Korsibiomassojen tuotantoketjut ja energiantuotanto kokopaalikattilalla

Abstract

Suomessa ja muissa Pohjoismaissa kasvaa monenlaista vajaasti hyödynnettyä biomassaa, kuten viherkesantojen ja suojavyöhykkeiden heinäbiomassat, viljojen oljet sekä vesistöissä kasvava järviruoko. Osa tästä biomassasta voitaisiin muuttaa energiaksi biokaasutuksen tai polton avulla. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää ruokohelven, järviruo on, suojavyöhykeheinän ja vehnän oljen sopivuus tanskalaistyyppisessä kokopaalikattilassa poltettavaksi. Kattilan teho on 380 kW ja siihen on kytketty 70 m3 kokoinen varaaja. Kattila täytetään kolmella pyöröpaalilla traktorin etukuormaajalla, sytytetään ja annetaan palaa täytöksen loppuun, mikä kestää yleensä 6 8 tuntia. Lopuksi tuhkat vedetään pois tulipesän pohjalta erikoisvalmisteisella etukuormaajakauhalla. Tutkimusta varten kattila varustettiin savukaasuanalysaattorilla, joka pystyy mittaamaan savukaasujen lämmön sekä CO, CO2, O2, NO ja NO2 pitoisuudet. Palamisen hyötysuhde voitiin laskea näistä arvoista. Kokeissa käytetyt pyöröpaalit olivat kuivia (kosteus 10 14 %) ja niiden tiheys vaihteli välillä 66 131 kg kuiva-ainetta/m3, materiaalista riippuen. Löysät vehnäolkipaalit paloivat parhaiten. Palaminen oli heikointa tiiveillä ruokohelpipaaleilla, järviruokopaalien ja suojavyöhykeheinäpaalien palaminen oli näiden kahden ääripään välissä. Tuhka-analyysien mukaan kaikkien polttoaineiden tuhkien raskasmetallipitoisuudet olivat niin alhaisia, että niiden tuhka voidaan levittää takaisin peltoon. Ei ole täysin selvää, miksi ruokohelpi- ja suojavyöhykeheinäpaalit paloivat heikosti, mutta todennäköistä on, että nämä paalit olivat liian tiiviitä tämäntyyppiselle kattilalle. Kattilan omistajan mukaan palaminen on ollut parasta, kun olkipaalit ovat olleet tarpeeksi löysiä (< 100 kg kuiva-ainetta/m3).

There are many types of biomass that grow in the Nordic countries, and which are poorly utilized. Examples include hay from green fallows and buffer zones, cereal straw and reeds from lakeshores and coasts. Such biomass could be locally converted into energy via biogas production or through combustion. Our target was to study the suitability of reed canary grass, common reed, buffer zone grass and wheat straw for combustion in a Danish whole round-bale boiler (380 kW, accumulator 70 m3). The boiler is fed with three round bales by a tractor with a front loader, the bales are combusted in 6 8 hours and finally the ashes are removed from the boiler by tractor. For this study, the boiler was equipped with a smoke gas analyser, which can measure flue gas temperature, and CO, CO2, O2, NO and NO2 concentrations. Combustion efficiency can be calculated using these values. The round bales were dry (10 14 %, w.b.) and their density was between 66 131 kg DM/m3, depending on the material. Loose wheat straw bales burnt best (average CO 1356 ppm, NOx 98 ppm, efficiency 79 %). Combustion was poorest with dense reed canary grass bales (average CO 3969 ppm, NOx 50 ppm, efficiency 64 %). Combustion of common reed and buffer zone grass was intermediate. According to ash analyses all materials had sufficiently low heavy metal concentrations that it would be safe to spread the ash on fields. It is not fully clear why reed canary grass and buffer zone grass combusted poorly, but it is probable that the density of the bales was too high for this type of boiler. According to the boiler owner, combustion has been best when the straw bales have been sufficiently loose (< 100 kg DM/m3).