Pellettien pienpolton haasteet TUOTEPÄÄLLIKKÖ HEIKKI ORAVAINEN VTT EXPERT SERVICES OY

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Pellettien pienpolton haasteet TUOTEPÄÄLLIKKÖ HEIKKI ORAVAINEN VTT EXPERT SERVICES OY"

Tuomo Väänänen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Pellettien pienpolton haasteet TUOTEPÄÄLLIKKÖ HEIKKI ORAVAINEN VTT EXPERT SERVICES OY

2 Esityksen sisältö Ekopellettien ja puupellettien vertailua polttotekniikan kannalta Koetuloksia ekopellettien poltosta Johtopäätökset 2

3 Ominaisuuksien vertailua 3 Yksikkö Puu Kuori Rypsin olki Ruokohelpi Ohran olki Kosteus % 6,5 9,1 9,6 12 9,3 Tuhkapitoisuus % 0,3 3,4 4,7 7,9 6,6 Kuiva-ainen lämpöarvo MJ/kg 19,13 17,77 17,57 17,31 17,41 Rikkipitoisuus % ka <0,01 0,03 0,13 0,11 0,13 Typpipitoisuus % ka 0,1 0,4 0,5 0,9 0,7 Vetypitoisuus % ka 6 5,9 6 5,9 5,7 Hiilipitoisuus % ka 50,6 52,5 47,2 45,9 46 Happipitoisuus % ka 43 37,8 41,3 39,4 40,2 Klooripitoisuus % ka <0,01 0,01 0,18 0,04 0,71 Haihtuvat aineet % ka 85,1 73,2 78, ,2 Tuhkan sulamispiste DT C <980 Tuhkan sulamispiste ST C Tuhkan sulamispiste HT C Tuhkan sulamispiste FT C

50,6 52,5 47,2 45,9 46 Happipitoisuus % ka 43 37,8 41,3 39,4 40,2 Klooripitoisuus % ka <0,01 0,01 0,18 0,04 0,71 Haihtuvat aineet % ka 85,1 73,2 78,9 76 75,2 Tuhkan

4 Polttokokeiden tuloksia Tehtiin aikanaan kansainvälisenä yhteistyönä Eranetprojektissa Pelletit tehtiin Ruotsissa (SLU Umeå) 4

5 60 kw:n stokeripoltin (proto) 5

6 Polttimessa oli liikkuva arina. 6

7 Polttoaineet 7 Käytetyt pelletit: puu, kuori, rypsin olki, ruokohelpi ohran olki. Pelletit tehty Ruotsissa, Swedish University of Agricultural Science (SLU).

8 Mittaukset 8 Mittaukset EN standardin mukaan nimellisteholla CO2, O2, CO, OGC (kokonaishiilivedyt), NOx ja SO2 Pienhiukkaset (PM10, koko < 10 µm) mitattu ELPI:llä (partikkelien lukumäärä) ja normaalilla impaktorilla (massan jakauma) HCl (vetykloridi) ja muita alkuaineita FTIR:llä Pienhiukkaset ja tuhka analysoitu IC:llä, AAS:llä ja ICP-MS:llä

(partikkelien lukumäärä) ja normaalilla impaktorilla (massan jakauma) HCl (vetykloridi)

9 Tuloksia kokeista 9 Kaikki paitsi puupolttoaineet sisälsivät runsaasti tuhkaa, mikä vaikeutti palamista. Rikki- ja typpipitoisuudet lisäsivät SO 2 ja NO x -päästöjä verrattuna puupelleteihin. Osa rikistä sitoutui pohjatuhkaan Tuhkan sulamislämpötilat laboratoriomäärityksen mukaan olivat melko korkeita paitsi ohran oljesta tehdyillä pelleteillä. Kaikilla polttoaineilla paitsi puupelleteilla tuhka muodostui höttöseksi kakkuksi. Tuhkan muodostuminen, kun on poltettu 114 kg ruokohelpipellettejä.

Osa rikistä sitoutui pohjatuhkaan Tuhkan sulamislämpötilat laboratoriomäärityksen mukaan olivat melko korkeita paitsi ohran

10 Tuloksia 10 Aika Polttoaine Polttoainemäärä NO x SO 2 Savukaasun lämpötila tuntia kg kw % % ppm mg/m 3 ppm ppm o C Teho CO 2 O 2 CO Hiilivedyt Puupelletit Kuoripelletit Rypsinolkipelletit Ruokohelpipelletit Ohranolkipelletit

7 11.9 1 149 8 187 3 219 3.3 55.7 44.4 7.4 13.

11 Tuloksia 11 Kokonaishiukkaset ja PM 10 korkeat rypsinolki- ja ohranolkipelleteillä HCl-pitoisuudet savukaasussa olivat korkeat runsastuhkaisilla pelleteillä paitsi kuoripelletillä ja voi aiheuttaa kattilan korroosiota. Suurin osa pienhiukkasista oli alle 1 m Pienhiukkasten pääkomponentit olivat kalium, natrium, kalsium, sinkki ja kloori (eivät johdu huonosta palamisesta) Pienhiukkasten massa (mg/nm 3 ) dm/d log(dp) [mg/nm3] at 10% O Ohra Rypsi Wood pellets/test 1 Wood pellets/test 2 Bark pellets Rape straw pellets RCG pellets Barley straw pellets Dp[µm]

Suurin osa pienhiukkasista oli alle 1 m Pienhiukkasten pääkomponentit olivat kalium, natrium, kalsium, sinkki ja kloori (eivät johdu huonosta palamisesta)

12 Tuloksia pienhiukkasista 12 Pienhiukkasten lukumäärä oli korkea, vaikka massapitoisuus on pieni. Pienhiukkasten lukumäärä (kpl/cm 3 ) 7.E+08 Ohra 6.E+08 Wood pellets/test 1 Wood pellets/test 2 dn/dlogdp[1/cm3] at 10% O2 5.E+08 4.E+08 3.E+08 2.E+08 Rypsi Ruokohelpi Bark pellets Rape straw pellets RCG pellets Barley straw pellets 1.E+08 0.E Dp[µm]

E+08 Wood pellets/test 1 Wood pellets/test 2 dn/dlogdp[1/cm3] at 10% O2 5.E+08 4.E+08 3.

13 Rikki mg S/Nm3 at 10% O Sulphur in PM10 SO2 as S in flue gas sum S in PM10 and flue gas SO2 as S theoretical maximum Wood Bark Rape straw RCG Barley Puu Kuori Rypsi Ruokohelpi Ohra

flue gas SO2 as S theoretical maximum 40 20 0 Wood

14 Kokonaishiukkaset ja PM mg/nm3 at 10% O TSP at 10% O2 PM10 at 10% O Wood pellets Bark pellets Reed Canary Grass pellets Puu Kuori Rape straw pellets Ruokohelpi Rypsi Huom! Kokonaishiukkasmittauksissa tervat eivät jää kuumennetulle mittaussuodattimelle. Barley straw pellets Ohra

Reed Canary Grass pellets Puu Kuori Rape straw pellets Ruokohelpi Rypsi Huom!

15 Kalium ja natrium PM 10-hiukkasissa mg/nm3, at 10% O Sodium Potassium Natrium Kalium 0 Wood Bark Rape straw RCG Barley Puu Kuori Rypsi Ruokohelpi Ohra

16 Klooripitoisuus savukaasuissa mg Cl/Nm3 at 10% O Cl - in fine particles Cl - in flue gas Sum (CL in PM10 and flue gas) Theoretical maximum Cl Wood/test 2 Bark Rape straw RCG Barley straw Puu Kuori Rypsi Ruokohelpi Ohra

(CL in PM10 and flue gas) Theoretical maximum Cl 200 100 0

17 Elementaarianalyysi puupellettien pienhiukkasten epäorgaanisesta aineksesta ICP-MS-menetelmällä 17 ICP-MS, Wood pellets max. = 12 Max. = 12 mg/nm3, red. 10% O Ag Al As B Ba Be Bi Ca Cd Cr Cu Fe K Li Mg Mn Mo Na Ni Pb Rb Se Th Ti Tl U V Zn

= 12 Max. = 12 mg/nm3, red. 10% O2 0.6 0.4 0.

18 Elementaarianalyysi ohranolkipellettien pienhiukkasten epäorgaanisesta aineksesta ICP-MS menetelmällä. 18 ICP-MS, Barley straw pellets max. = 536 Max. = mg/nm3, red. 10% O Ag Al As B Ba Be Bi Ca Cd Cr Cu Fe K Li Mg Mn Mo Na Ni Pb Rb Se Th Ti Tl U V Zn

18 ICP-MS, Barley straw pellets 40 35 max. = 536 Max.

19 100 % Pohjatuhkan elementaarianalyysi 19 IC -ja AAS-menetelmillä määritettyjen vesiliukoisten Na, K, Cl ja S keskenäiset prosenttiosuudet pohjatuhkassa 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % S Cl K Na 30 % 20 % 10 % 0 % Puu Kuori Rypsin olki Ruokohelpi Ohran olki

keskenäiset prosenttiosuudet pohjatuhkassa 90 % 80 % 70 % 60 %

20 Johtopäätöksiä EkoPellettien polton haasteista 20 Ekopelletit tuhkapitoisuus on yleensä suuri ja tuhka on sulamisherkkää Kloori-, kalium-, typpi- ja rikkipitoisuudet ovat korkeita verrattuna puuhun Päästöt ovat suurempia kokonaisuudessaan Puupellettien polttolaitteet eivät sovellu ekopellettien polttoon Vaatii omat polttolaitteet, jotka kykenevät mm. käsittelemään suuria tuhkamääriä HCL-päästöt voivat vaikuttaa kattilamateriaaleihin Korkea kaliumpitoisuus vaikuttaa mm. Pienhiukkaspäästöihin Suhteellisen helppoa tehdä pellettejä, mutta niitä on vaikea polttaa

sovellu ekopellettien polttoon Vaatii omat polttolaitteet, jotka kykenevät mm.

Samankaltaiset tiedostot

Kokemuksia muiden kuin puupellettien poltosta

Kokemuksia muiden kuin puupellettien poltosta Tilaisuuden nimi MixBioPells seminaari - Peltobiomassoista pellettejä Tekijä Heikki Oravainen VTT Expert Services Oy Tavoitteet Tavoitteena oli tutkia mahdollisesti