Kokemuksia muiden kuin puupellettien poltosta

Transkriptio

1 Kokemuksia muiden kuin puupellettien poltosta Tilaisuuden nimi MixBioPells seminaari - Peltobiomassoista pellettejä Tekijä Heikki Oravainen VTT Expert Services Oy

2 Tavoitteet Tavoitteena oli tutkia mahdollisesti hankaluuksia aiheuttavien pellettien polttoa erilaisilla laitteilla. Keskityttiin pienpolttoon (< 100 kw) ja polttoaineisiin, jotka sisälsivät paljon typpeä ja tuhkaa.

3 Polttoaineet Puupelletit Kuoripelletit Ruokohelpipelletit Rypsin oljesta valmistetut pelletit Ohran olki pelletit

4 Partnerit Partnerit Swedish University of Agricultural Science (SLU). Projektin koordinointi. SP Technical Research Institute of Sweden Technical Research Centre of Finland (VTT) ATZ Entwicklungszentrum German sub-partner University of Applied Sciences Amberg-Weiden German sub-partner Herding Filtertechnik GmbH German sub-partner Bioenergietechnik GmbH German sub-partner Fritz Grimm GmbH &CO. KG

5 German copartner Bioenergietechnik GmbH German copartner Herding Filtertechnik Organisation German co-partner ATZ Entwicklungszentrum National project coordination Combustion tests Finnish co-partner VTT Combustion tests Swedish co-partner SP Combustion tests Germany copartner Fachhochschule Amberg- Weiden European project coordination SLU /BTK (Sweden) Pellet production Fuel characterisation Distribution of pellets Flow of information

6 Mittaukset Mittaukset Suomessa EN kattilastandardin mukaan pyrkien 60 kw:n nimellistehoon. CO 2, O 2, CO, OGC (kokonaishiilivedyt), NO x ja SO 2. Pienhiukkaset (PM10, koko < 10 µm) mitattu ELPI:llä (partikkelien lukumäärä) ja normaalilla impaktorilla (massan jakauma). HCl (kloorivety) ja muita alkuaineita mitattiin FTIR:llä. Pienhiukkaset ja tuhka analysoitu IC:llä, AAS:llä ja ICP- MS:llä

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

8 mg/nm3 at 10% O2 Kokonaishiukkaset ja PM TSP at 10% O2 PM10 at 10% O Saksan raja v Wood pellets Bark pellets Reed Canary Grass pellets Rape straw pellets Barley straw pellets

9 dm/d log(dp) [mg/nm3] at 10% O2 Pienhiukkasten suhteellinen massa Ohran olki Rypsin olki Wood pellets/test 1 Wood pellets/test 2 Bark pellets Rape straw pellets RCG pellets Barley straw pellets Dp[µm]

10 dn/dlogdp[1/cm3] at 10% O2 Pienhiukkasten lukumääräpitoisuus (kpl per cm 3 ) 7.E+08 6.E+08 5.E+08 4.E+08 Wood pellets/test 1 Wood pellets/test 2 Bark pellets Rape straw pellets RCG pellets Barley straw pellets 3.E+08 2.E+08 1.E+08 0.E Dp[µm]

11 mg S/Nm3 at 10% O2 Rikki 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

12 mg/nm3, at 10% O2 Kalium ja natrium PM10 hiukkasissa Sodium Potassium Wood Bark Rape straw RCG Barley

13 mg Cl/Nm3 at 10% O2 Klooripitoisuus 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

14 Tuloksia kokeista 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)

15 Tuloksia kokeista 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 olivat melko korkeita paitsi ohran oljesta tehdyillä pelleteillä. Kaikilla polttoaineilla paitsi puupelleteillä tuhka muodostui höttöiseksi kakuksi. Poikkeuksen teki kuitenkin ohran oljesta valmistettujen pellettien tuhka, joka muodosti kovaa klinkkeriä.

16 Mitä tulokset merkitsevät? Kaikkia päästöjä tulee paljon enemmän kuin puhtaan puun poltosta Tuhkan määrä ja alhainen sulamislämpötila aiheuttavat ongelmia polttolaitteissa Polttolaitteiden suunnittelussa pitää ottaa nämä asiat huomioon Laitteista tulee paljon monimutkaisempia ja kalliimpia kuin puupellettilaitteista Tuhkan aiheuttamat ongelmat pitää ratkaista Savukaasut pitää puhdistaa epäpuhtauksista Lisävaatimuksia kattilamateriaaleille Pellettien raaka-aineita lienee hyvin saatavilla Raaka-aineiden hinta lienee alhainen