BIOHIILISEMINAARI Biohiilipellettien ja hiilen jauhatus- ja yhteispolttokokeet 0,5MW:n pölypolttolaitteistossa Mikko Anttila Manager, R&D Projects
Yleistiedot Polttokokeiden tavoite - Kokeellisen tiedon lisääminen torrefioidun puun ja hiilen yhteispoltossa, olemassa olevilla laitteilla, eri polttoaineiden seossuhteilla. Projektipäällikkö - Carl Vilen, VTT Osallistujat - Metso Power, PVO, UPM, Helen, Fortum, VTT Raaka-aine - Mäntyvoittoinen rankahake Prosessin vaiheet - Kuivaus: Kokemäki - Torrefiointi: ECN (Hollanti) - Pelletöinti: CPM (Hollanti) - Polttokokeet Hitachi (Japani) 2 Mikko Anttila 29.11.2012
Aikataulu No Items Preparation 0 - Maintenance, test run - Sun-dried and blended 1 Fuel Analysis Jan. Feb. Mar. Apr. Explosivility *Fineness, wt % passing 200mesh; 75 m. May Jun. Jul. Aug. Sep. 2 3 4 5 Grindability - HGI test - Batch processing mill test - Roller mill test (100kg/h) Combustion Characteristics - 0.4MWth single burner test Corrosion Characteristics - Corrosion test facility Report - Progress report - Test report 6 Meeting Jan.17 Kick-off 30wt% 15 Trial run Apr.27 Tel conf. coal 50 70 100 30wt%coal 50 30 70100 Jun.6 Combustion Witnessed test 5, 10, 20wt% Corrosion Concluding 3 Mikko Anttila 29.11.2012
Raaka-aineen vastaanotto 4 Mikko Anttila 29.11.2012
Polttoaineiden analysointi Hiilen ja TF:n analyysit - Proximate ja ultimate analyysi - Tuhkan analyysi. - Tuhkan sulamiskäyttäytyminen - TF:n kuituanalyysi - TG-DTA - HGI Merkittävimmät erot - Lämpöarvo - Tuhkan määrä - Tuhkan sulamislämpötila - Jauhautuminen huonontuu TF:n osuuden lisääntyessä 5 Mikko Anttila 29.11.2012
Polttoaineen jauhautuminen Hiilen ja TF:n jauhautuminen erikseen ja eri seossuhteilla. Polttoaineen jauhautumistulos on riippuvainen hiilen ja hiilen ja TF:n seossuhteesta. Classified mass fraction (wt%) Before milling After milling 250 Before milling Powder bed Pure coal 30wt% TF blend 50wt% TF blend 70wt% TF blend Pure TF 100 80 60 40 20 0 1.3 2.1 2.0 1.8 0.8 6.1 10.5 15.1 18.4 24.1 29.0 18.4 45.2 34.1 15.7 37.7 34.4 13.8 34.7 38.9 12.2 28.7 43.5 13.3 18.4 Pure coal 30wt%TF 50wt%TF 70wt%TF Pure TF >1.7mm 600 m-1.7mm 150-600 m 75-150 m <75 m 6 Mikko Anttila 29.11.2012
Polttokoeprosessi Polttoaineseokset jauhettiin etukäteen polttokoetta varten. Liekkiä voitiin tarkastella visuaali-sesti näkölasista. Päästöt mitattiin jatkuvatoimisesti. 7 Mikko Anttila 29.11.2012
Visuaalinen havainnointi 8 Mikko Anttila 29.11.2012
Tulokset: päästöt HUOM! Tulosten esittelyssä on käytetty trendejä, koska lukuarvoja voi vertailla vain saman kokeen tuloksiin 250 200 400 300 80 104 NOx (ppm) 150 100 SO2 (ppm) 200 CO (ppm) 60 40 50 100 20 0 0 30 50 70 100 TF blend ratio (wt ) 0 0 30 50 70 100 TF blend ratio (wt ) 0 0 30 50 70 100 TF blend ratio (wt ) 9 Mikko Anttila 29.11.2012
Tulokset: LOI ja polton tehokkuus HUOM! Tulosten esittelyssä on käytetty trendejä, koska lukuarvoja voi vertailla vain saman kokeen tuloksiin LOI (%) 25 20 15 10 5 N/A 0 0 30 50 70 100 (pure coal) (pure TF) TF blend ratio (wt%) Combustion efficiency (%) 100 99 98 97 96 95 N/A 0 30 50 70 100 (pure coal) (pure TF) TF blend ratio (wt%) 10 Mikko Anttila 29.11.2012
Polttoaineen jauhautuminen Hiilen ja TF:n jauhautuminen erikseen ja eri seossuhteilla. Polttoaineen jauhautumistulos on riippuvainen hiilen ja hiilen ja TF:n seossuhteesta. Classified mass fraction (wt%) Before milling After milling 250 Before milling Powder bed Pure coal 30wt% TF blend 50wt% TF blend 70wt% TF blend Pure TF 100 80 60 40 20 0 1.3 2.1 2.0 1.8 0.8 6.1 10.5 15.1 18.4 24.1 29.0 18.4 45.2 34.1 15.7 37.7 34.4 13.8 34.7 38.9 12.2 28.7 43.5 13.3 18.4 Pure coal 30wt%TF 50wt%TF 70wt%TF Pure TF >1.7mm 600 m-1.7mm 150-600 m 75-150 m <75 m 11 Mikko Anttila 29.11.2012
Polttoaineen jauhautuminen Hiilen ja TF:n jauhautuminen erikseen ja eri seossuhteilla. Polttoaineen jauhautumistulos on riippuvainen hiilen ja hiilen ja TF:n seossuhteesta. TF:n osuus oli suurinta karkeimmassa jakeessa seossuhteesta riippumatta. Hiili jauhautui hyvin riippumatta hiili/tf seossuhteesta. Particle mass fraction (wt%) Before milling After milling 250 Before milling Powder bed Pure coal 30wt% TF blend 50wt% TF blend 70wt% TF blend Pure TF 100 80 60 40 20 0 >150 m 75-150 m 38-75 m <38 m 1.4 27.4 35.2 36.0 Coal200P71 Pure Coal Pure coal 2.4 22.8 10.5 7.1 18.8 4.2 15.4 18.8 3.4 3.6 17.9 20.8 25.5 5.8 12.3 11.0 46.0 12.7 30wt%TF200P41 50wt%TF200P33 70wt%TF200P22 100wt%TF200P6 Pure TF TF 3.3 9.4 9.6 6.8 7.2 5.1 0.8 84.0 9.7 5.5 12 Mikko Anttila 29.11.2012
Johtopäätökset Polttokokeet olivat onnistuneet - Kokonaisaikataulu suunnittelun aloituksesta loppuraportointiin noin 18kk. - Polttoaineen logistiikka toimi. - Koko testausketju toimi = päästään kiinni koko prosessiketjuun. Jauhatusprosessi on pullonkaula - Polttotulokset olivat kuitenkin huomattavasti paremmat, kuin jauhatustulosten perusteella oletettiin. Polton tehokkuus oli yllättävän hyvä - HGI:n käyttö suurilla torrefioidun puun osuuksilla ei yksin riitä polttotuloksen arviointiin. Tulevissa kokeissa ja demonstraatioissa täytyy huomioida jauhatuksen ja polton yhteensovittaminen 13 Mikko Anttila 29.11.2012
Japanin vierailu 14 Mikko Anttila 29.11.2012
15