Jätteiden energiakäytön päästöjen hallinta. Jorma Jokiniemi Kuopion yliopisto ja VTT



Samankaltaiset tiedostot
Jätteenpolttolaitosten Tuhkien Talteenotto

Termisen energiahyötykäytön ilmapäästöt

Pellettien pienpolton haasteet TUOTEPÄÄLLIKKÖ HEIKKI ORAVAINEN VTT EXPERT SERVICES OY

Jätteen rinnakkaispolton vuosiraportti

HEVOSENLANNAN PIENPOLTTOHANKKEEN TULOKSIA. Erikoistutkija Tuula Pellikka

CABB Oy polttolaitos. 1. Prosessin toiminta

CABB Oy polttolaitos. 1. Prosessin toiminta

CABB Oy polttolaitoksen toiminta Prosessin toiminta

Kokemuksia muiden kuin puupellettien poltosta

TURUN JÄTTEENPOLT- TOLAITOS SAVUKAASUJEN RASKASMETALLI- JA DIOKSIINIMITTAUKSET 2013

Puun pienpolton p hiukkaspäästöt

SAVUKAASUJEN PUHDISTUSJÄRJESTELMÄ MUUTOSTILANTEISSA

Puun polton pienhiukkaset ja päästöjen vähentäminen

N:o Dibentso-p-dioksiinien ja dibentsofuraanien ekvivalenttikertoimet

BOREALIS POLYMERS OY AROMAATTITUOTANNON PÄÄSTÖMITTAUKSET 2013

Dibentso-p-dioksiinien ja dibentsofuraanien ekvivalenttikertoimet

Lahti Energia. Kokemuksia termisestä kaasutuksesta Matti Kivelä Puh

Puupelletit. Biopolttoainepelletin määritelmä (CEN/TS 14588, termi 4.18)

UEF // University of Eastern Finland Esityksen nimi / Tekijä

Puunpolton päästöt - pienpoltto tulisijoissa vai pellettien poltto voimalaitoksessa

SISÄLLYSLUETTELO 1. LAITOKSEN TOIMINTA YMPÄRISTÖN TARKKAILU

Raportti JMa KOTKAN ENERGIA OY:N HOVINSAAREN VOIMALAITOKSEN YHTEENVETORAPORTTI 2016

SUURTEN POLTTOLAITOSTEN BREF PALJONKO PÄÄSTÖJEN VÄHENTÄMINEN MAKSAA? ENERGIATEOLLISUUDEN YMPÄRISTÖTUTKIMUSSEMINAARI Kirsi Koivunen, Pöyry

Etelä-Pohjanmaan ELY-keskus Uudenkaarlepyyn kaupungin ympäristönsuojeluviranomainen

Lausunto aluehallintovirastolle Äänevoima Oy:n voimalaitoksen lupamääräysten tarkistamishakemuksesta

Voimalaitoksen vesikemian yleiset tavoitteet ja peruskäsitteitä

1. LAITOKSEN TOIMINTA YMPÄRISTÖN TARKKAILU Päästöt ilmaan Päästöt veteen... 4

Poltossa vapautuvien metallien laserdiagnostiikka

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY PÖYRY FINLAND OY, ENERGIA, MITTAUSPALVELUT

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY PÖYRY FINLAND OY, ENERGIA, MITTAUSPALVELUT

Kuusakoski Oy:n rengasrouheen kaatopaikkakelpoisuus.

VTT:n kaasutustekniikan erikoismittaukset. Sanna Tuomi, Matti Reinikainen , PIKOKAASU-seminaari VTT Technical Research Centre of Finland

Biomassan poltto CHP-laitoksissa - teknologiat ja talous

1 (7) Miikka Saarinen UPM SPECIALTY PAPERS OY TERVASAAREN VOIMALAITOKSEN YHTEENVETORAPORTTI 2017

Kivihiili lähellä ja kaukana. Helen hiilineutraaliksi 2050 Pölyistä pienhiukkasiin Ilmastonsuojelu ja ilmansuojelu Mielikuvia.

Jäteperäistä biomassaa voimaloihin suurilla osuuksilla Biosafe TEKES 40181/06

Ympäristöratkaisut Case Tornion Voima Oy. Results From Assets Environmental Excellence

PÄÄTÖS Nro 44/09/1 Dnro Psy-2008-Y-205 Annettu julkipanon jälkeen ASIA HAKIJA

YMPÄRISTÖMINISTERIÖ Neuvotteleva virkamies Anneli Karjalainen

KOKOEKO-seminaari Jätteen syntypaikkalajittelun merkitys leijupetipoltossa Timo Anttikoski, Myyntipäällikkö, Andritz Oy

Ilmanlaadun kehittyminen ja seuranta pääkaupunkiseudulla. Päivi Aarnio, Helsingin seudun ympäristöpalvelut -kuntayhtymä

Valtakunnalliset päästömittaajapäivät Energiateollisuus ja uusi lainsäädäntö

KOTKAN ENERGIA OY:N HYÖTYVOIMALAITOKSEN YHTEENVETORAPORTTI 2018

KOTKAN ENERGIA OY:N HOVINSAAREN VOIMALAITOKSEN YHTEENVETORAPORTTI 2018

Tulisijan käyttäjän vaikutus päästöihin ja katsaus kehitteillä oleviin ratkaisuihin

Biopolttoaineiden päästöjen ja palamisen tutkimus Kuopion yliopistossa


FINAS-akkreditoitu testauslaboratorio T 025. SELVITYS ENDOMINES OY:n SIVUKIVINÄYTTEIDEN LIUKOISUUDESTA

energiatehottomista komponenteista tai turhasta käyntiajasta

Firan vesilaitos. Laitosanalyysit. Lkm keski- maksimi Lkm keski- maksimi

MINERAALI- TUOTTEET Kierrätys ja Mineraalituotteet

CFD:n KEHITTÄMISTARPEET JA KEHITTÄMISMAHDOLLISUUDET VTT:n NÄKEMYKSIÄ. Lars Kjäldman CFD kehitysseminaari

Liitetaulukko 1/11. Tutkittujen materiaalien kokonaispitoisuudet KOTIMAINEN MB-JÄTE <1MM SAKSAN MB- JÄTE <1MM POHJAKUONA <10MM

Mitä suurten polttolaitosten BATvertailuasiakirjalle. Heidi Lettojärvi,

N:o Uusien polttolaitosten ja kaasuturbiinien, joiden polttoaineteho on suurempi tai yhtä suuri kuin 50 megawattia päästöraja-arvot

JÄTTEET HARVINAISTEN LUONNONVAROJEN LÄHTEENÄ

Pienpolton toksikologiset vaikutukset

Terveydelle haitalliset yhdyskuntailman saasteet ja toksiset aineet

KOMISSION PÄÄTÖS, annettu ,

KOTKAN ENERGIA OY:N HYÖTYVOIMALAITOKSEN YHTEENVETORAPORTTI Raportti JMa

Miten käytän tulisijaa oikein - lämmitysohjeita

Polttopuun tehokas ja ympäristöystävällinen käyttö lämmityksessä. Pääasiallinen lähde: VTT, Alakangas

Tulisijoilla lämpöä tulevaisuudessakin

Kuopion ja Siilinjärven ilmanlaadun kehitys ja 2000-luvuilla sekä esitys ilmanlaadun seurannaksi vuosille

Lkm keski- maksimi Lkm keski- maksimi. Lkm keski- maksimi Lkm keski- maksimi

Tuoretta tietoa ulkoilman pienhiukkasista. Dos. Hilkka Timonen et al., Ilmatieteen laitos, Pienhiukkastutkimus

Liite 1A UUDET PÄÄSTÖRAJA-ARVOT

Jätevoimala on pääkaupunkiseudun merkittävin jätehuoltohanke. Jätevoimala on Vantaan Energialle tärkeä peruskuormalaitos sähkön ja lämmöntuotantoon.

TEKNOLOGIARATKAISUJA BIOPOLTTOAINEIDEN DYNTÄMISEEN ENERGIANTUOTANNOSSA. Jari Hankala, paikallisjohtaja Foster Wheeler Energia Oy Varkaus

Asianro 583/ /

KOUVOLAN JA IITIN PÄÄSTÖJEN LEVIÄMISMALLISELVITYS

Päätös. Nro 120/2011/1 Dnro ESAVI/85/04.08/2011. Annettu julkipanon jälkeen

Tulistimien kloorikorroosion estäminen lisäainein Corraway. Tutkimuslaitosprojekti VTT, Åbo Akademi

KIINTEÄN POLTTOAINEIDEN KATTILOIDEN PÄÄSTÖMITTAUKSIA

KALKKIA SAVUKAASUJEN PUHDISTUKSEEN

ITÄMEREN NECA-ALUEEN AIHEUTTAMAT KUSTANNUKSET MERENKULULLE

Espoon kaupunki Pöytäkirja 67. Ympäristölautakunta Sivu 1 / 1

HAUKILUOMA II ASEMAKAAVA-ALUE NRO 8360

ENERGIA- JA METSÄTEOLLISUUDEN TUHKIEN YMPÄRISTÖKELPOISUUS

Kaasualan neuvottelupäivät Päästöt kuriin nykyaikaisilla kaasupolttimilla. Tero Tulokas Varatoimitusjohtaja Oilon Group Oy

KEHÄVALU OY Mattilanmäki 24 TAMPERE

Tehokas ja ympäristöystävällinen tulisijalämmitys käytännön ohjeita

Ympäristölupahakemuksen täydennys

Hiukkaspäästöjen mittaus

Pellettien ja puunkuivauksessa syntyneiden kondenssivesien biohajoavuustutkimus

ILMANTARKKAILUN VUOSIRAPORTTI 2015

Kaasutukseen perustuvat CHP-tekniikat. ForestEnergy2020 -tutkimus- ja innovaatio-ohjelman vuosiseminaari, Joensuu,

Í%R]'ÂÂÂVqEÎ. Päivämäärä Sivu 1 / 2

HENGITETTÄVIEN HIUKKASTEN KOKOJAKAUMA, KOOSTUMUS JA LÄHTEET PÄÄKAUPUNKISEUDULLA - JATKOTUTKIMUKSET

Unicon ReneFlex. Jätteestä energiaa

Analyysi Menetelmä Yksikkö Verkostovesi Pattasten koulu. * SFS-EN ISO pmy/ml 1 Est. 7,5 Sähkönjohtavuus, 25 C * SFS-EN 10523:2012

TUTKIMUSTODISTUS. Jyväskylän Ympäristölaboratorio. Sivu: 1(1) Päivä: Tilaaja:

JÄTEJAKEIDEN YMPÄRISTÖKELPOISUUS MAARAKENTAMISESSA. RAMBOLL FINLAND OY

!"## "$! % & $ $ " #$ " '( $&

Uutta liiketoimintaa jätteestä tuhkien modifiointi ja geopolymerisointi

Ohjeita opetukseen ja odotettavissa olevat tulokset

EU:N 2030 ILMASTO- JA ENERGIAPOLITIIKAN LINJAUSTEN TOTEUTUSVAIHTOEHDOT JA NIIDEN VAIKUTUKSET SUOMESSA

FORTUM POWER AND HEAT OY LENTOTUHKAN HYÖTYKÄYTTÖKELPOISUUS 2017 (ANALYYSIT), LAADUNVALVONTA

Biowaste to power plants at high portions Biosafe TEKES 40181/06

Transkriptio:

Jätteiden energiakäytön päästöjen hallinta Jorma Jokiniemi Kuopion yliopisto ja VTT Jätteiden energiakäytön seminaari Lohja 07.11.2006

2 Sisältö 1. Johdanto 2. Jätteenpoltto arina ja leijukerrostekniikalla 3. Ilmapäästöt 4. Minkälaisia päästöjä eri prosesseissa muodostuu ja miksi 5. Mikä on päästö 6. Jäteenpolton mitatut päästöt 7. Päästöjen luokittelu polttoaineen ja prosessin suhteen Yhteenveto

3 1. Johdanto Tässä esityksessä käsitellään jätteenpolton ilmapäästöjä arinaja leijupolttotekniikalla poltto ja kaasutustekniikat päästöjen muodostuminen polttotekniikan vaikutus erotus ja suodatuslaitteet mittaustulokset Lopuksi verrataan jätteenpolton päästöjä muihin päästöihin ja esitetään arvio jätteenpolton vaikutuksista yhdyskuntailman pitoisuuksiin

4 KAASUTUS Kun halutaan syöttää kierrätyspolttoaineita hiilipölykattilaan, maakaasukattilaan tai turbiiniin, kierrätyspolttoaine on ensin kaasutettava. Kaasutuksen tuotekaasu voidaan puhdistaa epäpuhtauksista ennen kaasun syöttöä kattilaan, jolloin pääkattilan käytettävyysei huonone.

5 Kun REF:n klooripitoisuus on pieni (<0,1 paino %), kaasutuksen tuotekaasu voidaan polttaa suoraan kiinteän polttoaineen kattilassa. Esimerkkinä tällaisesta ratkaisusta on Lahden Lämpövoima Oy:n Kymijärven voimalaitoksen kaasutin.

6 (arinakattilassa)

7 Massapoltto arinatekniikalla

8 18 MW Arinakattilalaitos Ruotsissa.

9 Jätteenpolton arinakattilalaitos aloitti toimintansa syksyllä2003 Kattilan toimitti Babcock & Völund ja siinä on Alstom NID kaasujenpuhdistuslaitteisto Laitos tuottaa lämpöä noin 8000 taloudelle ja paikalliselle teollisuudelle Jätteellä on tehokas syntypaikkalajittelu Jäte ei sisällä suuriä määriä kotitalouksien biojätettä Laitokselle toimitettu jäte poltetaan sellaisenaan arinakattilassa. Lämmöntuotyanto 18 MWth Sähkön tuotanto 1,7 MW laitoksen omaan käyttöön Polttoaine: 70 % kotitalouksien syntypaikkalajiteltua jätettä 30 % lajiteltua teollisuuden jätettä

10 Jätteenpolton arinakattilalaitos 18 MWth.

11 Jätteen siirtäminen poltettavaksi

12 Leijukerrostekniikka jätteenpoltossa

13

14

15

16 NID (novel integrated desulphurization) Aktiivihiili elohopea ja dioksiinit+furaanit Sammutettu kalkki CaOH HCl, SO SNCR (Selective Non Catalytic Reduction) Typen oksidit

17

Tuhkan käsittely ja loppusijoitus. 18

19 Jätteenpolton leijukerroskattila aloitti toimintansa syksyllä2003 Kiertoleijukattilan toimitti Kvaerner ja siinä on Alstomin NID kaasujenpuhdistuslaitteisto Poltettava jäte murskataan ja siitä poistetaan metallit Jätteellä ei ole syntypaikkalajittelua Jäte sisältää myös kotitalouksien biojätettä Lämmöntuotanto 75 MWth Polttoaine: 70 % kotitalouksien lajittelematonta jätettä 30 % lajiteltua teollisuuden jätettä

20 Polttoaineen käsittely kiertoleijukattilassa

21

22 Ilmapäästöt Poltossa muodostuu kolmea eri tyyppistä kaasumaista komponenttia joihin kaasujen puhdistustekniikka ei vaikuta. CO: Hään määrä kertoo palamisen hyvyydestä (epätäydellinen palaminen). Jos palaminen on täydellistä ei häkää muodostu. EU ja muut viranomaiset ovat asettaneet hään keskimääräiselle päästölle päästörajoja. CO2 + H20 : Hiilidioksidi ja vesihöyry ovat täydellisen palamisen tuotteet. NO ja NO2, (NOx) : Typen oksidit. Typen oksidien päästöjä voidaan vähentää seuraavasti: SNCR prosessi: Ammoniakin tai urean injektointi kuumaan savukaasuun tai SCR prosessi: Katalyytin käyttö jolloin ammoniakki tai urea voidaan injektoida viileämpään savukaasuun. HCl ja SO2 Jos polttoaine sisältää rikkiä ja klooria ovat rikkidioksidi ja kloorivety kaasut niiden pääasialliset olomuodot savukaasussa. Voidaan poistaa sekoittamalla savukaasuun sammutettua kalkkia tai natriumbikarbonaattia.

23 Dioxinit ja furaanit Nämä ovat hyvin toksisia komponentteja, joiden pitoisuudet luonnossa tulee rajata erittäin alhaisiksi. Aktiivihiili kykenee absorboimaan kaiken dioksiinin ja furaanin savukaasuista. Käytetty aktiivihiili voidaan hävittää polttamalla (täydellinen palaminen), jolloin myös dioksiinit ja furaanit häviävät. Myös SCR katalyytti hävittää savukaasussa olevat dioksiinit ja furaanit. EU:n jätteenpolton direktiivin asetus savukaasun 2 sekunnin viipymästä 850 C:ssa hävittää nämä yhdisteet ja muutkin haitalliset orgaaniset komponentit.

24 PAH (poly aromaattiset hiilivedyt) ovat toksisia komponentteja joita syntyy epätäydellisessä palamisessa. Ne voivat olla savukaasussa joka kaasu tai hiukkasmuodossa. TOC (orgaanisen hiilen kokonaismäärä savukaasussa) on palavien orgaanisten yhdisteiden kokonaismäärä savukaasussa. Aktiivihiili poistaa hyvin nämä yhdisteet. Hiukkaset ja raskasmetallit Savukaasun jäähtyessä kaasuuntuneet epäorgaaniset ainekset tiivistyvät pienhiukkasiksi. Palamaton ja kaasuntumaton tuhka ja muut ainekset muodostavat suurhiukkaset. Kaasuuntuneet raskasmetallit voivat reagoida kuumassa suurten tuhkahiukkasten pinnalle ja savukaasun jäähtyessä lisää siinä vielä olevat kaasumaiset raskasmetallit tiivistyvät ja rikastuvat pienhiukkasiin. Kaasuuntumattomat raskasmetallit jäävät suurhiukkasiin. Elohopea (Hg) on ainoa raskasmetalli joka nykytiedon mukaan esiintyy pääosin kaasumaisena savukaasupuhdistimien lämötiloissa (100 200 C). Hiukkasssuodattimilla voidaan poistaa hiukkaset tehokkaasti ja elohopea voidaan poistaa aktiivihiilellä. PÄÄSTÖJEN MITTAAMINEN

25

26

27 Hiukkasten ja kaasujen mittaaminen standardin mukaisella menetelmällä.

28 Pienhiukkasten (sisältäen raskasmetallit) mittaaminen. ESP outlet Vacuum pump BLPI ESP inlet Porous tube diluter TEOM/ELPI/ DMA SDI/VI Critical orifice Pre cyclone Vacuum pump Vacuum pump BLPI

29 Dioksiinien ja furaanien mitaaminen.

30 Elektronimikroskooppikuva jätteenpoltossa syntyvistä hiukkasista.

Biomassan leijukerrospoltto Huono pienpoltto 31 Kevyt polttoöljy, nokihiukkanen Raskas polttöljy H2SO4

32 Tuloksia jätteenpolttolaitoksilla tehdyistä mittauksista Suomessa on ollut käynnissä Tekesin, yritysten ja VTT:n rahoittama JÄPPI (jätteenpolton pienhiukkaset) tutkimusprojekti, jossa on mitattu toimivien laitosten ilmapäästöjä. Seuraavassa kerrotaan tässä projektissa saaduista mittaustuloksista poltettaessa jätettä arina ja leijukerrostekniikalla.

33 JÄPPI projektissa tutkitut Polttoaineet Pilot plant Wood waste Pilot plant SRF I Pilot plant SRF I UM Pilot plant SRF III Pilot plant SRF III UM Grate Chip+bark Grate Wood waste & chip + bark CFB 75 MW RDF Grate incinerator Waste CFB Co combustion SRF+peat wood+coke SRF = Solid Recovered Fuel UM = Urban Mill

34 2.0 Kloorin määrä polttoaineissa. Kuvasta näkyy, että jäte on hyvin epätasalaatuista, joten eri aineiden määrät vaihtelevat suuresti. 1.5 %, d. 1.0 0.5 0.0 Karhula Wood waste Pilot plant SRF I SRF I UM SRF III SRF III UM Chip+bark Wood waste & chip+ CFB RDF Grate waste CFB Co comb SRF+peat wood+coke

35 Kadmiumin määrä polttoaineissa 20 Content, mg/kg d. Pilot plant 15 10 5 0 Karhula Wood waste SRF I SRF I UM SRF III SRF III UM Chip+bark Wood waste & chip+bark CFB RDF Grate waste CFB Co comb SRF+peat wood+coke

36 Lead in Lyijyn fuel määrä polttoaineissa 300 Pb, mg/kg, d. Pilot plant 200 100 0 Karhula Wood waste SRF I SRF I UM SRF III SRF III UM Chip+bark Wood waste & chip+bark CFB RDF Grate waste CFB Co comb SRF+peat wood+coke

37 Hiukkasten massakokojakaumat [mg/nm 3 ] ennen suodatinta. Katkoviiva esierottimelle kerättyjen suurten hiukkasten määrää. Sininen arinakattila 18 MW Ruotsissa, punainen leijukerroskattila pilot laitos Suomessa ja vihreä leijukerroskattila 75 MW Ruotsissa. dm/dlog(dp) [mg/m^3] (NTP) 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 Hässleholm (BLPI) Hässleholm (pre cyclone) Nörrköping (BLPI) Norrköping (pre cyclone) Karhula SRF III (BLPI) Karhula SRF III (pre cyclone) Cyclone cut off D50 = ~5 8µm 1000 500 0 0.01 0.1 1 10 100 Dp [µm]

38 Hiukkasten massakokojakaumat [mg/nm 3 ] suodattimen jälkeen. Katkoviiva esierottimelle kerättyjen suurten hiukkasten määrää. Sininen arinakattila 18 MW Ruotsissa, punainen leijukerroskattila pilot laitos Suomessa ja vihreä leijukerroskattila 75 MW Ruotsissa. dm/dlog(dp) [mg/m^3] (NTP) 0.480 0.430 0.380 0.330 0.280 0.230 0.180 0.130 0.080 0.030 12.4. Outlet 1 11:45 17:40 13.4. Outlet 2 11:10 17:40 Outlet 1 Cyclone Norrköping outlet Norrköping cyclone 0.020 0.01 0.1 1 10 100 Dp [µm]

39 70 dm/dlog(dp) [mg/m^3] (NTP) 60 50 40 30 20 Pb jakautuminen eri kokoisiin hiukkasiin ennen suodatinta. Pb Hässleholm Pb Norrköping Pb Kauttua Pb SRF 1 Pb SRF 3 Pb SRF 1 UM Pb SRF 3 UM 10 0 0,01 0,1 1 10 100 Aerodynamic diameter, Dp [µm]

6 Mn jakautuminen eri kokoisiin hiukkasiin ennen suodatinta. 40 dm/dlog(dp) [mg/m^3] (NTP) 5 4 3 2 Mn Hässleholm Mn Norrköping Mn Kauttua Mn SRF 1 Mn SRF 3 Mn SRF 1 UM Mn SRF 3 UM 1 0 0,01 0,1 1 10 100 Aerodynamic diameter, Dp [µm]

dm/dlog(dp) [µg/m^3] (NTP) VTT University TECHNICAL of Kuopio RESEARCH CENTRE OF FINLAND 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 Pb jakautuminen eri kokoisiin hiukkasiin suodattimen jälkeen. Pb, Filter outlet Vaikka vaihtelua esiintyy, niin määrät ovat erittäin alhaiset Pb Hässleholm (BLPI) Pb Hässleholm (pre cyclone) Pb Norrköping 1 (BLPI) Pb Norrköping 2 (BLPI) Pb Norrköping 2 (pre cyclone) 41 0.2 0.1 0 0.01 0.1 1 10 100 Dp [µm]

42 1.E+08 1.E+07 INLET Norrköping OUTLET Norrköping OUTLET Norrköping OUTLET Norrköping sootblow ing dn/dlog(dp) [1/cm^3] (NTP) 1.E+06 1.E+05 1.E+04 1.E+03 1.E+02 1.E+01 0.01 0.1 1 10 Aerodynam ic Dp [µm] Pienhiukkasten lukumäärä eri kokoisissa hiukkasissa ennen suodatinta ja sen jälkeen (katkoviiva).

µg/m^3 (NTP) 30000 25000 20000 15000 10000 Trace metal concentrations in sub micron particles, filter inlet Raskasmetallien määrät pienhiukkasissa ennen suodatinta Hässleholm Norrköping sin arina, pun leijukerros 104 000 43 5000 0 Al As Cd Co Cu Fe Mn Pb Sb V Zn

Raskasmetallien määrät pienhiukkasissa suodattimen jälkeen 44 0.30 0.25 Trace metal concentrations in sub micron particles, filter outlet Hässleholm Norrköping µg/m^3 (NTP) 0.20 0.15 0.10 sin arina, pun leijukerros 0.05 0.00 As Cd Co Cu Mn Pb Sb V Zn

Jätteen polton ilma päästöjä (NID tekniikka, normaalitilanne). Mitatut päästöt ovat joillekin komponenteille niin alhaisia, että käytännössä standardin mukaisen mittausmenetelmän havaitsemisraja tulee vastaan. Päästökomponentti Rikkidioksidi, SO 2 Typen oksidit NO x (NO 2 :na ilmoitettuna) Hiukkaspäästöt, TSP Kloorivety, HCl Fluorivety, HF Dioksiniit ja furaanit Cd+Tl Hg Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+ Ni+V Kaasumaiset ja höyrymäiset orgaaniset aineet orgaanisen hiilen kokonaismääränä, TOC Pitoisuus savukaasussa mg/m 3 (NTP, kuiva kaasu O 2 11 %) MITATTU 0,16 25 50 100 0,2 1 4 6 0,02 0,2 0,0034 x 10 6 0,01 x 10 6 < 0,002 0,005 0,007 < 0,02 < 1 Pitoisuus savukaasussa mg/m 3 (NTP, kuiva kaasu O 2 11 %) PÄÄSTÖRAJA EU 50 200 10 10 1 0,1 x 10 6 0,05 0,05 0,5 10 45

t Pienhiukkasten muodostuminen ja raskasmetallien käyttäytyminen jätteen poltossa T g [ C] 900 1500 400 800 0 500 Päästö ennen suod. 46 Polttoainehiukkanen Pyrolyysi/ palaminen/ liekki/ höyrystyminen Raskasmetallit Pb, Cu Hg (kaasumaisia) heterogeeniset reaktiot sulfaatteja klorideja oksideita Hg (kaasuna/ hiukkasina) PbCl 2, CuCl 2..M x O y (hiukkasina) K, Na, Ca tuhkahiukkasia sulfaatteja klorideja oksideita KCl 2, KSO 4, CaSO 4

47 Eri polttoaineiden ja laitosten pienhiukkasja raskasmetallipäästöjen vertailu Kivihiili (pölypoltto, sähkösuodin pussisuodin) Turve (pölypoltto, leijukerrospoltto, sähkösuodin Biomassa (leijukerrospoltto, pienpoltto, eri suotimia) Öljy (raskasöljy, kevyt öljy, poltinpoltto, dieselmoottorit) Mustalipeä (soodakattila)

48 Hiukkaspää äästöt t Tuhkahiukkaset (sisältää raskasmetallit) Hienojakoinen lentotuhka (poltossa kaasuuntunut epäorgaaninen aines) Karkea lentotuhka t Hiiltä sisältävät hiukkaset Noki t Hapot Orgaaninen aines (PAH, hiilivedyt) Koksi (palamaton hiili, karkeat hiukkaset) rikkihappo ja suolahappo, orgaaniset hapot)

49 Polttoaineet:Pienhiukkasiin rikastuvat aineet joita on paljon myös polttoaineessa epäorgaaniset Biomassa: K, Ca, Na, (Mn), Cl, S, Zn Raskasöljy: S, V, Ni, Na Jäte: Cl, S, K, Na, Pb, Cu, Zn, Al, Sn Hiiltä on kaikissa ja sen esiintyminen pienhiukkasissa riippuu palamisen hyvyydestä (noki ja hiilivedyt=orgaaninen aines)

50 Mitä päästöt ovat? C x H y O N Ca K S H 2 O t Ideaalisessa hiilivetyjen palamisessa syntyy pelkästään hiilidioksia (CO 2 ) ja vettä (H 2 O). t Päästöjä syntyy, kun polttoaineen hapettuminen ei ole täydellistä = epätäydellinen palaminen C x H y, CO, VOC, PAH, Hiukkaset t NO x ja SO 2 päästöt sekä osa tuhkahiukkasista vapautuu, vaikka palaminen olisi täydellistä. Tuhka 0.4 0.6 % Kiinteä hiili 11.4 15.6 % Haihtuvat aineet 84 88 % Vesi

51 Polton pienhiukkaspäästöt Suomessa vertailutaulukko Fuel Boiler / Output Particle Particle emissions Flue gas Burner kw separator Characteristics TSP PM1 Medium Chemical composition Morphology Harmful properties T O2 aver. mg/mj mg/mj size (nm) Main elements / compounds spherical/agglomerate particle size/toxicity oc % Biomass/Peat PM1 AMMD Physical size Biomass batch burning batch burning sauna stoves, fireplace inserts, 80...230* small size, PAH, 350 9 masonry heaters, wood log boilers 50...160* 100 500 org.80 3 0, soot 20, inorg.5 50 agglom.,primary 50nm some soot 210 13 continueous burning continueous burning wood chips grate, stoker burner <500 20...80 na** small units 180 8 wood pellet pellet burner, stoker burner <500 10 60 100 org.10 15,soot 1 5,inorg.80 90 spherical 50 nm small size 190 7 wood grate 5000 wet scrubber 50 30 200 K, SO4 some PAH 140 6 woodchips grate (circulating) 10000 10 3 230 140 6 wood grate 15000 ESP 11 5 200 intermed.&large units 140 6 wood, peat Bubbling fluidised bed (BFB) 60000 ESP 2 3 1 200 SO4, K, Na spherical 100 200 nm relatively small size 140 6 wood, sludge Circulating fluidised bed (CFB) 150000 ESP 1 2 0,1 200 SO4, K, Cl, Na K salts wood, peat, sludge BFB 90000 FF 5 0,05 500 na** 140 6 Waste Waste SRF grate 18000 FF 0,2 <0.03 na** na** inlet: inlet: 140 11 SRF CFB 75000 FF 0,4 0,03 na** na** compact agglomerates rel. small size, toxic 140 11 mixed fuel BFB 60000 ESP 10 3 200 K, Cl, SO4, Pb, Cd primary 40 100 nm outlet: 140 6 (KCl and Pb,Cd ) almost zero emission Oil Oil light oil Oil burner (domestic) 20 2 2 50 mainly soot agglom. primary 20 50 nm small size, soot 160 4 heavy oil Oil boiler 4000 7000 15 40 3 9 100 H2SO4, V, Ni spherical 100 nm small size toxic 150 3 Diesel engine number, V, Ni, SO4 Coal Pulverised coal combustion 320000 ESP 10 2 500 Si, S, K, Hg Coal 246000 FF 6 ~0 na** na** Hg, As Black liquor Recovery boiler 300000 ESP 5 16 3 11 1000 Na, SO4, K, Cl salts compact agglomerates Black liquor 140 6 100 500 nm none * large differences between combustion devices and operation habits (fuel quality etc.) ** below the limit of identification or not analyzed

52 Tulevaisuuden haasteita t Eri päästölähteiden terveysvaikutusindikaattorit kemiallinen koostumus hiukkaskoko lukumäärä/pinta ala/massa Pintaominaisuudet t Pienten biomassalaitosten pienhiukkaspäästöjen hallinta t Pienpolton pienhiukkaspäästöt (mitaaminen, hallinta) t Eri päästölähteiden hiukkasten säteilyominaisuudet (ilmastomuutos)

53 Jätteenpolton ilmapäästöjen leviäminen ja terveysvaikutukset Leviämistarkastelu voidaan tehdä esim. leviämismallien avulla (Ilmatieteen laitos). Tällöin lähtötietoina voitaisiin käyttää EU:n jätteenpolttodirektiivin asettamia maksimipäästöjä (taulukko 1.). Vaikka hyvällä suodatustekniikalla päästäisiinkin näiden arvojen alle, on järkevää käyttää ko. arvoja varmistamaan, että näillä maksimipäästöilläkään ei ole odotettavissa negatiivisia terveysvaikutuksia Kaikkien ilmapäästöjen osalta voidaan siten mallien avulla laskea korkeimmat tunti ja vuosikeskiarvot maksimipäästötilanteissa. Päästökorkeutena on syytä käyttää laitokseen suunnitellun piipun korkeutta. Yleensä piipun korkeudeksi suunnitellaan 50 100m. Korkea päästökorkeus edesauttaa päästöjen tehokasta laimennusta ulkoilmaan ja leviämistä laajemmalle alueelle, jolloin yksittäisen alueen pitoisuuksien lisäykset minimoidaan.

54 Valtioneuvoston asettamat, pääosin terveysperusteiset ohjearvot ovat kansallisia ja ne on tarkoitettu ensisijaisesti ohjeeksi viranomaisille. Raja arvot ovat ilmanlaadun ohjearvoja sitovampia ja niiden ylittyminen on ilmansuojeluviranomaisten käytettävissä olevin keinoin estettävä. Ilmanlaadun ohjearvot ovat raja arvoja tiukemmat ja pitoisuuksien ollessa niiden alapuolella myös raja arvot alittuvat. Seuraavassa ohje ja raja arvoja eri päästökomponettien pitoisuuksille ulkoilmassa: Rikkidioksidi, ohjearvoja: tuntikeskiarvo 250 µg/m3, vuorokausikeskiarvo 80 µg/m3. Typen oksidit, ohjearvoja: tuntikeskiarvo 150 µg/m3, vuorokausikeskiarvo 70 µg/m3. Hiukkaspitoisuudet: vuosikeskiarvot PM10 40 µg/m3 (raja arvo), TSP 50 µg/m3 ohjearvo vuorokausikeskiarvot PM10 70 µg/m3 (ohjearvo). Kloorivety: vuosikeskiarvo 100 µg/m3 (raja arvo, Saksa). Fluorivety: vuosikeskiarvo 1 µg/m3 (ohjearvo, WHO).

55 Arseeni: vuosikeskiarvo 6 ng/m3 (tavoitearvo, EU). Selvitysten mukaan tämän pitoisuuden alittamisella pystytään tehokkasti ehkäisemään arseenin haitallisia terveysvaikutuksia mukanlukien karsinogeeniset vaikutukset. Nikkeli: vuosikeskiarvo 20 ng/m3 (raja arvo, EU haitallisten terveysvaikutusten ehkäisemiseksi). Kadmium: vuosikeskiarvo 5 ng/m3 (raja arvo, WHO, tavoitearvo, EU). Elohopea: pitoisuustaso 50 ng/m3 (suositus WHO, alin pitoisuustaso, jonka ei ole havaittu aiheuttavan negatiivisia terveysvaikutuksia, tutkimukset kesken). Dioksiinit ja furaanit: ei ole ohje tai raja arvoja: Mitatut jätteenpolton päästöt ovat kuitenkin niin pieniä, ettei niiden oleteta aiheuttavan pitoisuuksien kohoamista.

56 Yhteenveto t Tehdyt tutkimukset ja selvitykset osoittavat, että EU:n jätteenpolttodirektiivin asettamat päästörajat alittavat päästöt eivät aiheuta edellä esitettyjen komponenttien pitoisuuksien ohje raja tai tavoitearvojen ylityksiä. Tällöin voidaan myös olettaa, että negatiiviset terveysvaikutukset eivät lisäänny, kun pitoisuustasot pysyvät näiden arvojen alapuolella. Leviämismallien mukaan kaikkien raskasmetallien pitoisuudet pysyvät selvästi alle tavoitearvojen käytettäessä maksimipäästöarvoja lähtötietoina. Koska todelliset mitatut päästöt ovat selvästi alle näiden maksimipäästöjen, voidaan perustellusti todeta, että näiden hyvin pienten päästöjen kuormitus ympäristöön mukaan lukien eliöstö, kasvit ja marjat on merkityksetöntä. t Yleisesti voidaan todeta, että parhaalla käyttökelpoisella tekniikalla voidaan jätteenpoltossa alittaa selvästi EU:n asettamat päästörajat. Tämä tieto perustuu todellisilla toiminnassa olevilla laitoksilla tehtyihin viimeaikaisiin mittauksiin. Tällöin alittuvat myös viranomaisten asettamat ilmalaadun ohjeja raja arvot ja näin vältytään nykyisen tiedon mukaan negatiivilta ympäristöja terveysvaikutuksilta. Tämä edellyttää kuitenkin päästötasojen jatkuvaa seuraamista, johon velvoittaa myös EU:n jätteenpolttodirektiivi.