Kuormituksen ja polttoaineseoksen vaikutus voimalaitosten ja lämpökeskuksien typpioksiduuli- ja metaanipäästöihin

Diplomityö

Research output: ThesisMaster's thesisTheses

Abstract

Diplomityön tavoitteena oli tarkentaa kasvihuonekaasupäästöjen (KHK-päästöjen) arvioinnissa käytettäviä päästökertoimia. Teollisuusmaat raportoivat KHK-päästönsä vuosittain YK:n ilmastosopimuksen (UNFCCC) sihteeristölle ns. KHK-inventaariolla. Tämä työ käsittelee energiantuotannosta syntyviä kasvihuonekaasuja. Polttoprosesseista syntyvä hiilidioksidi (CO2) voidaan arvioida melko tarkasti, sillä käytännössä lähes kaikki polttoaineen hiili hapettuu poltossa hiilidioksidiksi. Raportoitavista kasvihuonekaasuista polttoprosessien typpioksiduuli- (N2O) ja metaanipäästöt (CH4) riippuvat kuitenkin paljon olosuhteista ja niiden arvioiminen päästökertoimilla laskemalla on siksi epätarkkaa. Työssä hyödynnetään VTT:n vuonna 2005 FTIR-laitteella mittaamia N2O- ja CH4-pitoisuuksia neljän leijupetikattilan ja yhden öljypolttimen savukaasuista. Aiemmista mittauksista poiketen nämä mittaukset tehtiin KHK-inventaariota ajatellen, ja niillä pyrittiin saamaan tietoa mitatun laitoksen keskimääräisistä päästöistä. Mittaukset pyrittiin toteuttamaan mahdollisimman pitkäkestoisina juuri keskiarvon epätarkkuuden pienentämiseksi. Erityisesti haluttiin tietoa erilaisten polttoainekuormitusten vaikutuksesta päästöihin. Mittaustulosten yleistämiseksi tutkittiin myös tiettyjen polton N2O- ja CH4-päästöihin vaikuttavien asioiden yleisyyttä. Tutkimuksessa tehtiin kysely suomalaisille energiayhtiöille ja -laitoksille, jossa kysyttiin muun muassa laitosten kuormitustietoja, mittauslaitteita ja tekniikkatietoja. Esimerkiksi laitosten kuormitustasoissa esiintyi suuria eroja. Yhdistämällä kuormitustiedot mittaustietoihin, saatiin tutkituille kaasuille määritettyä aiempia päästökertoimia tarkemmat kertoimet. Työssä tehtiin myös kirjallisuuskatsaus tutkittujen päästöjen syntymisestä ja päästömääriin vaikuttavista tekijöistä. Mittaustulokset vastasivat teoriaa. Tuloksista nähdään muun muassa kuinka N2O ominaispäästö [mg/MJpa] kasvaa kuorman laskiessa ja kuinka hyvin CH4-päästö korreloi hiilimonoksidipäästön (CO) kanssa. Nämä riippuvuudet mahdollistavat päästöjen arvioimisen myös prosessitietojen perusteella, jolloin yleistämisistä aiheutuvat virheet vähenevät. Diplomityön tärkeimpänä tuloksena voidaan pitää tarkennettuja vuosittaisia päästökertoimia mitattujen laitostyyppien osalta. Suurin ero nykyisin käytettyihin kertoimiin havaittiin CFB-kattiloiden N2O-päästökertoimissa, jotka ovat mittausten mukaan huomattavasti pienemmät kuin laskennassa käytetyt. Muuttamalla laskennan päästökertoimet mittausten mukaisiksi, vähenisivät Suomen päästöt satoja tuhansia CO2-ekvivalentteja tonneja vuodessa. Vuoden 2002 tiedoilla vähennys olisi noin 230 tuhatta CO2-ekv. tonnia, mikä vastaa noin 0,3 % Suomen arvioiduista KHK-päästöistä.
Original languageFinnish
QualificationMaster Degree
Publication statusPublished - 2005
MoE publication typeG2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis

Cite this

@phdthesis{4bc3025937a348298266480db8a3920c,
title = "Kuormituksen ja polttoaineseoksen vaikutus voimalaitosten ja l{\"a}mp{\"o}keskuksien typpioksiduuli- ja metaanip{\"a}{\"a}st{\"o}ihin: Diplomity{\"o}",
abstract = "Diplomity{\"o}n tavoitteena oli tarkentaa kasvihuonekaasup{\"a}{\"a}st{\"o}jen (KHK-p{\"a}{\"a}st{\"o}jen) arvioinnissa k{\"a}ytett{\"a}vi{\"a} p{\"a}{\"a}st{\"o}kertoimia. Teollisuusmaat raportoivat KHK-p{\"a}{\"a}st{\"o}ns{\"a} vuosittain YK:n ilmastosopimuksen (UNFCCC) sihteerist{\"o}lle ns. KHK-inventaariolla. T{\"a}m{\"a} ty{\"o} k{\"a}sittelee energiantuotannosta syntyvi{\"a} kasvihuonekaasuja. Polttoprosesseista syntyv{\"a} hiilidioksidi (CO2) voidaan arvioida melko tarkasti, sill{\"a} k{\"a}yt{\"a}nn{\"o}ss{\"a} l{\"a}hes kaikki polttoaineen hiili hapettuu poltossa hiilidioksidiksi. Raportoitavista kasvihuonekaasuista polttoprosessien typpioksiduuli- (N2O) ja metaanip{\"a}{\"a}st{\"o}t (CH4) riippuvat kuitenkin paljon olosuhteista ja niiden arvioiminen p{\"a}{\"a}st{\"o}kertoimilla laskemalla on siksi ep{\"a}tarkkaa. Ty{\"o}ss{\"a} hy{\"o}dynnet{\"a}{\"a}n VTT:n vuonna 2005 FTIR-laitteella mittaamia N2O- ja CH4-pitoisuuksia nelj{\"a}n leijupetikattilan ja yhden {\"o}ljypolttimen savukaasuista. Aiemmista mittauksista poiketen n{\"a}m{\"a} mittaukset tehtiin KHK-inventaariota ajatellen, ja niill{\"a} pyrittiin saamaan tietoa mitatun laitoksen keskim{\"a}{\"a}r{\"a}isist{\"a} p{\"a}{\"a}st{\"o}ist{\"a}. Mittaukset pyrittiin toteuttamaan mahdollisimman pitk{\"a}kestoisina juuri keskiarvon ep{\"a}tarkkuuden pienent{\"a}miseksi. Erityisesti haluttiin tietoa erilaisten polttoainekuormitusten vaikutuksesta p{\"a}{\"a}st{\"o}ihin. Mittaustulosten yleist{\"a}miseksi tutkittiin my{\"o}s tiettyjen polton N2O- ja CH4-p{\"a}{\"a}st{\"o}ihin vaikuttavien asioiden yleisyytt{\"a}. Tutkimuksessa tehtiin kysely suomalaisille energiayhti{\"o}ille ja -laitoksille, jossa kysyttiin muun muassa laitosten kuormitustietoja, mittauslaitteita ja tekniikkatietoja. Esimerkiksi laitosten kuormitustasoissa esiintyi suuria eroja. Yhdist{\"a}m{\"a}ll{\"a} kuormitustiedot mittaustietoihin, saatiin tutkituille kaasuille m{\"a}{\"a}ritetty{\"a} aiempia p{\"a}{\"a}st{\"o}kertoimia tarkemmat kertoimet. Ty{\"o}ss{\"a} tehtiin my{\"o}s kirjallisuuskatsaus tutkittujen p{\"a}{\"a}st{\"o}jen syntymisest{\"a} ja p{\"a}{\"a}st{\"o}m{\"a}{\"a}riin vaikuttavista tekij{\"o}ist{\"a}. Mittaustulokset vastasivat teoriaa. Tuloksista n{\"a}hd{\"a}{\"a}n muun muassa kuinka N2O ominaisp{\"a}{\"a}st{\"o} [mg/MJpa] kasvaa kuorman laskiessa ja kuinka hyvin CH4-p{\"a}{\"a}st{\"o} korreloi hiilimonoksidip{\"a}{\"a}st{\"o}n (CO) kanssa. N{\"a}m{\"a} riippuvuudet mahdollistavat p{\"a}{\"a}st{\"o}jen arvioimisen my{\"o}s prosessitietojen perusteella, jolloin yleist{\"a}misist{\"a} aiheutuvat virheet v{\"a}henev{\"a}t. Diplomity{\"o}n t{\"a}rkeimp{\"a}n{\"a} tuloksena voidaan pit{\"a}{\"a} tarkennettuja vuosittaisia p{\"a}{\"a}st{\"o}kertoimia mitattujen laitostyyppien osalta. Suurin ero nykyisin k{\"a}ytettyihin kertoimiin havaittiin CFB-kattiloiden N2O-p{\"a}{\"a}st{\"o}kertoimissa, jotka ovat mittausten mukaan huomattavasti pienemm{\"a}t kuin laskennassa k{\"a}ytetyt. Muuttamalla laskennan p{\"a}{\"a}st{\"o}kertoimet mittausten mukaisiksi, v{\"a}henisiv{\"a}t Suomen p{\"a}{\"a}st{\"o}t satoja tuhansia CO2-ekvivalentteja tonneja vuodessa. Vuoden 2002 tiedoilla v{\"a}hennys olisi noin 230 tuhatta CO2-ekv. tonnia, mik{\"a} vastaa noin 0,3 {\%} Suomen arvioiduista KHK-p{\"a}{\"a}st{\"o}ist{\"a}.",
author = "Eemeli Tsupari",
note = "CA: pro Diplomity{\"o} Tilastokeskus, Energiateollisuus ry, Mets{\"a}teollisuus ry, KTM,, YM, Foster Wheeler, Kvaerner Power 104 s. + liitteet",
year = "2005",
language = "Finnish",

}

TY - THES

T1 - Kuormituksen ja polttoaineseoksen vaikutus voimalaitosten ja lämpökeskuksien typpioksiduuli- ja metaanipäästöihin

T2 - Diplomityö

AU - Tsupari, Eemeli

N1 - CA: pro Diplomityö Tilastokeskus, Energiateollisuus ry, Metsäteollisuus ry, KTM,, YM, Foster Wheeler, Kvaerner Power 104 s. + liitteet

PY - 2005

Y1 - 2005

N2 - Diplomityön tavoitteena oli tarkentaa kasvihuonekaasupäästöjen (KHK-päästöjen) arvioinnissa käytettäviä päästökertoimia. Teollisuusmaat raportoivat KHK-päästönsä vuosittain YK:n ilmastosopimuksen (UNFCCC) sihteeristölle ns. KHK-inventaariolla. Tämä työ käsittelee energiantuotannosta syntyviä kasvihuonekaasuja. Polttoprosesseista syntyvä hiilidioksidi (CO2) voidaan arvioida melko tarkasti, sillä käytännössä lähes kaikki polttoaineen hiili hapettuu poltossa hiilidioksidiksi. Raportoitavista kasvihuonekaasuista polttoprosessien typpioksiduuli- (N2O) ja metaanipäästöt (CH4) riippuvat kuitenkin paljon olosuhteista ja niiden arvioiminen päästökertoimilla laskemalla on siksi epätarkkaa. Työssä hyödynnetään VTT:n vuonna 2005 FTIR-laitteella mittaamia N2O- ja CH4-pitoisuuksia neljän leijupetikattilan ja yhden öljypolttimen savukaasuista. Aiemmista mittauksista poiketen nämä mittaukset tehtiin KHK-inventaariota ajatellen, ja niillä pyrittiin saamaan tietoa mitatun laitoksen keskimääräisistä päästöistä. Mittaukset pyrittiin toteuttamaan mahdollisimman pitkäkestoisina juuri keskiarvon epätarkkuuden pienentämiseksi. Erityisesti haluttiin tietoa erilaisten polttoainekuormitusten vaikutuksesta päästöihin. Mittaustulosten yleistämiseksi tutkittiin myös tiettyjen polton N2O- ja CH4-päästöihin vaikuttavien asioiden yleisyyttä. Tutkimuksessa tehtiin kysely suomalaisille energiayhtiöille ja -laitoksille, jossa kysyttiin muun muassa laitosten kuormitustietoja, mittauslaitteita ja tekniikkatietoja. Esimerkiksi laitosten kuormitustasoissa esiintyi suuria eroja. Yhdistämällä kuormitustiedot mittaustietoihin, saatiin tutkituille kaasuille määritettyä aiempia päästökertoimia tarkemmat kertoimet. Työssä tehtiin myös kirjallisuuskatsaus tutkittujen päästöjen syntymisestä ja päästömääriin vaikuttavista tekijöistä. Mittaustulokset vastasivat teoriaa. Tuloksista nähdään muun muassa kuinka N2O ominaispäästö [mg/MJpa] kasvaa kuorman laskiessa ja kuinka hyvin CH4-päästö korreloi hiilimonoksidipäästön (CO) kanssa. Nämä riippuvuudet mahdollistavat päästöjen arvioimisen myös prosessitietojen perusteella, jolloin yleistämisistä aiheutuvat virheet vähenevät. Diplomityön tärkeimpänä tuloksena voidaan pitää tarkennettuja vuosittaisia päästökertoimia mitattujen laitostyyppien osalta. Suurin ero nykyisin käytettyihin kertoimiin havaittiin CFB-kattiloiden N2O-päästökertoimissa, jotka ovat mittausten mukaan huomattavasti pienemmät kuin laskennassa käytetyt. Muuttamalla laskennan päästökertoimet mittausten mukaisiksi, vähenisivät Suomen päästöt satoja tuhansia CO2-ekvivalentteja tonneja vuodessa. Vuoden 2002 tiedoilla vähennys olisi noin 230 tuhatta CO2-ekv. tonnia, mikä vastaa noin 0,3 % Suomen arvioiduista KHK-päästöistä.

AB - Diplomityön tavoitteena oli tarkentaa kasvihuonekaasupäästöjen (KHK-päästöjen) arvioinnissa käytettäviä päästökertoimia. Teollisuusmaat raportoivat KHK-päästönsä vuosittain YK:n ilmastosopimuksen (UNFCCC) sihteeristölle ns. KHK-inventaariolla. Tämä työ käsittelee energiantuotannosta syntyviä kasvihuonekaasuja. Polttoprosesseista syntyvä hiilidioksidi (CO2) voidaan arvioida melko tarkasti, sillä käytännössä lähes kaikki polttoaineen hiili hapettuu poltossa hiilidioksidiksi. Raportoitavista kasvihuonekaasuista polttoprosessien typpioksiduuli- (N2O) ja metaanipäästöt (CH4) riippuvat kuitenkin paljon olosuhteista ja niiden arvioiminen päästökertoimilla laskemalla on siksi epätarkkaa. Työssä hyödynnetään VTT:n vuonna 2005 FTIR-laitteella mittaamia N2O- ja CH4-pitoisuuksia neljän leijupetikattilan ja yhden öljypolttimen savukaasuista. Aiemmista mittauksista poiketen nämä mittaukset tehtiin KHK-inventaariota ajatellen, ja niillä pyrittiin saamaan tietoa mitatun laitoksen keskimääräisistä päästöistä. Mittaukset pyrittiin toteuttamaan mahdollisimman pitkäkestoisina juuri keskiarvon epätarkkuuden pienentämiseksi. Erityisesti haluttiin tietoa erilaisten polttoainekuormitusten vaikutuksesta päästöihin. Mittaustulosten yleistämiseksi tutkittiin myös tiettyjen polton N2O- ja CH4-päästöihin vaikuttavien asioiden yleisyyttä. Tutkimuksessa tehtiin kysely suomalaisille energiayhtiöille ja -laitoksille, jossa kysyttiin muun muassa laitosten kuormitustietoja, mittauslaitteita ja tekniikkatietoja. Esimerkiksi laitosten kuormitustasoissa esiintyi suuria eroja. Yhdistämällä kuormitustiedot mittaustietoihin, saatiin tutkituille kaasuille määritettyä aiempia päästökertoimia tarkemmat kertoimet. Työssä tehtiin myös kirjallisuuskatsaus tutkittujen päästöjen syntymisestä ja päästömääriin vaikuttavista tekijöistä. Mittaustulokset vastasivat teoriaa. Tuloksista nähdään muun muassa kuinka N2O ominaispäästö [mg/MJpa] kasvaa kuorman laskiessa ja kuinka hyvin CH4-päästö korreloi hiilimonoksidipäästön (CO) kanssa. Nämä riippuvuudet mahdollistavat päästöjen arvioimisen myös prosessitietojen perusteella, jolloin yleistämisistä aiheutuvat virheet vähenevät. Diplomityön tärkeimpänä tuloksena voidaan pitää tarkennettuja vuosittaisia päästökertoimia mitattujen laitostyyppien osalta. Suurin ero nykyisin käytettyihin kertoimiin havaittiin CFB-kattiloiden N2O-päästökertoimissa, jotka ovat mittausten mukaan huomattavasti pienemmät kuin laskennassa käytetyt. Muuttamalla laskennan päästökertoimet mittausten mukaisiksi, vähenisivät Suomen päästöt satoja tuhansia CO2-ekvivalentteja tonneja vuodessa. Vuoden 2002 tiedoilla vähennys olisi noin 230 tuhatta CO2-ekv. tonnia, mikä vastaa noin 0,3 % Suomen arvioiduista KHK-päästöistä.

M3 - Master's thesis

ER -