Energiantuotannon pienhiukkaspäästöt Suomessa

Translated title of the contribution: The fine particle emissions of energy production in Finland

Mikael Ohlström

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Tämän diplomityön ensisijaisena tavoitteena on selvittää energiantuotannon pienhiukkaspäästöt (PM2.5, halkaisija alle 2,5 mm) ja verrata laskettuja päästökertoimia eri energiantuotantomuotojen kesken. Tarkoituksena on myös selvittää, mitä pienhiukkaspäästöistä tiedetään ja mitä pitäisi vielä tutkia tai mitata. Lisäksi tarkoituksena on verrata lyhyesti energiantuotannon ja liikenteen pienhiukkaspäästöjä sekä niiden keskinäistä osuutta kaupunki-ilman pienhiukkaspitoisuuksiin. Työn teoriaosassa on perehdytty kirjallisuuskatsauksessa energiantuotannon pienhiukkasiin, erityisesti niiden muodostumiseen sekä erottamiseen savukaasuista. Lisäksi siinä on esitetty lyhyesti pienhiukkasten aiheuttamia terveysvaikutuksia sekä eri mittauslaitteet. Tulososassa on pyritty selvittämään eri energiantuotantoprosessien pienhiukkaspäästöt laskemalla niille Suomen ympäristökeskuksen VAHTI-tietokantajärjestelmästä saaduista kattilalaitosten vuotuisista kokonaishiukkaspäästöistä (t/a) ominaispäästökertoimet (mg/MJpa) ja arvioimalla käytettävissä olleiden mittaustulosten avulla pienhiukkasten osuus kokonaispäästöstä. Energiantuotantoprosesseista on käsitelty vain ne, jotka aiheuttavat merkittävästi suoria kiintoainepäästöjä (poltinpoltosta pölypoltto ja öljypolttimet, leijukerrosprosessit, arinakattilat, soodakattilat ja dieselmoottorit). Prosessit on pyritty erottelemaan paitsi kattilatyypin, kokoluokan ja käytetyn pääpolttoaineen, myös hiukkasten erotuslaitteiston mukaan, jotta mahdollisimman samankaltaisille osaprosesseille on saatu yhteinen ominaispäästökerroin vertailun mahdollistamiseksi erilaisten energiantuotantoprosessien välillä. Pienhiukkasten ominaispäästöt riippuvat voimakkaimmin kattilan kokoluokasta ja käytetystä pölynerotuslaitteistosta. Käytetyllä polttoaineella tai -tekniikalla ei ole yhtä suurta vaikutusta. Kivihiilen pölypoltossa hiukkasten erotuslaitteena käytetään yleensä vähintään sähkösuodatinta, jolloin hiukkaspäästö koostuu pääasiassa halkaisijaltaan alle 10 mm:n hiukkasista. Noin puolet kokonaispäästön massasta on pienhiukkasia (PM2.5). Kattilan kokoluokasta ja hiukkasten erotinlaitteista riippuen ominaispäästökerroin pienhiukkasille on 1-30 mg/MJ. Turpeen pölypoltossa noin 20-25 % hiukkaspäästön massasta on pienhiukkasia, jolloin ominaispäästökerroin on välillä 5-8 mg/MJ. Soodakattiloiden pienhiukkasosuus kokonaishiukkaspäästön massasta on n. 50-60 %, ja ominaispäästökerroin pienhiukkasille vaihtelee melkoisesti kokoluokan mukaan ollen 12-77 mg/MJ. Öljykattiloille, arinakattiloille ja leijukerrosprosesseille ei voitu määrittää pienhiukkasosuutta kokonaispäästöstä, sillä soveltuvia mittaustuloksia ei ollut käytettävissä. Näiden polttotekniikoiden julkisia mittauksia tarvittaisiin enemmän, jotta pienhiukkasten määrä ja koostumus selviäisivät eri polttoainevalikoimilla. Myös pienpolttoa tulisi tutkia ja mitata enemmän, sillä sen aiheuttama pienhiukkasaltistus voi olla matalan päästökorkeutensa ja puuttuvien hiukkaserotuslaitteistojen vuoksi merkittävää esim. taajamissa, joissa vallitseva lämmitysmuoto on talokohtainen puun tai öljyn poltto. Liikenteellä on matalan päästökorkeutensa vuoksi selvästi suurempi vaikutus kaupunki-ilman pienhiukkaspitoisuuteen kuin paikallisella energiantuotannolla. Suurimmat ominaispäästöt on dieselkäyttöisillä ajoneuvoilla, erityisesti raskaalla liikenteellä (linja- ja kuorma-autot).
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages147
ISBN (Electronic)951-38-5404-3
ISBN (Print)951-38-5403-5
Publication statusPublished - 1998
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

NameVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
PublisherVTT
No.1934
ISSN (Print)1235-0605
ISSN (Electronic)1455-0865

Fingerprint

sill
energy production
particle

Keywords

  • fluidized beds
  • energy production
  • air pollution
  • particle size
  • emissions
  • combustion
  • fluidized bed processors

Cite this

Ohlström, M. (1998). Energiantuotannon pienhiukkaspäästöt Suomessa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 1934
Ohlström, Mikael. / Energiantuotannon pienhiukkaspäästöt Suomessa. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1998. 147 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1934).
@book{463343fbed44484abd694aa49ff0e52d,
title = "Energiantuotannon pienhiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}t Suomessa",
abstract = "T{\"a}m{\"a}n diplomity{\"o}n ensisijaisena tavoitteena on selvitt{\"a}{\"a} energiantuotannon pienhiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}t (PM2.5, halkaisija alle 2,5 mm) ja verrata laskettuja p{\"a}{\"a}st{\"o}kertoimia eri energiantuotantomuotojen kesken. Tarkoituksena on my{\"o}s selvitt{\"a}{\"a}, mit{\"a} pienhiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}ist{\"a} tiedet{\"a}{\"a}n ja mit{\"a} pit{\"a}isi viel{\"a} tutkia tai mitata. Lis{\"a}ksi tarkoituksena on verrata lyhyesti energiantuotannon ja liikenteen pienhiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}j{\"a} sek{\"a} niiden keskin{\"a}ist{\"a} osuutta kaupunki-ilman pienhiukkaspitoisuuksiin. Ty{\"o}n teoriaosassa on perehdytty kirjallisuuskatsauksessa energiantuotannon pienhiukkasiin, erityisesti niiden muodostumiseen sek{\"a} erottamiseen savukaasuista. Lis{\"a}ksi siin{\"a} on esitetty lyhyesti pienhiukkasten aiheuttamia terveysvaikutuksia sek{\"a} eri mittauslaitteet. Tulososassa on pyritty selvitt{\"a}m{\"a}{\"a}n eri energiantuotantoprosessien pienhiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}t laskemalla niille Suomen ymp{\"a}rist{\"o}keskuksen VAHTI-tietokantaj{\"a}rjestelm{\"a}st{\"a} saaduista kattilalaitosten vuotuisista kokonaishiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}ist{\"a} (t/a) ominaisp{\"a}{\"a}st{\"o}kertoimet (mg/MJpa) ja arvioimalla k{\"a}ytett{\"a}viss{\"a} olleiden mittaustulosten avulla pienhiukkasten osuus kokonaisp{\"a}{\"a}st{\"o}st{\"a}. Energiantuotantoprosesseista on k{\"a}sitelty vain ne, jotka aiheuttavat merkitt{\"a}v{\"a}sti suoria kiintoainep{\"a}{\"a}st{\"o}j{\"a} (poltinpoltosta p{\"o}lypoltto ja {\"o}ljypolttimet, leijukerrosprosessit, arinakattilat, soodakattilat ja dieselmoottorit). Prosessit on pyritty erottelemaan paitsi kattilatyypin, kokoluokan ja k{\"a}ytetyn p{\"a}{\"a}polttoaineen, my{\"o}s hiukkasten erotuslaitteiston mukaan, jotta mahdollisimman samankaltaisille osaprosesseille on saatu yhteinen ominaisp{\"a}{\"a}st{\"o}kerroin vertailun mahdollistamiseksi erilaisten energiantuotantoprosessien v{\"a}lill{\"a}. Pienhiukkasten ominaisp{\"a}{\"a}st{\"o}t riippuvat voimakkaimmin kattilan kokoluokasta ja k{\"a}ytetyst{\"a} p{\"o}lynerotuslaitteistosta. K{\"a}ytetyll{\"a} polttoaineella tai -tekniikalla ei ole yht{\"a} suurta vaikutusta. Kivihiilen p{\"o}lypoltossa hiukkasten erotuslaitteena k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n yleens{\"a} v{\"a}hint{\"a}{\"a}n s{\"a}hk{\"o}suodatinta, jolloin hiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o} koostuu p{\"a}{\"a}asiassa halkaisijaltaan alle 10 mm:n hiukkasista. Noin puolet kokonaisp{\"a}{\"a}st{\"o}n massasta on pienhiukkasia (PM2.5). Kattilan kokoluokasta ja hiukkasten erotinlaitteista riippuen ominaisp{\"a}{\"a}st{\"o}kerroin pienhiukkasille on 1-30 mg/MJ. Turpeen p{\"o}lypoltossa noin 20-25 {\%} hiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}n massasta on pienhiukkasia, jolloin ominaisp{\"a}{\"a}st{\"o}kerroin on v{\"a}lill{\"a} 5-8 mg/MJ. Soodakattiloiden pienhiukkasosuus kokonaishiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o}n massasta on n. 50-60 {\%}, ja ominaisp{\"a}{\"a}st{\"o}kerroin pienhiukkasille vaihtelee melkoisesti kokoluokan mukaan ollen 12-77 mg/MJ. {\"O}ljykattiloille, arinakattiloille ja leijukerrosprosesseille ei voitu m{\"a}{\"a}ritt{\"a}{\"a} pienhiukkasosuutta kokonaisp{\"a}{\"a}st{\"o}st{\"a}, sill{\"a} soveltuvia mittaustuloksia ei ollut k{\"a}ytett{\"a}viss{\"a}. N{\"a}iden polttotekniikoiden julkisia mittauksia tarvittaisiin enemm{\"a}n, jotta pienhiukkasten m{\"a}{\"a}r{\"a} ja koostumus selvi{\"a}isiv{\"a}t eri polttoainevalikoimilla. My{\"o}s pienpolttoa tulisi tutkia ja mitata enemm{\"a}n, sill{\"a} sen aiheuttama pienhiukkasaltistus voi olla matalan p{\"a}{\"a}st{\"o}korkeutensa ja puuttuvien hiukkaserotuslaitteistojen vuoksi merkitt{\"a}v{\"a}{\"a} esim. taajamissa, joissa vallitseva l{\"a}mmitysmuoto on talokohtainen puun tai {\"o}ljyn poltto. Liikenteell{\"a} on matalan p{\"a}{\"a}st{\"o}korkeutensa vuoksi selv{\"a}sti suurempi vaikutus kaupunki-ilman pienhiukkaspitoisuuteen kuin paikallisella energiantuotannolla. Suurimmat ominaisp{\"a}{\"a}st{\"o}t on dieselk{\"a}ytt{\"o}isill{\"a} ajoneuvoilla, erityisesti raskaalla liikenteell{\"a} (linja- ja kuorma-autot).",
keywords = "fluidized beds, energy production, air pollution, particle size, emissions, combustion, fluidized bed processors",
author = "Mikael Ohlstr{\"o}m",
note = "Project code: N8SU00060",
year = "1998",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-5403-5",
series = "VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "1934",
address = "Finland",

}

Ohlström, M 1998, Energiantuotannon pienhiukkaspäästöt Suomessa. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, no. 1934, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Energiantuotannon pienhiukkaspäästöt Suomessa. / Ohlström, Mikael.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1998. 147 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1934).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Energiantuotannon pienhiukkaspäästöt Suomessa

AU - Ohlström, Mikael

N1 - Project code: N8SU00060

PY - 1998

Y1 - 1998

N2 - Tämän diplomityön ensisijaisena tavoitteena on selvittää energiantuotannon pienhiukkaspäästöt (PM2.5, halkaisija alle 2,5 mm) ja verrata laskettuja päästökertoimia eri energiantuotantomuotojen kesken. Tarkoituksena on myös selvittää, mitä pienhiukkaspäästöistä tiedetään ja mitä pitäisi vielä tutkia tai mitata. Lisäksi tarkoituksena on verrata lyhyesti energiantuotannon ja liikenteen pienhiukkaspäästöjä sekä niiden keskinäistä osuutta kaupunki-ilman pienhiukkaspitoisuuksiin. Työn teoriaosassa on perehdytty kirjallisuuskatsauksessa energiantuotannon pienhiukkasiin, erityisesti niiden muodostumiseen sekä erottamiseen savukaasuista. Lisäksi siinä on esitetty lyhyesti pienhiukkasten aiheuttamia terveysvaikutuksia sekä eri mittauslaitteet. Tulososassa on pyritty selvittämään eri energiantuotantoprosessien pienhiukkaspäästöt laskemalla niille Suomen ympäristökeskuksen VAHTI-tietokantajärjestelmästä saaduista kattilalaitosten vuotuisista kokonaishiukkaspäästöistä (t/a) ominaispäästökertoimet (mg/MJpa) ja arvioimalla käytettävissä olleiden mittaustulosten avulla pienhiukkasten osuus kokonaispäästöstä. Energiantuotantoprosesseista on käsitelty vain ne, jotka aiheuttavat merkittävästi suoria kiintoainepäästöjä (poltinpoltosta pölypoltto ja öljypolttimet, leijukerrosprosessit, arinakattilat, soodakattilat ja dieselmoottorit). Prosessit on pyritty erottelemaan paitsi kattilatyypin, kokoluokan ja käytetyn pääpolttoaineen, myös hiukkasten erotuslaitteiston mukaan, jotta mahdollisimman samankaltaisille osaprosesseille on saatu yhteinen ominaispäästökerroin vertailun mahdollistamiseksi erilaisten energiantuotantoprosessien välillä. Pienhiukkasten ominaispäästöt riippuvat voimakkaimmin kattilan kokoluokasta ja käytetystä pölynerotuslaitteistosta. Käytetyllä polttoaineella tai -tekniikalla ei ole yhtä suurta vaikutusta. Kivihiilen pölypoltossa hiukkasten erotuslaitteena käytetään yleensä vähintään sähkösuodatinta, jolloin hiukkaspäästö koostuu pääasiassa halkaisijaltaan alle 10 mm:n hiukkasista. Noin puolet kokonaispäästön massasta on pienhiukkasia (PM2.5). Kattilan kokoluokasta ja hiukkasten erotinlaitteista riippuen ominaispäästökerroin pienhiukkasille on 1-30 mg/MJ. Turpeen pölypoltossa noin 20-25 % hiukkaspäästön massasta on pienhiukkasia, jolloin ominaispäästökerroin on välillä 5-8 mg/MJ. Soodakattiloiden pienhiukkasosuus kokonaishiukkaspäästön massasta on n. 50-60 %, ja ominaispäästökerroin pienhiukkasille vaihtelee melkoisesti kokoluokan mukaan ollen 12-77 mg/MJ. Öljykattiloille, arinakattiloille ja leijukerrosprosesseille ei voitu määrittää pienhiukkasosuutta kokonaispäästöstä, sillä soveltuvia mittaustuloksia ei ollut käytettävissä. Näiden polttotekniikoiden julkisia mittauksia tarvittaisiin enemmän, jotta pienhiukkasten määrä ja koostumus selviäisivät eri polttoainevalikoimilla. Myös pienpolttoa tulisi tutkia ja mitata enemmän, sillä sen aiheuttama pienhiukkasaltistus voi olla matalan päästökorkeutensa ja puuttuvien hiukkaserotuslaitteistojen vuoksi merkittävää esim. taajamissa, joissa vallitseva lämmitysmuoto on talokohtainen puun tai öljyn poltto. Liikenteellä on matalan päästökorkeutensa vuoksi selvästi suurempi vaikutus kaupunki-ilman pienhiukkaspitoisuuteen kuin paikallisella energiantuotannolla. Suurimmat ominaispäästöt on dieselkäyttöisillä ajoneuvoilla, erityisesti raskaalla liikenteellä (linja- ja kuorma-autot).

AB - Tämän diplomityön ensisijaisena tavoitteena on selvittää energiantuotannon pienhiukkaspäästöt (PM2.5, halkaisija alle 2,5 mm) ja verrata laskettuja päästökertoimia eri energiantuotantomuotojen kesken. Tarkoituksena on myös selvittää, mitä pienhiukkaspäästöistä tiedetään ja mitä pitäisi vielä tutkia tai mitata. Lisäksi tarkoituksena on verrata lyhyesti energiantuotannon ja liikenteen pienhiukkaspäästöjä sekä niiden keskinäistä osuutta kaupunki-ilman pienhiukkaspitoisuuksiin. Työn teoriaosassa on perehdytty kirjallisuuskatsauksessa energiantuotannon pienhiukkasiin, erityisesti niiden muodostumiseen sekä erottamiseen savukaasuista. Lisäksi siinä on esitetty lyhyesti pienhiukkasten aiheuttamia terveysvaikutuksia sekä eri mittauslaitteet. Tulososassa on pyritty selvittämään eri energiantuotantoprosessien pienhiukkaspäästöt laskemalla niille Suomen ympäristökeskuksen VAHTI-tietokantajärjestelmästä saaduista kattilalaitosten vuotuisista kokonaishiukkaspäästöistä (t/a) ominaispäästökertoimet (mg/MJpa) ja arvioimalla käytettävissä olleiden mittaustulosten avulla pienhiukkasten osuus kokonaispäästöstä. Energiantuotantoprosesseista on käsitelty vain ne, jotka aiheuttavat merkittävästi suoria kiintoainepäästöjä (poltinpoltosta pölypoltto ja öljypolttimet, leijukerrosprosessit, arinakattilat, soodakattilat ja dieselmoottorit). Prosessit on pyritty erottelemaan paitsi kattilatyypin, kokoluokan ja käytetyn pääpolttoaineen, myös hiukkasten erotuslaitteiston mukaan, jotta mahdollisimman samankaltaisille osaprosesseille on saatu yhteinen ominaispäästökerroin vertailun mahdollistamiseksi erilaisten energiantuotantoprosessien välillä. Pienhiukkasten ominaispäästöt riippuvat voimakkaimmin kattilan kokoluokasta ja käytetystä pölynerotuslaitteistosta. Käytetyllä polttoaineella tai -tekniikalla ei ole yhtä suurta vaikutusta. Kivihiilen pölypoltossa hiukkasten erotuslaitteena käytetään yleensä vähintään sähkösuodatinta, jolloin hiukkaspäästö koostuu pääasiassa halkaisijaltaan alle 10 mm:n hiukkasista. Noin puolet kokonaispäästön massasta on pienhiukkasia (PM2.5). Kattilan kokoluokasta ja hiukkasten erotinlaitteista riippuen ominaispäästökerroin pienhiukkasille on 1-30 mg/MJ. Turpeen pölypoltossa noin 20-25 % hiukkaspäästön massasta on pienhiukkasia, jolloin ominaispäästökerroin on välillä 5-8 mg/MJ. Soodakattiloiden pienhiukkasosuus kokonaishiukkaspäästön massasta on n. 50-60 %, ja ominaispäästökerroin pienhiukkasille vaihtelee melkoisesti kokoluokan mukaan ollen 12-77 mg/MJ. Öljykattiloille, arinakattiloille ja leijukerrosprosesseille ei voitu määrittää pienhiukkasosuutta kokonaispäästöstä, sillä soveltuvia mittaustuloksia ei ollut käytettävissä. Näiden polttotekniikoiden julkisia mittauksia tarvittaisiin enemmän, jotta pienhiukkasten määrä ja koostumus selviäisivät eri polttoainevalikoimilla. Myös pienpolttoa tulisi tutkia ja mitata enemmän, sillä sen aiheuttama pienhiukkasaltistus voi olla matalan päästökorkeutensa ja puuttuvien hiukkaserotuslaitteistojen vuoksi merkittävää esim. taajamissa, joissa vallitseva lämmitysmuoto on talokohtainen puun tai öljyn poltto. Liikenteellä on matalan päästökorkeutensa vuoksi selvästi suurempi vaikutus kaupunki-ilman pienhiukkaspitoisuuteen kuin paikallisella energiantuotannolla. Suurimmat ominaispäästöt on dieselkäyttöisillä ajoneuvoilla, erityisesti raskaalla liikenteellä (linja- ja kuorma-autot).

KW - fluidized beds

KW - energy production

KW - air pollution

KW - particle size

KW - emissions

KW - combustion

KW - fluidized bed processors

M3 - Report

SN - 951-38-5403-5

T3 - VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes

BT - Energiantuotannon pienhiukkaspäästöt Suomessa

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Ohlström M. Energiantuotannon pienhiukkaspäästöt Suomessa. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1998. 147 p. (VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes; No. 1934).