YHDYSKUNTAJÄTEVESILIETTEEN KUIVAUS JA POLTTO EKOVOIMALAITOKSELLA Vaihtoehtojen tekninen kuvaus

Transkriptio

1 RAPORTTI OULUN ENERGIA OY YHDYSKUNTAJÄTEVESILIETTEEN KUIVAUS JA POLTTO EKOVOIMALAITOKSELLA Vaihtoehtojen tekninen kuvaus Liite ympäristölupahakemukseen

2 1 Kaikki oikeudet pidätetään Tätä asiakirjaa tai osaa siitä ei saa kopioida tai jäljentää missään muodossa ilman Pöyry Finland Oy:n antamaa kirjallista lupaa.

3 1 Sisältö 1 JOHDANTO 2 2 PROSESSIN TEKNINEN KUVAUS Liete Mahdolliset kuivaustekniikat Lietteen vastaanotto, varastointi ja tilantarve Päästöt ympäristöön ja ympäristöriskit Energian tarve 4 3 YHTEENVETO 4 Liitteet 1 Mahdollinen layout rakenteiden sijoituksesta ekovoimalaitoksella (Lupahakemusksen täydennyksen liite 3) 2 Periaatteellinen lohkokaavio Pöyry Finland Oy DI Timo Lehto DI,FM Mari Kangasluoma Puh

4 1 JOHDANTO LIITE 15 Ekovoimalaitoksella on mahdollista polttaa tulevaisuudessa myös kuivattua jätevesilietettä. Lietteen kuivaus- ja poltto esiteltiin jo ekovoimalaitoksen alkuperäisessä ympäristölupahakemuksessa ( ). Lietteen polton suunnittelusta ekovoimalaitoksella kuitenkin luovuttiin hakemuksen vireillä ollessa Oulun kaupungin tehtyä toisen yrityksen kanssa sopimuksen lietteen käsittelystä, ja jätevesiliete jätettiin Vaasan hallinto-oikeuden lupapäätöksestä kokonaan pois. Jatkossa on kuitenkin mahdollista, että lietteen kuivaus ja poltto ekovoimalaitoksella aloitettaisiin, mikäli lietteelle ei ole muuta hyödyntämistä tai loppukäsittelyä. Kyseessä on näin ollen varautuminen pidemmällä tähtäimellä Oulun Taskilan jätevedenpuhdistamon jätevesilietteen käsittelyyn. Tällä hetkellä ei ole näköpiirissä lietteenpolton aloittaminen ekovoimalaitoksella. Lietteen termiseen kuivaukseen kuitenkin halutaan varautua ja seuraavassa on kuvattu lietteen vastaanoton, kuivauksen ja polton prosessit sanallisesti. Raportissa on esitetty mahdollisten teknisten ratkaisujen kuvaus sekä lupahakemukseen liittyvät direktiivilaitoksia koskevat lisätiedot (Vna 713/ luku 3 ). Tekniikoista on tarkasteltu käytettävissä olevia vaihtoehtoja, jotka voisivat sopia ekovoimalaitokselle. Mikäli lietteen kuivaus ja poltto myöhemmin aloitetaan ekovoimalaitoksella, yksityiskohtaiset suunnitelmat päivitetään ajan tasalle ja hyväksytetään viranomaisilla. 2 2 PROSESSIN TEKNINEN KUVAUS 2.1 Liete Taskilan jätevedenpuhdistamolla syntyy tällä hetkellä jätevesilietettä (kuivattua lieteseosta, kuiva-ainepitoisuus keskimäärin 22 %) noin tonnia vuodessa, josta kuiva-ainetta on noin tonnia vuodessa. Lietteen terminen kuivaus tapahtuu ekovoimalaitoksella. Liete kuivataan ja pelletöidään, minkä jälkeen pelletit syötetään jätekattilaan. Pelletöinti on todennäköisesti tarpeen lietteen syöttämiseksi arinakattilaan. Pellettien kuiva-ainepitoisuuden tulee olla yli 65 %, jotta saavutetaan riittävän korkea polttoprosessin edellyttämä lämpöarvo n. 10 MJ/kg. Lisäksi yli 60 % kuivaainepitoisuudessa liete on teknisiltä ominaisuuksiltaan sellaista, että se voidaan pelletöidä, eikä se ole liimamaista. Jos kuitenkin teknisesti on polton kannalta mahdollista, voi kuiva-ainepitoisuus olla myös hieman matalampi. Pellettien lopullinen kuiva-ainepitoisuus määräytyy valittavasta kuivaustekniikasta. Kuivausprosessi on suunniteltu siten, että pellettejä ei tarvitse normaalitilanteessa varastoida ennen polttoprosessiin syöttämistä. Pellettien varastointi edellyttää yli 85 % kuivaainepitoisuuteen kuivaamista. 2.2 Mahdolliset kuivaustekniikat Lietteen terminen kuivaus tehdään joko kontaktikuivaus- tai konvektiokuivaustekniikkaan perustuen. Kontaktikuivaustekniikassa lämpö siirtyy johtumalla kuumasta pinnasta lietteeseen. Tekniikassa liete levitetään ohuena kerroksena kuumalle levypinnalle. Konvektiokuivauksessa kuuma kaasuvirta johdetaan lietemassan läpi joko rummussa tai kuivaushihnalla. Lietteessä oleva kosteus siirtyy kuumaan kaasuvirtaan ja liete kuivuu.

5 Jätevesiliete tuodaan jätevedenpuhdistamolta ekovoimalaitokselle autokuljetuksina ja puretaan jätevesilietesäiliöön tai siiloon, joka sijaitsee voimalaitoksen sisällä omassa purkaushallissa. Säiliöstä/siilosta liete syötetään kuljettimilla lietteen kuivainlaitokseen. Kontaktikuivaustekniikkaan perustuva kuivain voi olla kiekko-, lautas- tai tasokuivain. Kuivaimeen sisään tuleva liete sekoitetaan jo kuivattuun lietteeseen. Seos johdetaan kuumille pinnoille, joissa kuivuminen tapahtuu. Kuivaukseen käytettävät pinnat kuumennetaan höyryllä tai kuumalla ilmalla, joka johdetaan kiekkojen, lautasten tai tasojen sisään. Kuivattavaa materiaalivirtaa kaavitaan pinnoilta, jolloin se sekoittuu ja kuivaus tehostuu. Kiekko- ja lautaskuivaimissa kuivattava materiaali siirtyy kuivaimen sisällä eteenpäin. Tasokuivaimissa lietettä pudotetaan seuraavalle vaakatasolle, kunnes materiaalivirta on kuivaimen alimmalla tasolla. Kuivattu liete siirretään seulalle, jossa sitä seulotaan siten, että riittävän kokoiset pelletit ohjataan polttoon tai siiloon ja alimittaiset sekoitetaan tulevaan lietevirtaan ja prosessoidaan uudelleen. Menetelmä varmistaa, että pelletit ovat myös sydänosaltaan kuivia ja steriilejä poistuessaan kuivaimesta. Osassa kuivainlaitteistoja lietteen pelletöinti on osa kuivausprosessia ja osassa laitteisto edellyttää erillistä pelletöintilaiteistoa. Ensisijaisesti kuivaus pyritään tekemään siten, että erillistä pelletöintilaitteistoa ei tarvita. Mikäli erillisen pelletöintilaitteiston käyttöön päädytään, se tehdään suljettuna prosessina. Koska materiaalivirta on hyvin kuumaa poistuessaan kuivurista, pelletit jäähdytetään ennen siirtoa polttolaitoksen pääpolttoainevirtaan. Konvektiokuivaustekniikkaan perustuva kuivuri on nauha- tai rumpukuivain tyyppinen kuivain. Nauhakuivaimissa liete pursotetaan nauhalle, joka siirtää materiaalia eteenpäin kuivaimen sisällä. Rumpukuivaimessa kuivattavaliete johdetaan pyörivän rummun sisään, joka siirtää pyörimisliikkeen avulla materiaalia eteenpäin rummun sisällä. Kuivaaminen tapahtuu puhaltamalla kuumaa ilmaa kuivaimen sisään, jolloin ilmavirta kuivattaa lietteen. Myös konvektiokuivaimissa materiaalivirta siirretään seulalle, jossa sitä seulotaan siten, että riittävän kokoiset pelletit ohjataan polttoon tai siiloon ja alimittaiset sekoitetaan tulevaan lietevirtaan ja prosessoidaan uudelleen Lietteen vastaanotto, varastointi ja tilantarve Kuivainlaitteiston tilantarve riippuu valittavasta tekniikasta. Ekovoimalaitoksen tontilla käytettävissä oleva vapaa tila voi rajoittaa valittavia ratkaisuja, mutta lietteenkuivaus on toteutettavissa voimalaitoksen yhteyteen. Kiekko- ja lautaskuivaimet mahtuvat selvästi pienempään tilaan kuin nauhakuivaimet. Lietteen vastaanottosiilo sijoitetaan nykyisen murskaimen paikalle ja kuivainlaitteisto sijoitetaan savukaasujen lauhteenkäsittelyn ja polttoaineen vastaanottotilan kylkeen liitepiirustuksessa 1 esitetyllä tavalla. Ekovoimalaitoksen nykyistä polttoaineen vastaanottotilaa voidaan käyttää myös lietteiden vastaanottoon, jolloin vastaanotto voidaan tehdä suljetussa tilassa ja kuormien purkamisesta ei aiheudu hajuhaittaa ympäristöön. Tila on alipaineinen, koska sieltä imetään palamisilmaa ekovoimalaitoksen kattilaan. Lietettä vastaanotetaan laitokselle enintään noin 100 tonnia vuorokaudessa eli lietteen tiheydellä 900 kg/m 3 laskien noin 110 m 3 vuorokaudessa. Lietteen vastaanottosiilon tilavuuden tulisi olla noin 150 m 3, jolloin siihen mahtuu tarvittaessa 1 2 vuorokauden lietemäärä. Lietettä ei vastaanoteta ja varastoida ekovoimalaitoksen pidempien huoltoseisakkien aikana.

6 Kuivauslaitoksessa tuotetut pelletit syötetään pellettisiiloon, joka toimii puskurisäiliönä polttoon syötön säätelyssä. Pellettejä ei varastoida siilossa muutamaa vuorokautta pidempään. Liitteenä 2 olevassa lohkokaaviossa on esitetty lietteenkuivausprosessin periaate Päästöt ympäristöön ja ympäristöriskit Jätevesilietteestä kuivauksessa erottuva höyry ja lauhtumattomat kaasut syötetään sellaisinaan jätekattilaan. Näin ollen lietteenkuivauslaitoksesta ei normaalin käynnin aikana lähde ulos lainkaan jätevesi- tai jätevirtoja. Toiminnasta ei aiheudu merkittävää melua rakennuksen ulkopuolelle. Lietteen vastaanottopaikalta, kuivainlaitoksesta ja lietesiilosta mahdollisesti tulevat pesu- ja huuhteluvedet johdetaan jätevesiviemäriin ja jätevedenpuhdistamolle. Ekovoimalaitoksella on hajukaasujen suodattimet, joiden kautta voidaan johtaa kuivainlaitoksen hajukaasut kattilan lyhyiden seisakkien aikana. Olemassa olevien hajusuodattimien mitoitus tarkistetaan, ja kuivainlaitoksen hajukaasut johdetaan joko nykyisten suodattimien tai uusien kautta. Häiriötilanteissa hajujen pääsy ulkopuolelle voidaan minimoida tehokkailla kohdepoistoilla hajusuodatinten kautta. Ekovoimalaitoksen ollessa pois käytöstä jätevesilietettä ei tuoda laitokselle ja se käsitellään muualla. Tällöin erilliseen varalämmön tuottoon ja hajukaasujen käsittelyyn Ekovoimalaitoksella ei tarvitse erikseen varautua. Suunnittelussa otetaan huomioon hajukaasujen suodattimien toiminta häiriötilanteiden varalta. Lietteen kuivauslaitoksessa ei käytetä vaarallisia aineita eikä niitä synny toiminnassa. Laitos sijoittuu ekovoimalaitoksen välittömään yhteyteen, ja alueelta on laadittu vastikään perustilaselvitys. Päästöjä maaperään ei aiheudu. Merkittäviä ympäristöriskejä tämänkaltaisesta toiminnasta ei aiheudu. 2.5 Energian tarve Lietteenkuivauksessa käytetään ekovoimalaitoksen tuottamaa lämpöenergiaa. Kuivaukseen tarvitaan lämpöä MWh/a riippuen kuivatun lietteen kuivaainepitoisuudesta. Lietettä on mahdollista esilämmittää, mikä vähentää höyryntarvetta. Laitteiston sähköenergian tarve on noin 800 MWh/a. 3 YHTEENVETO Oulun Taskilan jätevedenpuhdistamolta tuotava kuivattu lieteseos kuivataan termisesti ekovoimalaitoksella n. 65 % kuiva-ainepitoisuuteen. Todennäköisinä vaihtoehtoina ovat kontaktikuivaustekniikka (kiekko-, lautas- tai tasokuivain) tai konvektiokuivaus (nauhatai rumpukuivain). Lopullisesti valittava menetelmä riippuu mm. käytössä olevasta tilasta ja yksityiskohtaisemmat tekniset suunnitelmat prosessin osalta laaditaan myöhemmin. Kuivainlaitoksessa liete kuivataan pelleteiksi, jotka syötetään ekovoimalaitoksen pääpolttoainevirtaan. Ekovoimalaitoksella termisesti kuivattavan lietteen määrä on noin 100 t/d eli noin 110 m 3 /d. Lietteen vastaanotossa varaudutaan noin 1 2 vuorokauden lietemäärän varastointiin kuivainlaitoksen ja ekovoimalaitoksen mahdollisten lyhyiden seisakkien varalta. Pidempien seisakkien aikana lietettä ei vastaanoteta.

7 Lietteen terminen kuivaus on edullisinta ja järkevintä sijoittaa välittömään yhteyteen ekovoimalaitoksen kanssa. Kuivaus kannattaa toteuttaa höyryllä, koska höyryä kuivaukseen on valmiiksi saatavilla. Liete on syötettävissä kuivurilta suoraan kattilaan. Lietteen kuivaustoiminnasta ei muodostu merkittäviä päästöjä ympäristöön. Lietteen vastaanoton hajuhaittaa ehkäistään lietteen vastaanottosiilon sijaitessa alipaineistussa sisätiloissa, mistä imetään palamisilma voimalaitoksen kattilaan. Voimalaitoksen suunniteltujen revisioiden aikana lietettä ei vastaanoteta. Kattilan suunnittelemattomien revisioiden aikana lietteen vastaanotto voidaan tarvittaessa keskeyttää ja kuivainlaitoksen hajukaasut ohjata hajukaasujen suodattimen kautta. Kuivauslaitoksen melupäästö on vähäinen rakennuksen melueristysten takia. Rejektivesiä ei normaalitilanteessa muodostu eikä päästöjä vesistöön tai maaperään. Tiloista muodostuvia pesu- ja huuhteluvesiä tai muita valumavesiä ei johdeta vesistöön vaan ne ohjataan viemäriin ja jätevedenpuhdistamolle. 5