC 3,69-1,58 mg/m 3 N, kostea Kalibrointifunktion voimassaoloalue (mg/m 3 N, 6 % O 2 ) 0 18 NO x 0,952 0 mg/m 3 N, kostea CO 1,01 0,141 mg/m 3 N, kostea Hiukkaset 1,87 0 mg/m 3 N, tositilassa

8 APUSUUREET kompo- Mitattava nentti Kulmakerroin β Vakio α Kalibrointifunktion voimassaoloalue (mg/m 3 N, 6 % O 2 ) O2 1,07 0% 0-10 % lämpötila 0,99 0 C C kosteus 1,06 0% 0-27 % paine 0,99 0 mbar mbar Kaikki jatkuvatoimisen päästömittalaitteen mittaamat arvot muunnetaan kalibrointifunktion avulla: c i, kal =α+β c i, missä c i, kal α β c i on kalibroitu pitoisuus on kalibrointifunktion vakio on kalibrointifunktion korjauskerroin on mittalaitteesta saatava kalibroimaton pitoisuus. Kalibrointifunktiota käytetään, mikäli mittaustulos on kalibrointifunktion voimassaoloalueella, muussa tapauksessa käytetään suoraan mittalaitteen antamaan tulosta. Mittausjärjestelmän toimintahäiriön tai huollon vuoksi ei hylätty yhtään puolen tunnin keskiarvoa vuorokaudessa tai vuorokausikeskiarvoa vuoden 2013 aikana. Mittausjärjestelmälle tehtiin määräaikaishuolto, mutta sen aikana poltettiin tavanomaisia polttoaineita. 4.4 Päästöjen laskenta, raportointi ja tallentaminen Päästölaskenta Jatkuvatoimisten pitoisuusmittalaitteiden mittaustulos siirtyy kerran minuutissa tehtaan XD- prosessin ohjausjärjestelmään, jossa mittaustulokset kerrotaan kalibrointifunktiolla ja redusoidaan kuivaksi kaasuksi 6 %:n happitasoon. Hiukkasmittauksen tulos muunnetaan lisäksi normaalitilaan ennen happi- ja kosteusredusointia. Saaduista hetkellisistä pitoisuusarvoista lasketaan kerran 10 minuutissa 24 tunnin keskiarvo. Näiden mitattujen parametrien osalta lasketaan liukuva vuorokausikeskiarvo. Vuorokausiarvojen laskentaan otetaan mukaan kaikki sellaiset vuorokaudet jolloin on edes osin poltettu jätettä, mutta ei ylös- ja alasajovaiheen päästömittaustuloksia. Päästölaskenta XD- järjestelmässä suoritetaan VTT Päästömittausten käsikirjan mukaisesti. 6

9 Raja-arvoon verrattava päästöpitoisuus saadaan vähentämällä kuivasta 6 % happipitoisuuteen redusoidusta päästöstä kokonaisepävarmuus. Tietojen raportointi ja tallentaminen XD- järjestelmästä tiedot siirretään tehtaan raportointijärjestelmään (TIPS). Raportointijärjestelmässä lasketaan minuuttikeskiarvoista puolen tunnin keskiarvoja, sekä tallennetaan vuorokausikeskiarvot. TIPSiin arkistoidaan myös polttolämpötila, savukaasun lämpötila, paine ja kosteus sekä tieto, milloin REFin poltto on ollut käynnissä. Mitatut päästömittaustulokset tallentuvat kahteen paikkaan. Gasmet järjestelmän keskusyksikön kovalevyille (2 kpl), joille tieto pakataan tietyin välein. Laitteen kovalevyille mahtuu noin kymmenen vuoden mittaustietokanta. XD- ohjausjärjestelmän tietokanta tallentuu tehtaan TIPS- tietojärjestelmään. Jätteen rinnakkaispolton päästöjen valvonta- ja raportointijärjestelmän periaate on esitetty seuraavassa kuvassa. Kuva 1. Periaatekuva päästöjen valvonta- ja raportointijärjestelmästä. 7

10 5 Ilmapäästöjen määrä 5.1 Jatkuvatoimisten mittausten tulokset ja vertailu luparajoihin Jätteen rinnakkaispolton aikana jatkuvatoimisilla mittalaitteilla mitatuista pitoisuuksista lasketut vuorokausikeskiarvot on esitetty kuvissa 2 5. Kuvissa on esitetty myös luparajoihin verrattavat pitoisuudet, joista on ympäristöluvan mukaisesti vähennetty 95 % luottamusvälin arvot (CO:lle 10 %, NO x :ille 20 %, TOC:lle 30 % ja hiukkasille 30 % päästöraja-arvosta). Luparajojen ylityksiä ei ollut vuonna Vuorokausikeskiarvo lasketaan liukuvana vuorokausikeskiarvona tunnin välein, joten vuorokausikeskiarvoa kuvaavia pylväitä on yksi/tunti. Kyseinen liukuvaan vuorokausikeskiarvoon perustuva laskentatapa on hiilimonoksidin osalta ollut käytössä alkaen. Siihen saakka häkäpitoisuus laskettiin 24 tunnin jakson keskiarvona klo väliseltä ajalta. Kuva 2. Typenoksidipitoisuuksien vuorokausikeskiarvot vuonna

11 Kuva 3. TOC-pitoisuuksien vuorokausikeskiarvot vuonna Kuva 4. Hiukkaspitoisuuksien vuorokausikeskiarvot vuonna

12 Kuva 5. Mitattujen häkäpitoisuuksien 24 tunnin jakson keskiarvot ja alkaen liukuvat vuorokausikeskiarvot vuonna tunnin jakson keskiarvossa yksi pylväs tarkoittaa yhden tunnin keskiarvokertymää kyseisessä 24 tunnin jaksossa. Varsinainen luparajaan verrattava häkäpitoisuuden 24 tunnin jakson keskiarvo (laskettu klo 6) ei ylittänyt kertaakaan lupaehtoa vuonna TIPS-järjestelmästä poimituista vuorokausikeskiarvoista on laskettu kuukausikeskiarvot taulukkoon 6. Keskiarvojen laskennassa on huomioitu ainoastaan jätteen rinnakkaispolton aikana tallentuneet päästöarvot. Taulukko 6. Jatkuvatoimisten pitoisuusmittausten perusteella määritetyt vuorokausikeskiarvot mg/m 3 n 6 % O 2 keskimäärin kuukaudessa jätteen rinnakkaispolton aikana. Kuukausi CO NOx TOC Hiukkaset Tammikuu 118,5 264,9 8,5 2,8 Helmikuu 83,7 248,9 5,9 4,3 Maaliskuu 125,7 246,3 7,5 3,3 Huhtikuu 81,6 241,2 5,4 2,9 Toukokuu 36,1 262,4 2,9 2,5 Kesäkuu 37,7 282,2 2,0 3,0 Heinäkuu 30,9 292,9 1,8 2,0 Elokuu 56,5 290,6 1,5 2,3 Syyskuu 51,1 261,7 3,5 3,9 Lokakuu 86,9 246,0 8,7 6,1 Marraskuu 81,9 254,2 7,8 3,8 Joulukuu 81,8 239,8 6,9 10,3 Luparaja

13 5.2 Päästömittausten tulosten vertailu luparajoihin Ympäristöluvan mukaan raskasmetallipäästöt sekä dioksiini- ja furaanipäästöt tulee mitata kahdesti vuodessa ja rikkidioksidi-, suolahappo- ja fluorivetypäästöt kerran vuodessa. Vuoden 2013 päästömittaukset suoritettiin ja Nablabs Oy:n toimesta. Syyskuun mittausten yhteydessä tehtiin myös laadunvarmennusmittaukset jatkuvatoimisille mittalaitteille. Päästömittausten tulokset on esitetty seuraavassa taulukossa. Mittaustulokset olivat huomattavasti alle päästörajojen, eikä mittausten epävarmuuksia ja luottamusvälin arvoja ole vähennetty mittaustuloksista. Päästömittausraportti kokonaisuudessaan on liitteenä 1. Taulukko 7. Päästömittausten tulokset. Epäpuhtaus Yksikkö Mitattu pitoisuus, red 6 % O 2 Päästöraja Mittauspäivämäärä REF-osuus % Rikkidioksidi, SO 2 mg/m 3 n - <3 270 Suolahappo, HCl mg/m 3 n - <1 15 Fluorivety, HF mg/m 3 n - <0,2 1,5 Cd+Tl mg/m 3 n 0,0006 0,011 0,075 Hg mg/m 3 n 0,001 0,0002 0,075 Sb, As, Pb, Co, Cu, Mn, Ni, V mg/m 3 n 0,16 0,09 0,75 Dioksiinit ja furaanit ng/m 3 n 0,009 0,006 0, Ilmapäästöjen määrä Jatkuvatoimisten pitoisuusmittausten ja päästömittausten perusteella määritetyt REF-polton aiheuttamat kokonaispäästöt vuonna 2013 on esitetty taulukossa 8. Päästömäärät on laskettu mitatun pitoisuuden (mg/m 3 n), päästömittausten aikana määritetyn savukaasumäärän (m 3 n/s) ja jätteen rinnakkaispolton keston perusteella. Taulukko 8. Jätteen rinnakkaispolton kokonaispäästömäärä vuonna Päästö Yksikkö Määrä vuonna 2013 CO kg/a NO x kg/a TOC kg/a Hiukkaset kg/a 801 SO 2 kg/a 320 HCl kg/a 107 HF kg/a 21 Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V kg/a 19 Hg g/a 43 Cd+Tl g/a 2344 Dioksiinit ja furaanit g/a 0,001 11

14 6 Jätteet Vuonna 2013 jätteen rinnakkaispoltossa syntyneiden jätteiden määrät ovat taulukossa 9. Taulukko 9. Rinnakkaispolton jätteet. Jätelaji Jätenumero Määrä v t/a Lentotuhka Petihiekka Rautametalli Rinnakkaispoltossa syntyvän lentotuhkan ja petihiekan haitta-aineiden liukoisuus selvitettiin kokoomanäytteestä joka oli kerätty Huhtikuu- Heinäkuu välisenä aikana Tulosten perusteella petihiekka soveltuu tavanomaisen jätteen kaatopaikalle. Lentotuhkassa seleenin liukoisuus on aavistuksen raja-arvon yläpuolella, mutta laboratorion laadunvalvontaa varten tehdyssä uusintanäytteessä kyseinen tulos on lähes nolla. Tämän perusteella myös lentotuhkan voi tulkita soveltuvan tavanomaisen jätteen kaatopaikalle. Vuoden 2013 pohjahiekan ja lentotuhkananalyysitulokset ovat Ympäristönsuojelun vuosiraportissa, liite 2. 7 Yhteenveto Vuonna 2013 voimalaitos toimi rinnakkaispolttolaitoksena 6056 tuntia. Tänä aikana poltettiin REF- kierrätyspolttoainetta 5726 tonnia, joka on energiana MWh. Tämä vastaa noin 17 % voimalaitoksella tuotetusta kokonaisenergiamäärästä. 12