SECTOR www.torrefied-fuels.eu Biohiilen tuotanto ja käyttö Biohiilen renessanssi, Turku 28 th of May of March 2013 Vesa Arpiainen & Carl Wilén Presentation The research leading to these results has received funding from the European Union Seventh Framework Programme (FP7/2007-2013) under grant agreement n 282826.
Sisältö Johdanto Biohiilen käyttökohteet Biohiilen tuotantoteknologiat Biohiilen tuotannon integroimismahdollisuuksista Yhteenveto
Käsitteitä
Torrefioinnin raaka-aine- ja tuotekuvat Haketettu pienpuu TOP pelletti Torrefioitu puuhake Murskattu metsätähde
Miksi Torrefaction Uusiutuvaksi oheispolttoaineeksi Euroopan hiilipölykattiloille Logistiikkakustannuksissa saavutetaan säästöjä kun kuljetusmäärät ja matkat ovat suuria Edut käyttökohteessa: pienet lisäinvestoinnit, jauhautuvuus, varastoitavuus Pienilläkin korvausosuuksilla käyttömäärät ovat valtavat Kyseessä on suuren kokoluokan valmistuksesta, kuljetus- ja käyttömääristä Teknologian kehitys on Euroopassa edennyt demonstraatio-vaiheeseen
Torrefaction paahtaminen Lähde: Andritz separation, Price George, June 2012
The Principal direct and indirect co-firing operations
Euroopan hiilen kulutus 2010 - TOPpellettien käyttöpotentiaali Lähde: Pöyry, Gratz 2011
Biomassan käyttö hiilikattilassa arvioita eri tekniikoilla korvattavasta hiilen määrästä Sahanpuru 5 % (nykyinen polttoainelinja) Puupelletit 15 % (nykyinen polttoainelinja) Erillinen puulinja 30 % (vastaanotto, haketus, murskaus pieneen palakokoon, kuivaus, erilliset syöttölinjat, biopolttoainepolttimet) Biomassan kaasutus 50 % (biopolttoaineen käsittely ja varastointi) Biohiili 50 % (varastointi) Bioöljy 50 % (varastointi) Lähde: VTT Tiedote 2595, 2011
Puupelletin ja torrefioidun pelletin valmistus
Torrefioidun pelletin etuja puupellettiin verrattuna
Useita torrefaction teknologioita Usein kehitetty eri teollisuusaloilla käytetyistä kuivureista Sekä suorasti että epäsuorasti lämmitettäviä Ensimmäiset teolliset laitokset yleensä stand-alone laitoksia, n. 20 50 000 t/a Cremers and Meijer, KEMA 2012
Kehityshankkeita Euroopassa Cremers and Meijer, KEMA 2012
Kehityshankkeita Pohjois-Amerikassa Cremers and Meijer, KEMA 2012
Esimerkki 1: Andritz, kaksi teknologiaa Compact moving bed Indirect heated rotary drum Jaap Kiel, 20th European Biomass Conference and Exhibition
Esimerkki 2: Topell, Netherlands Kaupallinen laitos 60 000 t/a toiminnassa (Duiven) - Nimellisteho 8 t/h - Tuotettu 7000 t koe-eriä käyttäjillä - Parhaimmillaan saavutettu 75% tuotantoteho Tuotannon optimointi, sideaineet, pölyntorjunta Pyörrevirtausreaktori Ei liikkuvia osia Nopea lämmön siirto, lyhyt viiveaika 1-2 min Syötteen esikäsittely Raekoko ilmeisesti sahanpurun luokkaa
Esimerkki 3: Strampoy Green Technologies, Netherlands Vibrating horisontal bed reactor Ovat toimittaneet myös rumpu-uunin Ongelmia on ollut useiden tulipalojen kanssa Tuote on tyynymäistä brikettiä (valssipuristin)
Esimerkki 4: Thermya, Ranska Thermyalla kaksi teollista laitosta lähdössä käyntiin: Pohjoisranska 2* 20 000 t/a Espanja 20 000 t/a Kuilu-uunityyppinen vastavirta reaktori (compact moving bed) Syötettävän hakkeen kosteus 20-40 % Alhainen torrefiointilämpötila 240 o C Massa saanto 95% Valumisongelmat? Kaasun kanavoituminen?
Biohiilituotannon integrointimahdollisuuksista Mahdollisia kohteita: Sahat Sellu- ja paperitehtaat Sähköä ja lämpöä tuottavat voimalaitokset Mahdollisista hyödyistä: Energia: Lämpövirtojen hyödyntäminen kuivauksessa tai torrefioinnin tarvitseman lämmön tuottamisessa Sivutuotteena muodostuvien biopolttoaineiden hyödyntäminen energiana (kuori, sahanpuru) Yhteinen kattila (skaalausedut) Sähkön paikallinen käyttö (jauhaminen, pelletointi) Raaka-aine: Yhteinen raaka-ainehankinta (metsätähde) Sivutuotteiden hyödyntäminen biohiilen raaka-aineena (sahahake) Muut: Säästöt työvoimakustannuksissa Säästöt ylläpitokustannuksissa Yhteiset laitekäytöt Biohiilen tuotannon integrointimahdollisuuksia tarkastellaan osana EU Sector projektia 2012-2015
Yhteenveto Useita demonstraatiohankkeita käynnistysvaiheessa Euroopassa, keskitytään myös agrobiomassojen jalostukseen Kahden viime vuoden aikana tuotantopuolella ei ole vielä tapahtunut läpimurtoa Useita tekniikoita tarjolla Prosessiolosuhteiden optimoinnissa edelleen epävarmuuksia Päämuuttujat torrefiointilämpötila ja raaka-aine Vaikuttavat paahdetun hakkeen pelletoitavuuteen, pellettien laatuun ja lujuuteen, ja sitä kautta varastoitavuuteen ja jauhautuvuuteen Käyttöpuolella kaivataan kokemuksia varastointi- ja polttokokeista voimalaitoskokoluokassa TOP-pellettien varastoitavuus Jauhautuminen hiilimyllyissä -> käyttäytyminen ja korvausosuus pölypoltossa Muutosinvestoinnit verrattuna muihin biomassavaihtoehtoihin Torrefaction EU-projekti SECTOR antaneen joitakin vastauksia 2012-2015