BIOPOLTTONESTEITÄ JÄTTEISTÄ JA BIOMASSASTA II Anja Oasmaa, Yrjö Solantausta, Vesa Arpiainen, VTT

Transkriptio

1 1 BIOPOLTTONESTEITÄ JÄTTEISTÄ JA BIOMASSASTA II Anja Oasmaa, Yrjö Solantausta, Vesa Arpiainen, VTT Yhteisrahoitteinen projekti TEKES, Lassila & Tikanoja, Jyväskylän Energia, UPM, Carbona Liekkipäivät

2 2 VTT VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS Tavoitteet t Projektin tavoitteena on kehittää liiketoimintakonsepteja yhdessä osallistuvien yritysten kanssa: A. ITP kaukolämpö polttonesteen valmistus jätefraktiosta ja sen käyttö teollisuusuuneissa B. ITP CHP polttonesteen valmistus metsätähdehakkeista ja peltobiomassoista, CHP integrointi ja öljyn käyttö öljykattiloissa C. ITP meesauuni polttonesteen tuotanto sellutehtaan biomassoista, integrointi sellutehtaan kuorikattilaan, öljyn käyttö meesauunissa tai tuotteen kaukokuljetus t Työssä tuotetaan tietoa, jota osallistuvat yritykset voivat käyttää päätöksentekonsa tukena, kun ne harkitsevat bioöljyn tuotantoa ja käyttöä. t Tieto on myös laajemmin hyödynnettävissä yrityksissä, joilla on käytössään leijukerroskattila ja joilla on mahdollisuus tuottaa biopolttonestettä polttoöljyn korvaamiseen tai bioenergiakaupan välineeksi. Samoin tietoa voivat käyttää yritykset, jotka ovat kiinnostuneita nostamaan bioperäisten jätteidensä jalostusarvoa.

3 Kokeellinen työ Demonstraatiolaitokseen tarvittava suunnittelutieto 3 Raaka aine ja sen kosteus Tuotteen laatu/ faasien lkm, erotus Tuotteen vesipitoisuus Pääkattilan polttoaineen tuhkan koostumus Savukaasun O2 pitoisuus

4 Fast pyrolysis at VTT PDU (20 kg/h) Test Run Production 11/ / tonnes produced VTT VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS 4 Biomass waste 500 C 1 s Oil recovery Production kg Crop HVF Wood itp1 itp3 itp5 itp7 pdu9 pdu11 pdu13 pdu15 pdu17 pdu19 pdu46/00 pdu10/01 pdu24/01 pdu44/01 pdu15/02 pdu43/02 pdu5/03 pdu20/03 pdu19/04 pdu42/04 pdu9/05 pdu16/05 pdu20/05 pdu37/05 pdu35/06 Production of t pyrolysis liquid in a 2 to 4 day run

5 Yield wt% based on dry feed Kokeellinen työ biomassan pyrolyysi Konsepti C Konsepti B 5 0 Pine Ref pine Eucalyptus Stumps Residues Green FR Brown FR Timothy Water 10,5 12,0 11,3 11,4 11,3 12,6 11,9 15,1 Organic 62,2 61,6 59,5 55,4 53,0 51,1 46,0 37,4 Eukalyptuksesta saadaan korkealla saannolla hyvälaatuista tuotenestettä Maatalouden jätteistä melko hyvälaatuista tuotenestettä, vaikka saannot alempia

6 Kokeellinen työ jätemateriaalien pyrolyysi Konsepti A Yield wt% based on dry feed Demolition wood 1 Demolition wood 2 Cardboard Water 13,0 12,0 13,0 Organic 53,0 53,0 57,0 Rakennushakkeen tuoteöljy soveltunee hyvin POR:in korvikkeeksi. Ruskeasta pahvista saadaan männyn pyrolyysiöljyn tyyppistä hyvälaatuista tuoteöljyä.

7 Applications 7 t Initial applications Replacing heavy fuel oil industrial ovens (L&T) Replacing heavy fuel oil or natural gas in boilers (Fortum Värme Stockholm, Oilon Lahti) Lime kilns (UPM) Co firing in utility boilers (Electrabel Netherlands) Orenda Aerospace s 2.5 MWe gas turbine (Dynamotive West Lorne) t Further development in Further upgrading to higher value uses as a biorefinery feedstock (IP BIOCOUP VTT) Gasification of bio oil to syngas and conversion to FT liquids etc. (FZK Germany) As a complementary feed stream to a FT biofuel plant (NesteOil/VTT) CHP stationary diesel engines (Wärtsilä) Replacing light fuel oil in boilers (earlier Fortum/Neste) Standardisation initiatives for pyrolysis liquids in EU (CEN TC 19) and in Canada/USA (ASTM)

8 An Example of Biofuel Use: HFO Heat Boilers Within a City District Heat Network Use of Biofuel 8 Pyrolysis Resource supply Residues from wood industry (incl. forestry residues) as feedstock Conversion to pyrolysis liquid preferably at an existing plant site Transportation of liquid fuel to users Potential users replacing HFO project.com/progress_wp3_4.htm

9 9 VTT VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS Pyrolysis oil production plants in operation 2007 t Demonstration plants in USA, Canada, and Maleysia (planned capacity as oil) present feedstock t Ensyn (1.8 t/h 8 MW th ) maple t Dynamotive (3 t/h 13 MW th ) saw dust t BTG (1 t/h 4 MW th ) empty fruit bunch of palm Ensyn BTG Dynamotive

10 Pyrolyysiöljyn poltto meesauunissa 10 t 2006 Dynamotive poltti 20 tonnia pyrolyysiöljyä maakaasun korvikkeena Kanadan suurimman sellutehtaan meesauunissa. t Kanadan meesauuneissa poltetaan vuosittain 2,45 miljoonaa barrelia öljyekvivalenttia (n. 400 t), joka voidaan korvata jätebiomassasta valmistetulla pyrolyysiöljyllä.

11 Pyrolyysiöljyn poltto öljykattilassa Tyypilliset päästöt 11 Ref. Oasmaa, Anja; Peacocke, Cordner; Gust, Steven; Meier, Dietrich; McLellan, Richard Norms and Standards for Pyrolysis Liquids. End User Requirements and Specifications. Energy & Fuels, vol. 19, 5, ss , doi: /ef040094o Pyrolyysiöljyn poltto onnistuu hyvin erilaisissa öljykattiloissa Kehitettäviä asioita: kiintoaineksen poisto öljystä, pumppumateriaalit, tasalaatuinen öljy

12 Voimantuotanto pyrolyysiöljystä 12 Chiaramonti, David; Oasmaa, Anja; Solantausta, Yrjö Power generation using fast pyrolysis liquids from biomass. Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 11, 6, ss doi: /j.rser

13 Development of Fast Pyrolysis Primary Liquid Production 13 Investment Cost million Demo 10 3 Industrial pilot 1 PDU pilot 0.3 UEF Fortum Vapo Metsätähde, jätepuu ruokohelpi Dynamotive Ensyn BTG 1 t/h ITP pilot Ensyn FZK Dynamoive 3 t/h Ensyn 1.8 t/h Several VTT incl VTT Climfuel Demonstrointivaihtoehtoja arvioitu Laboratory 0.1 Several (Universities, VTT, )

14 YHTEENVETO 14 t ITP Kilpailykyinen konsepti (alemmat investointi ja käyttökustannukset, korkea hyötysuhde) Käytön joustavuus (sivutuotteet poltetaan pääkattilassa) t Koetoiminta Ruskeasta pahvista saatiin hyvälaatuista pyrolyysiöljyä korkealla saannolla Eukalyptuksesta saatiin hyvälaatuista tuoteöljyä korkealla saannolla Maatalouden jätteitä pyrolysoitu. Korkea tuhka laskee öljysaantoa. Kloori aiheuttaa ongelmia kattilassa. Eri pyrolyysiöljyt sekoittuvat hyvin keskenään. t Konseptikehitys toteutunut asiakasyritysten kanssa t Demonstrointi harkinnassa t Teollista pilot hanketta tukemaan on suunnitteilla yhteisrahoitteinen hanke, jossa liiketoimintamalliin kytketään puuhiiltä valmistavia PK yrityksiä