Tulevaisuuden monipolttoainekattila - tutkimus- ja tuotekehitysympäristö

Samankaltaiset tiedostot
Tulistimien kloorikorroosion estäminen lisäainein Corraway. Tutkimuslaitosprojekti VTT, Åbo Akademi

Jäteperäistä biomassaa voimaloihin suurilla osuuksilla Biosafe TEKES 40181/06

Bio-energia-alueen tutkimuksen esittely. Martti Aho

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

Unicon ReneFlex. Jätteestä energiaa

Polttoprosessien laskennallinen ja kokeellinen tutkimus Osatehtävä 3: Palamistien monitorointi

Uusiutuvan energian tukimekanismit. Bioenergian tukipolitiikka seminaari Hotelli Arthur, Kasperi Karhapää Manager, Business Development

Biomassan poltto CHP-laitoksissa - teknologiat ja talous

Pienpolton markkinanäkymät

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Askeleita kohti C02-vapaata tulevaisuutta

Etelä-Savon uusien energiainvestointien ympäristövaikutukset

Raportti JMa KOTKAN ENERGIA OY:N HOVINSAAREN VOIMALAITOKSEN YHTEENVETORAPORTTI 2016

Biomassavoimalaitokset yleistyvät Euroopassa. Jouni Kinni ClimBus-ohjelman päätösseminaari Helsinki

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Liikenteen biopolttoaineet

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

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Lentotuhkan hyödyntämisen mahdollisuudet metsäteollisuuden jätevesien käsittelyssä

Low-Carbon Finland Platform Energiajärjestelmäskenaariot. Antti Lehtilä Tiina Koljonen

VTT:N PAPERINVALMISTUKSEN TUTKIMUSYMPÄRISTÖ EDISTÄÄ YRITYSTEN NOPEAA JA KUSTANNUSTEHOKASTA TUOTEKEHITYSTÄ

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

Sellutehdas biojalostamona Jukka Kilpeläinen, tutkimus- ja kehitysjohtaja, Stora Enso Oyj Biotekniikka kansaa palvelemaan yleisötilaisuus

Palamisen ja kalkkikivireaktioiden mallintaminen kiertoleijukattilan tulipesän kolmiulotteisessa virtausympäristössä

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

Ympäristöjalanjäljet - miten niitä lasketaan ja mihin niitä käytetään? Hiilijalanjälki

Biotalouden uudet arvoverkot

TESTAA tutkimusinfrastruktuurista hyötyä pk-sektorille

Puutavaraseminaari Asiakasnäkökulma metsäenergiaan Ahti Weijo Vaasa

Työpaketti TP2.1. polton ja termisen kaasutuksen demonstraatiot Kimmo Puolamäki, Jyväskylän ammattikorkeakoulu

VALMIUDET CCS-PROSESSIEN KEHITYKSEEN KESKI-SUOMESSA (CCS-TOOLS) V Liekkipäivä Dipoli, Otaniemi, Espoo Antti Tourunen, VTT

expertise in combustion

Metsäenergian kehitysnäkymät Suomessa - kutsuseminaari

ORIMATTILAN LÄMPÖ OY. Hevosenlanta -ympäristöuhka vai hukattu mahdollisuus? -seminaari Toimitusjohtaja Reijo Hutri

Synteesikaasuun pohjautuvat 2G-tuotantovaihtoehdot ja niiden aiheuttamat päästövähenemät

Jätteiden energiahyötykäyttö ja maakaasu Vantaan Energian jätevoimala

Toimintaympäristö: Fortum

Metsäenergian käytön kokemukset ja tulevaisuuden haasteet

Ohjelma. Klo Jakso Sisältö / Tavoitteet Vastaava

Ydinvoima kaukolämmön tuotannossa

CCS:n rooli Suomen energiajärjestelmässä vuoteen 2050

Poltossa vapautuvien metallien laserdiagnostiikka

Uusien liikenteen biopolttoaineteknologioiden

Vihreää energiaa tankkiin. Nils-Olof Nylund, VTT

Biohiilipellettien soveltuvuus pienmittakaavaan

Suomestako öljyvaltio? Kari Liukko

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Öljyalan Palvelukeskus Oy Laskelma lämmityksen päästöistä. Loppuraportti 60K Q D

Hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin soveltaminen Suomen olosuhteissa. CCS-seminaari, Espoo, Tutkija Sebastian Teir, VTT

Geoenergian tulevaisuuden visio. Jari Suominen

European Technology Platform for Zero Emission Fossil Fuel Power Plants (ETP ZEP) Mikko Anttila Metso Power

Kaukolämmön tuotanto Suomessa ja Saarijärvellä

Social and Regional Economic Impacts of Use of Bioenergy and Energy Wood Harvesting in Suomussalmi

KOTKAN ENERGIA OY:N HOVINSAAREN VOIMALAITOKSEN YHTEENVETORAPORTTI 2018

Mitä uutta energiajalosteiden ja liikennepolttoaineiden tuotannosta?

appropriate power range: 1-7 megawatts proportion of electric power of total energy is ca 30 % Entimos Ltd offers complete ready-to-use system

Biometaanin tuotannon ja käytön ympäristövaikutusten arviointi

Kaasutus tulevaisuuden teknologiana haasteita ja mahdollisuuksia

Mitkä tekniikat ovat käytössä 2020 mennessä, sahojen realismi! Sidosryhmäpäivä 09. Vuosaari Teknologiajohtaja Satu Helynen VTT

Turpeen energiakäytön näkymiä. Jyväskylä Satu Helynen

Kivihiili turvekattiloissa. Matti Nuutila Energiateollisuus ry Kaukolämmön tuotanto

Kestävä ja älykäs energiajärjestelmä

Typen ja fosforin alhainen kierrätysaste Suomessa

Kaasutustekniikkaan perustuva liikennepolttoaineiden valmistus. METLA VTT tutkimusohjelman seminaari Espoo Esa Kurkela, VTT

Fysikaaliset ja mekaaniset menetelmät kiinteille biopolttoaineille

Metsätalouteen ja metsäteollisuuteen perustuvan energialiiketoiminnan mahdollisuudet

Keljonlahden voimalaitoksen tuhkien hyötykäyttö Keski-Suomessa - KL-Tuhka

Suomi kehittyneiden biopolttoaineiden kärjessä UPM Lappeenrannan biojalostamo. Ilmansuojelupäivät Stefan Sundman UPM Sidosryhmäsuhteet

Kotimaisen biohiilipelletin kilpailukyvyn varmistaminen energiapolitiikan ohjauskeinoilla - esitys

Sähkön rooli? Jarmo Partanen LUT School of Energy systems

Tulevaisuuden energiateknologiat - kehitysnäkymiä ja visioita vuoteen ClimBus-ohjelman päätösseminaari kesäkuuta 2009 Satu Helynen, VTT

Case bioenergian kehittäminen Keski-Suomessa

Energiajärjestelmän haasteet ja liikenteen uudet ratkaisut

Suomi muuttuu Energia uusiutuu

Jätteenpolttolaitosten Tuhkien Talteenotto

SMART CITY - EKOTEHOKAS TULEVAISUUDEN KAUPUNKIYMPÄRISTÖ. Marko Riipinen. Rakennusautomaatioseminaari 2013 Metropolia, Espoo 30.5.

TSE Oy Naantalin monipolttoainevoimalaitos

Parisiin sopimus vs. Suomen energia- ja ilmastostrategia 2030

Toimialojen rahoitusseminaari 2016 Säätytalo, Toimialapäällikkö Markku Alm

Energiamurros - Energiasta ja CO2

BIOPOLTTONESTEITÄ JÄTTEISTÄ JA BIOMASSASTA II Anja Oasmaa, Yrjö Solantausta, Vesa Arpiainen, VTT

Energiantuotannon tuhkien hyödyntäminen. Eeva Lillman

ClimBus Business Breakfast Oulu

Maakaasu kaukolämmön ja sähkön tuotannossa: case Suomenoja

Pellettien pienpolton haasteet TUOTEPÄÄLLIKKÖ HEIKKI ORAVAINEN VTT EXPERT SERVICES OY

Energia- ja ilmastostrategia ja sen vaikutukset metsäsektoriin

ENERGIATUTKIMUSKESKUS

ENE-C2001 Käytännön energiatekniikkaa (KET) VTT Bioruukki / tehtävänanto

Miten energiayhtiö hyödyntää uusiutuvaa energiaa ja muuttaa perinteistä rooliaan

Sisältö. Työn lähtökohta ja tavoitteet Lyhyt kertaus prosessista Käytetyt menetelmät Työn kulku Tulokset Ongelmat ja jatkokehitys

Visio uusiutuvasta lämmityksestä Euroopassa 2050

Turun Seudun Energiantuotanto Oy Naantalin uusi voimalaitos. Astrum keskus, Salo

Kotimainen kokonaistoimitus sahateollisuuden tarpeisiin. Jussi Räty, MW Power Suomen Sahat Bioenergiaseminaari 2009

Lämpökeskuskokonaisuus

Transkriptio:

Tulevaisuuden monipolttoainekattila - tutkimus- ja tuotekehitysympäristö Jouni Hämäläinen, teknologiapäällikkö VTT Jyväskylä Bioenergiasta Elinvoimaa Tulosseminaari 8.12.2010 Saarijärvi

2 Tulevaisuuden monipolttoainekattila - tutkimus- ja tuotekehitysympäristö Hanke toteutettiin 1.4.2008 ja päättyi 30.9.2009 Kokonaisbudjetti: 414.000, josta EAKR rahoitus 272.000, kuntien rahoitus 75.000 ja yksityinen rahoitus 67.000 Projektin organisointi, hankkeeseen osallistuneet tahot: Saarijärven Kaukolämpö Oy, Putkimaa Oy ja VTT. Hankkeen seurantaryhmään kuuluivat myös Jyväskylän yliopisto ja Jyväskylän ammattikorkeakoulu Projektin tavoitteet: Projektin tavoitteena oli luoda valmiudet "Tulevaisuuden monipolttoainekattilan" tutkimus- ja kehitysympäristölle. Tutkimusympäristön käyttöönotto mahdollistaa uusien biopolttoaineiden käyttöön liittyvien ratkaisujen kehittämisen - polttoaineen tuotantokonseptit, polttoaineen käsittely- ja syöttöratkaisut, ratkaisut polttoaineen laadunhallintaan, palamisprosessin säätö- ja automaatioratkaisut, päästöjen hallinnan ratkaisut, polttoaineen tuhkankäyttäytymisen hallinta jne.). Edellä mainitut kehityskohteet ovat ensiarvoisen tärkeitä suomalaisten laitetoimittajien kilpailukyvyn turvaamiseksi ja lisäämiseksi kansainvälisillä markkinoilla.

3 Esityksen sisältö Taustaa Biopolttoaineiden kysyntä VTT:n olemassa olevan pilotkoetoimintaympäristön esittely Miksi Saarijärven tapainen tutkimusinfra tarvitaan? Uudet mahdollisuudet joita Saarijärven tutkimusympäristö tarjoaa

4 MUUTOKSET JA NIIDEN VAIKUTUKSET TOIMIALALLA - LIIKETOIMINTAMURROKSET - KHK - 20 % vuoden 1990 tasosta, Uusiutuvien käyttö 20 %:iin energian käytöstä, Bioperäiset liikenteen polttoaineina 10 %, energian käytön tehostaminen 20 %:lla Ref. IEA Arvio uusiutuvan sähkön (RES-E) markkinoiden kasvusta vuoteen 2020. Lähde: Euroopan komission Renewables Roadmap 2006.

5 Esimerkkejä kansainvälisillä markkinoilla olevista biopolttoaineista Miscanthus (elefanttiheinä) Eukalyptus Bagasse (sokoeriruokojäte) Rice husk (riisin kuori) Willow (paju) Industrial residues Etc, etc Näiden polttotekniset ominaisuudet usein miten huomattavasti haasteellisempia kuin kotimaisten polttoaineiden Käsittely- ja syöttöteknisesti erilaisia, tuhkapitoisuus yleensä suurempi, alkali ja klooripitoisuudet korkeampia Kun näille suunnitellaan kattilaa polttoaineiden palamis- ja tuhkankäyttäytyminen on tunnettava (yllätyksien ehkäisemiseksi)

6 Biopolttoaineiden palaminen tuhkan käyttäytymisen ymmärtäminen To stack Erittäin tärkeä aihepiiri varsinkin uusien biopolttoaineiden osalta - Polttoaineen tuhkakäyttäyminen tunnettava, jotta kattila voidaan suunnitella optimaaliseksi ja saavuttaa laitoksen hyvä käytettävyys - Olemassa olevat pilot koelaitteet mahdollistavat tuhkan käyttäytymisen mittaamisen eri prosessivaiheissa ja olosuhteissa. Tuhkan käyttäytymisen ymmärtämiseksi tarvitaan kuitenkin erittäin vaativaa mittaus- ja analysointitekniikkaa, kun tuhkaa muodostavia aerosoleja mitataan kuumista prosessiolosuhteista sekä myöhemmin analysoidaan hiukkasten koostumus ja pitoisuudet. Nämä mittaukset kuitenkin auttavat ymmärtämään kuinka erilaiset biomassa käyttäytyvät palamisen aikana. - Tuhkan käyttymisen hallintaan keinoina on polttoaineseoksen optimointi (esim. turve, bio tai hiili, bio) tai käyttää erilaisia kemikaaleja tuhkan käyttäytymisen hallintaan (vrt. alla) Heating zone 4 Obervation port/ Deposit probe Heating zone 3 Obervation port Observation port Gas probe Gas cooling Deposit probe Gas sample Sampling port Cyclone Tertiary air optional Tertiary air optional Temperature control Sampling port Tertiary air (preheated) Bag filter Sampling port dm/dlog(dp) [mg/nm³] 700 600 500 400 300 200 100 dm/dlog(dp) [mg/nm³] 600 500 400 300 200 100 Heating zone 2/ Cooling zone 2 Obervation port Heating zone 1/ Cooling zone 1 Obervation port BED made of quarz Fuel container 2 Fuel container 1 Additive container Secondary air (preheated) Primary gas heating Nitrogen Air 0 0.01 0.1 1 10 0 0.01 0.1 1 10 PC control and data logging system Particle Diameter Dp [µm] Particle Diameter Dp [µm]

7 Haasteelliset polttoaineet mittauksia ja analysointeja myös laitoksilla Lämmönsiirtopintojen likaantuminen Leijupoltossa pedin agglomeroituminen Kuumakorroosio Häiriöt palamisprosessiin Apulaitteiden toiminta (e.g. savukaasupuhaltimet) Käyttö- ja kunnossapitokustannusten kohoaminen (alasajot, kattilan puhdistaminen) Kattilahyötysuhteen pieneneminen Kattilan käyttöiän pieneneminen

8 Uusi Tulevaisuuden monipolttoainekattila - tutkimusympäristö Saarijärvelle Tarpeet Polttoainevalikoima laajenee voimakkaasti tulevaisuudessa polttoaineentuotanto tarvitsee uusia konsepteja, palamisprosessin hallinta vaikeutuu. Haasteet polttoaineen logistiikassa, käsittelyssä, laadun hallinnassa, polttoprosesseissa Olemassa olevissa pilot koelaiteympäristöissä pystytään selvittään palamisen eri ilmiöihin liittyviä tekijöitä. Kaupallisen laitoksen yhteydessä, kun se on varustettu T&K-tarpeita vastaavaksi, voidaan käytännön olosuhteissa verifioida ilmiötutkimuksen tuloksia demonstroida ja kaupallistaa kehitettyjä mittaus-, monitorointi- ja diagnostiikkamenetelmiä laitosmittauksia hyödyntämällä analysoida laitoksen toimintaan ja polttoaineiden palamiskäyttäytymiseen liittyviä tekijöitä Tavoite Luoda kaupallisen laitoksen yhteyteen vastaavat tutkimusvalmiudet kuin VTT:llä on pilotkokoluokan koelaitteilla. Ympäristö valmistuu kevään 2009 aikana. Osapuolet Saarijärven Kaukolämpö, kattilatoimittajana Putkimaa, hankkeen koordinoija VTT. Yhteistyössä lisäksi JAMK ja Jyväskylän yliopisto. Jatkossa myös muut alan laitetoimittajat ja tutkimusosapuolet

9 Tulevaisuuden monipolttoainekattila - tutkimusympäristö Tutkimusympäristön valmiudet: Polttoaineen laadun ja määrän mittauksiin erillinen hihnakuljetin taajuusmuuttajakäytöllä, johon on-line mittausvalmiudet mm. epäpuhtauksille Savukaasupuolen mittauksiin 15 mittausyhdettä tulipesästä piippuun asti Kaiken kerätyn mittaustiedon on-line seuranta etänä VTT:llä Peat Tulevaisuuden uudet mahdollisuudet: Koko biopolttoaineketjun seuranta ja uusien konseptien demonstrointi (JAMK, VTT) Koulutusmahdollisuudet: suomalaisten laitetoimittajien asiakkaat (kuinka homma toimii) Suora koulutusmahdollisuus sekä kotimaisille että kansainvälisille asiakkaille (JAMK) Paperi Pulp Chemicals Liquid biofuels Utilisation of waste materials District heat Bark and other residues Process heat Flexible use Fvels and biomaterials Hakkuutähteet Agrobiomass Biomass raw materials Lowt CO -emissions 2 Electricity

10 Polttoaine in Yksinkertaistettu prosessikaavio Savukaasu out 3 pa-taskua Liikuteltava hihnakuljetin tutkimukseen Kiekkoseula + lava ylitteelle BFB-kattila KL-vesi out KL-vesi in Kattilasiilo + Syöttöruuvi + sulkusyötin Lentotuhka out Ilma in Polttoilman esilämmitys KL-veden esilämmitys pesurivedellä Pohjatuhka out

11 Tutkimuskuljetin polttoaineen ominaisuuksiin / massavirtamittauksiin Tutkimuskuljetin voidaan varustella mittauksin normaalikäytön ulkopuolella Mittausjakso voidaan tehdä asettamalla hihnakuljetin kolakuljettimen päälle, jolloin kattilaan menevä polttoainevirta menee kuljettimen kautta Mittauksia joita kuljettimella: Vaaka Hihnakuljetin Kolakuljetin

12 Mittausyhteet Sähkösuodin Savukaasupesuri Piippu 7 m 4.85 m 2.8 m 1.3 m 0.24 m Yhteiden paikat Peti 6 x Freeboard Tulipesän katto Ennen sähkösuodinta Ennen savukaasupesuria 5 x ennen piippua 5 x näköluukku (4 petialueella + 1 katossa) 1.75 m 1.75 m

13 Yhteenveto Tavoitteenamme on parantaa suomalaisen bioenergiaosaamisen kilpailukykyä luomalla uudentyyppinen valmius osaamisen ja teknologian kehittämiseen luoda uudenlaisia tutkimus- ja koulutuspalveluita polttoaine- ja laitetoimittajille ja heidän asiakkailleen laaja kansallinen ja kansainvälinen yhteistyö alan toimijoiden kanssa Kiitokset Lisätietoja: Jouni Hämäläinen, jouni.hamalainen@vtt.fi 040-5211066 ja Markku Orjala markku.orjala@vtt.fi

14 Thank You for your attention Further questions or contact Jouni Hämäläinen tel. +358 40 5211066 or jouni.hamalainen@vtt.fi VTT creates business from technology