Turvevoimalaitoksen päästöt ja poltto-ja käsittelytekniikan kehittäminen

Markku Miettinen, Kari Paakkinen, Risto Impola, Veli-Pekka Heiskanen, Raili Vesterinen, Juha Huotari

Research output: Book/ReportReportProfessional

Abstract

Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää polttoturpeen käsittely- ja polttotekniikkaa entistä taloudellisemmaksi sekä hankkia tarkempaa tietoa turpeen ja kivihiilen käytön päästöistä ja niihin vaikuttavista tekijöistä. Polttokokeita tehtiin Rauhalahden 265 MW turve- ja hiilivoimalaitoksella sekä Sköldvikin koepolttolaitoksella, jolla määritettiin perusriippuvuudet kosteuden, hiukkaskoon, loppuunpalamisen ja lämmönsiirron välillä. Tuloksia vertailtiin voimalaitoskokeiden tuloksiin. Koekattilassa (5 MW) suurilla virtausnopeuksilla turvehiukkasten viipymäaika ei riipu hiukkaskoosta. Keskimääräisen hiukkaskoon pienentäminen parantaa loppuunpalamista enemmän kuin hiukkasen kosteuden vähentäminen kosteusalueella 8-21 %. Hiukkasen kuivuminen ei hidasta palamista olennaisesti, mutta höyrystynyt vesihöyry vaikuttaa epäsuorasti palamisaikaan alentamalla tulipesän lämpötilaa, muuttamalla kaasun tilavuusvirtaa ja säteilyominaisuuksia. Rasitusarvon suurentaminen huononsi loppuiänpalamista. Hinkkaskoon pienentäminen vertailuarvosta 60 %:iin paransi koekattilan tulipesän hyötysuhdetta 10 %, eli samalla polttoainevirralla saatiin yli 20 % enemmän tehoa. Polttoaineen kosteuden muutokset alueella 8-21 % eivät juuri muuttaneet tulipesän hyötysuhdetta. Voimalaitoskokeissa loppuunpalaminen oli hyvä. Syynä on mm. suhteellisen alhainen tulipesän rasitusarvo ja isojen hiukkasten leijuminen tai putoaminen tulipesän pohjalle. Pieniä osatehoja ei mitattu. Koejaksojen perusteella tukiöljyn käyttö ei näyttänyt lisäävän prosessin hallittavuutta ja palamistehokkuutta. Palamislämpötila nousee ja lämmönsiirto paranee, kun osa kuivauksessa poistetusta vesihöyrystä ohjataan kattilan ohi, mutta kuivaukseen käytetyn savukaasun kierrätys vaikuttaa päinvastaisesti. Välivaraston laaduntasauskokeet osoittivat yhdellä purkausruuvilla varustetun pyöreäpohjaisen varaston laaduntasausominaisuudet huonoiksi. Purkausruuvin kiertoliike oli epätasainen ja pysähtelevä. Käsittelylaitteiden vika- ja häiriöseuranta osoitti, että seulan ja murskaimen sijoittaminen heti vastaanottoaseman jälkeen poistaisi suurimman osan laitehäiriöistä. Vastaanottokapasiteettia voidaan myös parantaa käsittelylaineita kehittämällä. Hiukkaspäästö Rauhalahden voimalaitoksella oli turpeen sekä yhdistetyn turpeen ja kivihiilen poltossa 7-20 mg/MJ. Rikkidioksidipäästö korreloi polttoaineen rikkipitoisuuden kanssa: turpeen poltossa 175-190 mg/MJ ja kivihiilen poltossa 480 mg/MJ. Typen oksidien päästöt NO2:na olivat turpeella 170-250 ja kivihiilellä 315 mg/MJ. Arvot ovat tyypillisiä kirjallisuusarvoja pienemmät (turve 245 ja kivihiili 460 mg/MJ). Turpeen ja kivihiilen yhteispolton NOx-päästö 270 mg/MJ asettui edellisten välille. Polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen päästö oli 0,002-0,035 mg/MJ. Arvo oli tyypillinen voimalaitoskattiloille. Metallipäästöt eivät poikenneet aikaisemmista tutkimustuloksista.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages112
ISBN (Print)951-38-3291-0
Publication statusPublished - 1989
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

NameTutkimuksia / Valtion teknillinen tutkimuskeskus
PublisherVTT
Volume636

Fingerprint

Power Plants
Soil
Technology

Keywords

  • peat
  • power plants
  • combustion
  • fuels
  • materials handling
  • development
  • emissions

Cite this

Miettinen, M., Paakkinen, K., Impola, R., Heiskanen, V-P., Vesterinen, R., & Huotari, J. (1989). Turvevoimalaitoksen päästöt ja poltto-ja käsittelytekniikan kehittäminen. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 636
Miettinen, Markku ; Paakkinen, Kari ; Impola, Risto ; Heiskanen, Veli-Pekka ; Vesterinen, Raili ; Huotari, Juha. / Turvevoimalaitoksen päästöt ja poltto-ja käsittelytekniikan kehittäminen. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1989. 112 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 636).
@book{337d9d9112b34f28b728ceb216597a2b,
title = "Turvevoimalaitoksen p{\"a}{\"a}st{\"o}t ja poltto-ja k{\"a}sittelytekniikan kehitt{\"a}minen",
abstract = "Tutkimuksen tavoitteena oli kehitt{\"a}{\"a} polttoturpeen k{\"a}sittely- ja polttotekniikkaa entist{\"a} taloudellisemmaksi sek{\"a} hankkia tarkempaa tietoa turpeen ja kivihiilen k{\"a}yt{\"o}n p{\"a}{\"a}st{\"o}ist{\"a} ja niihin vaikuttavista tekij{\"o}ist{\"a}. Polttokokeita tehtiin Rauhalahden 265 MW turve- ja hiilivoimalaitoksella sek{\"a} Sk{\"o}ldvikin koepolttolaitoksella, jolla m{\"a}{\"a}ritettiin perusriippuvuudet kosteuden, hiukkaskoon, loppuunpalamisen ja l{\"a}mm{\"o}nsiirron v{\"a}lill{\"a}. Tuloksia vertailtiin voimalaitoskokeiden tuloksiin. Koekattilassa (5 MW) suurilla virtausnopeuksilla turvehiukkasten viipym{\"a}aika ei riipu hiukkaskoosta. Keskim{\"a}{\"a}r{\"a}isen hiukkaskoon pienent{\"a}minen parantaa loppuunpalamista enemm{\"a}n kuin hiukkasen kosteuden v{\"a}hent{\"a}minen kosteusalueella 8-21 {\%}. Hiukkasen kuivuminen ei hidasta palamista olennaisesti, mutta h{\"o}yrystynyt vesih{\"o}yry vaikuttaa ep{\"a}suorasti palamisaikaan alentamalla tulipes{\"a}n l{\"a}mp{\"o}tilaa, muuttamalla kaasun tilavuusvirtaa ja s{\"a}teilyominaisuuksia. Rasitusarvon suurentaminen huononsi loppui{\"a}npalamista. Hinkkaskoon pienent{\"a}minen vertailuarvosta 60 {\%}:iin paransi koekattilan tulipes{\"a}n hy{\"o}tysuhdetta 10 {\%}, eli samalla polttoainevirralla saatiin yli 20 {\%} enemm{\"a}n tehoa. Polttoaineen kosteuden muutokset alueella 8-21 {\%} eiv{\"a}t juuri muuttaneet tulipes{\"a}n hy{\"o}tysuhdetta. Voimalaitoskokeissa loppuunpalaminen oli hyv{\"a}. Syyn{\"a} on mm. suhteellisen alhainen tulipes{\"a}n rasitusarvo ja isojen hiukkasten leijuminen tai putoaminen tulipes{\"a}n pohjalle. Pieni{\"a} osatehoja ei mitattu. Koejaksojen perusteella tuki{\"o}ljyn k{\"a}ytt{\"o} ei n{\"a}ytt{\"a}nyt lis{\"a}{\"a}v{\"a}n prosessin hallittavuutta ja palamistehokkuutta. Palamisl{\"a}mp{\"o}tila nousee ja l{\"a}mm{\"o}nsiirto paranee, kun osa kuivauksessa poistetusta vesih{\"o}yryst{\"a} ohjataan kattilan ohi, mutta kuivaukseen k{\"a}ytetyn savukaasun kierr{\"a}tys vaikuttaa p{\"a}invastaisesti. V{\"a}livaraston laaduntasauskokeet osoittivat yhdell{\"a} purkausruuvilla varustetun py{\"o}re{\"a}pohjaisen varaston laaduntasausominaisuudet huonoiksi. Purkausruuvin kiertoliike oli ep{\"a}tasainen ja pys{\"a}htelev{\"a}. K{\"a}sittelylaitteiden vika- ja h{\"a}iri{\"o}seuranta osoitti, ett{\"a} seulan ja murskaimen sijoittaminen heti vastaanottoaseman j{\"a}lkeen poistaisi suurimman osan laiteh{\"a}iri{\"o}ist{\"a}. Vastaanottokapasiteettia voidaan my{\"o}s parantaa k{\"a}sittelylaineita kehitt{\"a}m{\"a}ll{\"a}. Hiukkasp{\"a}{\"a}st{\"o} Rauhalahden voimalaitoksella oli turpeen sek{\"a} yhdistetyn turpeen ja kivihiilen poltossa 7-20 mg/MJ. Rikkidioksidip{\"a}{\"a}st{\"o} korreloi polttoaineen rikkipitoisuuden kanssa: turpeen poltossa 175-190 mg/MJ ja kivihiilen poltossa 480 mg/MJ. Typen oksidien p{\"a}{\"a}st{\"o}t NO2:na olivat turpeella 170-250 ja kivihiilell{\"a} 315 mg/MJ. Arvot ovat tyypillisi{\"a} kirjallisuusarvoja pienemm{\"a}t (turve 245 ja kivihiili 460 mg/MJ). Turpeen ja kivihiilen yhteispolton NOx-p{\"a}{\"a}st{\"o} 270 mg/MJ asettui edellisten v{\"a}lille. Polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen p{\"a}{\"a}st{\"o} oli 0,002-0,035 mg/MJ. Arvo oli tyypillinen voimalaitoskattiloille. Metallip{\"a}{\"a}st{\"o}t eiv{\"a}t poikenneet aikaisemmista tutkimustuloksista.",
keywords = "peat, power plants, combustion, fuels, materials handling, development, emissions",
author = "Markku Miettinen and Kari Paakkinen and Risto Impola and Veli-Pekka Heiskanen and Raili Vesterinen and Juha Huotari",
year = "1989",
language = "Finnish",
isbn = "951-38-3291-0",
series = "Tutkimuksia / Valtion teknillinen tutkimuskeskus",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
address = "Finland",

}

Miettinen, M, Paakkinen, K, Impola, R, Heiskanen, V-P, Vesterinen, R & Huotari, J 1989, Turvevoimalaitoksen päästöt ja poltto-ja käsittelytekniikan kehittäminen. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, no. 636, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Turvevoimalaitoksen päästöt ja poltto-ja käsittelytekniikan kehittäminen. / Miettinen, Markku; Paakkinen, Kari; Impola, Risto; Heiskanen, Veli-Pekka; Vesterinen, Raili; Huotari, Juha.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 1989. 112 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 636).

Research output: Book/ReportReportProfessional

TY - BOOK

T1 - Turvevoimalaitoksen päästöt ja poltto-ja käsittelytekniikan kehittäminen

AU - Miettinen, Markku

AU - Paakkinen, Kari

AU - Impola, Risto

AU - Heiskanen, Veli-Pekka

AU - Vesterinen, Raili

AU - Huotari, Juha

PY - 1989

Y1 - 1989

N2 - Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää polttoturpeen käsittely- ja polttotekniikkaa entistä taloudellisemmaksi sekä hankkia tarkempaa tietoa turpeen ja kivihiilen käytön päästöistä ja niihin vaikuttavista tekijöistä. Polttokokeita tehtiin Rauhalahden 265 MW turve- ja hiilivoimalaitoksella sekä Sköldvikin koepolttolaitoksella, jolla määritettiin perusriippuvuudet kosteuden, hiukkaskoon, loppuunpalamisen ja lämmönsiirron välillä. Tuloksia vertailtiin voimalaitoskokeiden tuloksiin. Koekattilassa (5 MW) suurilla virtausnopeuksilla turvehiukkasten viipymäaika ei riipu hiukkaskoosta. Keskimääräisen hiukkaskoon pienentäminen parantaa loppuunpalamista enemmän kuin hiukkasen kosteuden vähentäminen kosteusalueella 8-21 %. Hiukkasen kuivuminen ei hidasta palamista olennaisesti, mutta höyrystynyt vesihöyry vaikuttaa epäsuorasti palamisaikaan alentamalla tulipesän lämpötilaa, muuttamalla kaasun tilavuusvirtaa ja säteilyominaisuuksia. Rasitusarvon suurentaminen huononsi loppuiänpalamista. Hinkkaskoon pienentäminen vertailuarvosta 60 %:iin paransi koekattilan tulipesän hyötysuhdetta 10 %, eli samalla polttoainevirralla saatiin yli 20 % enemmän tehoa. Polttoaineen kosteuden muutokset alueella 8-21 % eivät juuri muuttaneet tulipesän hyötysuhdetta. Voimalaitoskokeissa loppuunpalaminen oli hyvä. Syynä on mm. suhteellisen alhainen tulipesän rasitusarvo ja isojen hiukkasten leijuminen tai putoaminen tulipesän pohjalle. Pieniä osatehoja ei mitattu. Koejaksojen perusteella tukiöljyn käyttö ei näyttänyt lisäävän prosessin hallittavuutta ja palamistehokkuutta. Palamislämpötila nousee ja lämmönsiirto paranee, kun osa kuivauksessa poistetusta vesihöyrystä ohjataan kattilan ohi, mutta kuivaukseen käytetyn savukaasun kierrätys vaikuttaa päinvastaisesti. Välivaraston laaduntasauskokeet osoittivat yhdellä purkausruuvilla varustetun pyöreäpohjaisen varaston laaduntasausominaisuudet huonoiksi. Purkausruuvin kiertoliike oli epätasainen ja pysähtelevä. Käsittelylaitteiden vika- ja häiriöseuranta osoitti, että seulan ja murskaimen sijoittaminen heti vastaanottoaseman jälkeen poistaisi suurimman osan laitehäiriöistä. Vastaanottokapasiteettia voidaan myös parantaa käsittelylaineita kehittämällä. Hiukkaspäästö Rauhalahden voimalaitoksella oli turpeen sekä yhdistetyn turpeen ja kivihiilen poltossa 7-20 mg/MJ. Rikkidioksidipäästö korreloi polttoaineen rikkipitoisuuden kanssa: turpeen poltossa 175-190 mg/MJ ja kivihiilen poltossa 480 mg/MJ. Typen oksidien päästöt NO2:na olivat turpeella 170-250 ja kivihiilellä 315 mg/MJ. Arvot ovat tyypillisiä kirjallisuusarvoja pienemmät (turve 245 ja kivihiili 460 mg/MJ). Turpeen ja kivihiilen yhteispolton NOx-päästö 270 mg/MJ asettui edellisten välille. Polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen päästö oli 0,002-0,035 mg/MJ. Arvo oli tyypillinen voimalaitoskattiloille. Metallipäästöt eivät poikenneet aikaisemmista tutkimustuloksista.

AB - Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää polttoturpeen käsittely- ja polttotekniikkaa entistä taloudellisemmaksi sekä hankkia tarkempaa tietoa turpeen ja kivihiilen käytön päästöistä ja niihin vaikuttavista tekijöistä. Polttokokeita tehtiin Rauhalahden 265 MW turve- ja hiilivoimalaitoksella sekä Sköldvikin koepolttolaitoksella, jolla määritettiin perusriippuvuudet kosteuden, hiukkaskoon, loppuunpalamisen ja lämmönsiirron välillä. Tuloksia vertailtiin voimalaitoskokeiden tuloksiin. Koekattilassa (5 MW) suurilla virtausnopeuksilla turvehiukkasten viipymäaika ei riipu hiukkaskoosta. Keskimääräisen hiukkaskoon pienentäminen parantaa loppuunpalamista enemmän kuin hiukkasen kosteuden vähentäminen kosteusalueella 8-21 %. Hiukkasen kuivuminen ei hidasta palamista olennaisesti, mutta höyrystynyt vesihöyry vaikuttaa epäsuorasti palamisaikaan alentamalla tulipesän lämpötilaa, muuttamalla kaasun tilavuusvirtaa ja säteilyominaisuuksia. Rasitusarvon suurentaminen huononsi loppuiänpalamista. Hinkkaskoon pienentäminen vertailuarvosta 60 %:iin paransi koekattilan tulipesän hyötysuhdetta 10 %, eli samalla polttoainevirralla saatiin yli 20 % enemmän tehoa. Polttoaineen kosteuden muutokset alueella 8-21 % eivät juuri muuttaneet tulipesän hyötysuhdetta. Voimalaitoskokeissa loppuunpalaminen oli hyvä. Syynä on mm. suhteellisen alhainen tulipesän rasitusarvo ja isojen hiukkasten leijuminen tai putoaminen tulipesän pohjalle. Pieniä osatehoja ei mitattu. Koejaksojen perusteella tukiöljyn käyttö ei näyttänyt lisäävän prosessin hallittavuutta ja palamistehokkuutta. Palamislämpötila nousee ja lämmönsiirto paranee, kun osa kuivauksessa poistetusta vesihöyrystä ohjataan kattilan ohi, mutta kuivaukseen käytetyn savukaasun kierrätys vaikuttaa päinvastaisesti. Välivaraston laaduntasauskokeet osoittivat yhdellä purkausruuvilla varustetun pyöreäpohjaisen varaston laaduntasausominaisuudet huonoiksi. Purkausruuvin kiertoliike oli epätasainen ja pysähtelevä. Käsittelylaitteiden vika- ja häiriöseuranta osoitti, että seulan ja murskaimen sijoittaminen heti vastaanottoaseman jälkeen poistaisi suurimman osan laitehäiriöistä. Vastaanottokapasiteettia voidaan myös parantaa käsittelylaineita kehittämällä. Hiukkaspäästö Rauhalahden voimalaitoksella oli turpeen sekä yhdistetyn turpeen ja kivihiilen poltossa 7-20 mg/MJ. Rikkidioksidipäästö korreloi polttoaineen rikkipitoisuuden kanssa: turpeen poltossa 175-190 mg/MJ ja kivihiilen poltossa 480 mg/MJ. Typen oksidien päästöt NO2:na olivat turpeella 170-250 ja kivihiilellä 315 mg/MJ. Arvot ovat tyypillisiä kirjallisuusarvoja pienemmät (turve 245 ja kivihiili 460 mg/MJ). Turpeen ja kivihiilen yhteispolton NOx-päästö 270 mg/MJ asettui edellisten välille. Polysyklisten aromaattisten hiilivetyjen päästö oli 0,002-0,035 mg/MJ. Arvo oli tyypillinen voimalaitoskattiloille. Metallipäästöt eivät poikenneet aikaisemmista tutkimustuloksista.

KW - peat

KW - power plants

KW - combustion

KW - fuels

KW - materials handling

KW - development

KW - emissions

M3 - Report

SN - 951-38-3291-0

T3 - Tutkimuksia / Valtion teknillinen tutkimuskeskus

BT - Turvevoimalaitoksen päästöt ja poltto-ja käsittelytekniikan kehittäminen

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Miettinen M, Paakkinen K, Impola R, Heiskanen V-P, Vesterinen R, Huotari J. Turvevoimalaitoksen päästöt ja poltto-ja käsittelytekniikan kehittäminen. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 1989. 112 p. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports; No. 636).