Lahti Energia Kokemuksia termisestä kaasutuksesta 22.04.2010 Matti Kivelä Puh 050 5981240 matti.kivela@lahtienergia.fi
LE:n energiatuotannon polttoaineet 2008 Öljy 0,3 % Muut 0,8 % Energiajäte 3 % Puu 14 % Maakaasu 31 % Kivihiili 51 %
Kaasutusta vuodesta 1998 Vuodesta 1998 lähtien, Lahti Energia on kaasuttanut noin 1 200 000 tonnia jätepolttoainetta ja puuta kivihiilikattilan yhteyteen rakennetussa kaasuttimessa Korvattu hiiltä 700 000 tonnnia Vaikutus päääkattilan päästöihin CO2 vähentynyt 10% eli 100 000 t/a NOx vähentynyt 5% SO2 vähentynyt 10% Hiukkaset vähentyneet 40% Raskasmetallit vähentyneet
Kymijärven voimalaitos kuva
Voimalaitoksen virtauskaavio POLTTOAINE PROSESSIIN 60 MW Kaasutin Höyrykattila Höyryturbiini SÄHKÖ 130 MW 300 MW 140 MW KAUKO- LÄMPÖ 250 MW SÄHKÖ 45 MW Kaasu- Turbiini Lämmön talteenotto kattila Jäähdytys vesi TEHO LAUHDUTUSKÄYTÖSSÄ 200 MW
Kaasutin - hiilipölykattila Tekniikassa eturivissä Lupa-asioissa huono esimerkki Polttoaine Käsittely 400 GWh/a -16 % polttoaineesta 350 MW 540 C/170 bar PÄÄSTÖT CO 2-10 % SO 2-10 % NO x - 5 % Pöly - 30 % HCl + 10mg/MJ 60 MW Hiililiekki Sähkö * 700 GWh/a Kaukolämpö * 1200 GWh/a Kaasutin Kaasutuli pohja tuhka Hiili Maakaasu 2000 GWh/a -80 % 100 GWh/a -4 % Lentotuhka
Polttoaineen vuotuinen energiajakautuma 100 % 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % 7 11 5 11 11 8 5 0 0 0 14 15 29 39 40 33 36 9 23 34 31 38 38 40 9 15 15 31 30 30 40 40 49 50 63 36 48 49 39 25 22 25 14 21 20 18 13 225 GWh 342 GWh 295 GWh 445 GWh 407 GWh 415 GWh 427 GWh 297 GWh 402 GWh 326 MWh 218 MWh 290 MWh 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Puu Kierrätyspuu REF Muovi Paperi Turve Muu
Kaasun laatu Tuotekaasun lämpöarvo on ollut 2,5-5,0 MJ/kg eli noin kymmenesosa maakaasun vastaavasta Tuotekaasu sisältää kiintoainetta, joka on peräisin polttoaineen tuhkasta, petimateriaalista ja palamattomasta hiilestä Kaasun palavat komponentit ovat vety, häkä, metaani. Se sisältää myös jonkin verran etaania sekä korkeampia hiilivetyjä joita usein tervoiksi kutsutaan Inerttiä ainetta kuten typpeä, vesihöyryä ja hiilidioksidia, on enemmän kuin palavaa ainetta
Päästömittausten tuloksia Komponentti WID PÄÄKATTILAN PÄÄSTÖ raja Hiiliajo Hiili+tuotekaasu nykyisillä polttoainesuhteilla 2001 2003 2005 11% O2 µg/m³n µg/m³n µg/m³n µg/m³n µg/m³n Hg 50 0,4 0,7 < 0,2 0,06 Cd+ Tl 50 1,1 0,1 0,7 0,44 Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V 500 51,1 40 27,7 59,5 HCl 10 0,3 24 27 45 HF 1 2 5 0,3 1,9 Partikkelit 10 19 15 7 9 PCDD/F (ng/m³n I-TEQ) 0,1 0,009 0,0007 < 0,001 < 0,01
Tuotekaasun puhdistuskokeilu Sivuvirtalaitteisto Lisäaineen syöttö N2 N2 Kaasunjäähdytin Tuuletus / paineenpoisto ulos Inertisointi N2 N2 Suodin TUOTEKAASUKANAVA Höyry N2 Inertisointi N2 N2 Suodintuhkan kaasuvirtaan. palautus Höyry
Puhdistetun tuotekaasun päästömittauksia Komponentti WID raja PUHDISTUSKOE 100% REF-polltoaineella Koe1 Koe 2 11% O2 µg/m³n µg/nm3 µg/nm3 Hg 50 2,4 5,4 Cd+ Tl 50 <2 < 2 Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V 500 <15 <15 HF 1 - - HCl 10 Partikkelit 10 PCDD/F (ng/m³n I-TEQ) 0,1 erotusaste 95% erotusaste 99,9 % 0,00002. 0,0004
Uusia määräyksiä 1. Vuonna 2016 astuu voimaan IE-direktiivin (vanha IPPC) muutos Päästörajat alenevat nykyisestään oleellisesti, eikä vanhoille laitoksille anneta merkittäviä helpotuksia Tuotekaasu tulkittanee kaasupolttoaineeksi ja siihen kohdistetaan kaasupolttoaineen päästöjen raja-arvoja. Myös jätteestä valmistettu kaasu tulkitaan näin, jos kaasun laatu vastaa esim. maakaasua Typen oksideja syntyy oleellisesti enemmän kuin maakaasun poltossa? 2. Päästökaupassa alkaa uusi kausi 2012 jälkeen Ilmaiset päästöoikeudet vähenevät nollaan vuoteen 2020 mennessä mahdollisia muita rajoituksia kasvihuonekaasuissa 3. Uusiutuvan polttoaineen tuki ja ydinvoimapäätös 2010
Seuraava askel kehityksessä Kymijärvelle uusi 160 MW th vastapainevoimalaitos Polttoaineena jätepohjainen kierrätysmateriaali Laitoksen ytimenä CFB eli kiertoleijukaasutusprosessi varustettuna kaasunjäähdytyksellä ja kaasunpuhdistuksella Hanke on kansainvälisesti merkittävä Aivan uudenlaista ympäristömyönteistä tekniikkaa Kehitetty Suomessa
Kaasutusvoimalaitos 160 MW th Kaasutin Kaasun jäähdytys ja puhdistus Kaasukattila Lisäaine syöttö Savukaasun Piippu letkusuodatin, katalysaattori POLTTOAINE 160 MW Turbiinilaitos SÄHKÖ 50 MW KAUKOLÄMPÖ 90 MW Kokonaiskustannus 157 milj.
Edelleen kehitettävää termisessä kaasutuksessa Happikaasutus Paineistettu kaasutus Tervojen hallinta (hajotus?) Puhdistuksen edelleen kehitys Polttoaineen kuivatus/veden erotus kaasusta
Yhteenveto Vanha konsepti kaasutus ja suora poltto hyödyntää biomassaa ja jätettä olemassa olevassa voimalaitoksessa Uusi konsepti on seuraava askel, joka hyödyntää jätteen sekä puujätteen ilman kattilakorroosiota energiatehokkaasti Edistää jätteen ja puun hyötykäyttöä Korkea hyötysuhde jätteen massapolttoon verrattuna Vähentää energian tuotannon CO2 päästöjä merkittävästi Seuraava askel, tuotekaasun valmistus jakeluun soveltuvaksi tuotteeksi, vaatii vielä melkoista kehitystyötä
22.4.2010 Kaasutin www.lahtienergia.fi
REF:n tulo
Lähikuva REF
Lähikuva puusta
Purkua biohallissa
Kaasuttimelle
Kiitos! Kysymyksiä?