Lahti Energia. Kokemuksia termisestä kaasutuksesta Matti Kivelä Puh

Transkriptio

1 Lahti Energia Kokemuksia termisestä kaasutuksesta Matti Kivelä Puh

2 LE:n energiatuotannon polttoaineet 2008 Öljy 0,3 % Muut 0,8 % Energiajäte 3 % Puu 14 % Maakaasu 31 % Kivihiili 51 %

3 Kaasutusta vuodesta 1998 Vuodesta 1998 lähtien, Lahti Energia on kaasuttanut noin tonnia jätepolttoainetta ja puuta kivihiilikattilan yhteyteen rakennetussa kaasuttimessa Korvattu hiiltä tonnnia Vaikutus päääkattilan päästöihin CO2 vähentynyt 10% eli t/a NOx vähentynyt 5% SO2 vähentynyt 10% Hiukkaset vähentyneet 40% Raskasmetallit vähentyneet

4 Kymijärven voimalaitos kuva

5 Voimalaitoksen virtauskaavio POLTTOAINE PROSESSIIN 60 MW Kaasutin Höyrykattila Höyryturbiini SÄHKÖ 130 MW 300 MW 140 MW KAUKO- LÄMPÖ 250 MW SÄHKÖ 45 MW Kaasu- Turbiini Lämmön talteenotto kattila Jäähdytys vesi TEHO LAUHDUTUSKÄYTÖSSÄ 200 MW

6 Kaasutin - hiilipölykattila Tekniikassa eturivissä Lupa-asioissa huono esimerkki Polttoaine Käsittely 400 GWh/a -16 % polttoaineesta 350 MW 540 C/170 bar PÄÄSTÖT CO 2-10 % SO 2-10 % NO x - 5 % Pöly - 30 % HCl + 10mg/MJ 60 MW Hiililiekki Sähkö * 700 GWh/a Kaukolämpö * 1200 GWh/a Kaasutin Kaasutuli pohja tuhka Hiili Maakaasu 2000 GWh/a -80 % 100 GWh/a -4 % Lentotuhka

7 Polttoaineen vuotuinen energiajakautuma 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % GWh 342 GWh 295 GWh 445 GWh 407 GWh 415 GWh 427 GWh 297 GWh 402 GWh 326 MWh 218 MWh 290 MWh Puu Kierrätyspuu REF Muovi Paperi Turve Muu

8 Kaasun laatu Tuotekaasun lämpöarvo on ollut 2,5-5,0 MJ/kg eli noin kymmenesosa maakaasun vastaavasta Tuotekaasu sisältää kiintoainetta, joka on peräisin polttoaineen tuhkasta, petimateriaalista ja palamattomasta hiilestä Kaasun palavat komponentit ovat vety, häkä, metaani. Se sisältää myös jonkin verran etaania sekä korkeampia hiilivetyjä joita usein tervoiksi kutsutaan Inerttiä ainetta kuten typpeä, vesihöyryä ja hiilidioksidia, on enemmän kuin palavaa ainetta

9 Päästömittausten tuloksia Komponentti WID PÄÄKATTILAN PÄÄSTÖ raja Hiiliajo Hiili+tuotekaasu nykyisillä polttoainesuhteilla % O2 µg/m³n µg/m³n µg/m³n µg/m³n µg/m³n Hg 50 0,4 0,7 < 0,2 0,06 Cd+ Tl 50 1,1 0,1 0,7 0,44 Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V , ,7 59,5 HCl 10 0, HF ,3 1,9 Partikkelit PCDD/F (ng/m³n I-TEQ) 0,1 0,009 0,0007 < 0,001 < 0,01

10 Tuotekaasun puhdistuskokeilu Sivuvirtalaitteisto Lisäaineen syöttö N2 N2 Kaasunjäähdytin Tuuletus / paineenpoisto ulos Inertisointi N2 N2 Suodin TUOTEKAASUKANAVA Höyry N2 Inertisointi N2 N2 Suodintuhkan kaasuvirtaan. palautus Höyry

11 Puhdistetun tuotekaasun päästömittauksia Komponentti WID raja PUHDISTUSKOE 100% REF-polltoaineella Koe1 Koe 2 11% O2 µg/m³n µg/nm3 µg/nm3 Hg 50 2,4 5,4 Cd+ Tl 50 <2 < 2 Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V 500 <15 <15 HF HCl 10 Partikkelit 10 PCDD/F (ng/m³n I-TEQ) 0,1 erotusaste 95% erotusaste 99,9 % 0, ,0004

12 Uusia määräyksiä 1. Vuonna 2016 astuu voimaan IE-direktiivin (vanha IPPC) muutos Päästörajat alenevat nykyisestään oleellisesti, eikä vanhoille laitoksille anneta merkittäviä helpotuksia Tuotekaasu tulkittanee kaasupolttoaineeksi ja siihen kohdistetaan kaasupolttoaineen päästöjen raja-arvoja. Myös jätteestä valmistettu kaasu tulkitaan näin, jos kaasun laatu vastaa esim. maakaasua Typen oksideja syntyy oleellisesti enemmän kuin maakaasun poltossa? 2. Päästökaupassa alkaa uusi kausi 2012 jälkeen Ilmaiset päästöoikeudet vähenevät nollaan vuoteen 2020 mennessä mahdollisia muita rajoituksia kasvihuonekaasuissa 3. Uusiutuvan polttoaineen tuki ja ydinvoimapäätös 2010

13 Seuraava askel kehityksessä Kymijärvelle uusi 160 MW th vastapainevoimalaitos Polttoaineena jätepohjainen kierrätysmateriaali Laitoksen ytimenä CFB eli kiertoleijukaasutusprosessi varustettuna kaasunjäähdytyksellä ja kaasunpuhdistuksella Hanke on kansainvälisesti merkittävä Aivan uudenlaista ympäristömyönteistä tekniikkaa Kehitetty Suomessa

14 Kaasutusvoimalaitos 160 MW th Kaasutin Kaasun jäähdytys ja puhdistus Kaasukattila Lisäaine syöttö Savukaasun Piippu letkusuodatin, katalysaattori POLTTOAINE 160 MW Turbiinilaitos SÄHKÖ 50 MW KAUKOLÄMPÖ 90 MW Kokonaiskustannus 157 milj.

15 Edelleen kehitettävää termisessä kaasutuksessa Happikaasutus Paineistettu kaasutus Tervojen hallinta (hajotus?) Puhdistuksen edelleen kehitys Polttoaineen kuivatus/veden erotus kaasusta

16 Yhteenveto Vanha konsepti kaasutus ja suora poltto hyödyntää biomassaa ja jätettä olemassa olevassa voimalaitoksessa Uusi konsepti on seuraava askel, joka hyödyntää jätteen sekä puujätteen ilman kattilakorroosiota energiatehokkaasti Edistää jätteen ja puun hyötykäyttöä Korkea hyötysuhde jätteen massapolttoon verrattuna Vähentää energian tuotannon CO2 päästöjä merkittävästi Seuraava askel, tuotekaasun valmistus jakeluun soveltuvaksi tuotteeksi, vaatii vielä melkoista kehitystyötä

17 Kaasutin

18 REF:n tulo

19 Lähikuva REF

20 Lähikuva puusta

21 Purkua biohallissa

22 Kaasuttimelle

23 Kiitos! Kysymyksiä?