Koelaite biomassan torrefiointiin : Biotuli-hankkeen tutkimusraportti 2013
Sarvelainen, Hannu; Töyrylä, Niko (2013)
Sarvelainen, Hannu
Töyrylä, Niko
Kymenlaakson ammattikorkeakoulu
2013
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-5963-97-7
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-5963-97-7
Tiivistelmä
Tässä BIOTULI-hankkeen tutkimusraportissa on käsitelty biomassan lämpökäsittelyyn (torrefiointiin) käytettävää koelaitetta. Biomassan torrefioinnin tarkoituksena on muuttaa sen ominaisuuksia siten, että kivihiilen käyttöä voitaisiin korvata biomassalla. Koelaite on suunniteltu, rakennettu ja testattu hankkeen aikana 2010 – 2013 ja sillä on ollut tarkoitus tutkia torrefioinnin vaikutusta biomassan ominaisuuksiin.
Koelaite on suunniteltu hankkeessa asetettujen vaatimuksien mukaisesti. Laitteen suunnittelu perustui muista vastaavanlaisista laitoksista etsittyihin tietoihin sekä kirjallisuustietoon. Koelaitteiston avulla on ollut myös tarkoitus selvittää biomassan lämpökäsittelyn edellytyksiä suuren mittakaavan laitoksena. Laitteen suunnittelu ja rakentaminen on toteutettu pääosin opiskelijatyönä. Opiskelijat ovat työskennelleet hankkeessa muutamien opintojaksojen ja projektitöiden kautta. Opiskelijoiden keskeisimpiin tehtäviin on kuulunut lämpötekninen suunnittelu, rakentaminen sekä laitteen sähköistys. Koulun laboratoriohenkilökunta on ollut ohjaamassa opiskelijoiden työtä. Laitteen automatisointi toteutettiin opinnäytetyönä.
Koelaitteella on pystytty suorittamaan onnistuneita kokeita ja myös toistamaan niitä. Laitetta on käytetty erilaisilla toiminta-arvoilla ja toiminta-arvoista on pyritty etsimään sellaisia, joilla torrefioidun biomassan ominaisuudet olisivat optimaalisia kivihiilen korvaajaksi. Kokeiden aikana laitteen toiminnasta on saatu myös käytännön tietoa, jota voidaan hyödyntää vastaavanlaisten laitteiden suunnittelussa. Laitteella saadut tulokset eivät kuitenkaan välttämättä vastaa täysin muita vastaavanlaisia tutkimuksia, koska tulokset on saatu tällä kyseisellä laitteella. Lisäksi samanlaisia rinnakkaisia kokeita olisi tehtävä enemmän luotettavien tuloksien varmistamiseksi.
Tutkimuksen tavoitteet koelaitteen rakentamisen osalta onnistui, mutta torrefioidun biomassan ominaisuuksien tutkimiseen näyte-eriä olisi pitänyt tehdä enemmän. Tutkimustyötä on osittain vaikeuttanut koelaitteessa useasti toistuvat vikatilanteet. Näiden vikatilanteiden estämiseksi laite olisi vaatinut tarkempaa suunnittelua. Hankkeen aikana laitteen toiminnasta on tullut esille jatkokehitysideoita, joilla laitteen luotettavuutta ja energiatehokkuutta voitaisiin lisätä. Myös laitteen kokoluokan kasvattaminen suuremmaksi on mahdollista.
Koelaite on suunniteltu hankkeessa asetettujen vaatimuksien mukaisesti. Laitteen suunnittelu perustui muista vastaavanlaisista laitoksista etsittyihin tietoihin sekä kirjallisuustietoon. Koelaitteiston avulla on ollut myös tarkoitus selvittää biomassan lämpökäsittelyn edellytyksiä suuren mittakaavan laitoksena. Laitteen suunnittelu ja rakentaminen on toteutettu pääosin opiskelijatyönä. Opiskelijat ovat työskennelleet hankkeessa muutamien opintojaksojen ja projektitöiden kautta. Opiskelijoiden keskeisimpiin tehtäviin on kuulunut lämpötekninen suunnittelu, rakentaminen sekä laitteen sähköistys. Koulun laboratoriohenkilökunta on ollut ohjaamassa opiskelijoiden työtä. Laitteen automatisointi toteutettiin opinnäytetyönä.
Koelaitteella on pystytty suorittamaan onnistuneita kokeita ja myös toistamaan niitä. Laitetta on käytetty erilaisilla toiminta-arvoilla ja toiminta-arvoista on pyritty etsimään sellaisia, joilla torrefioidun biomassan ominaisuudet olisivat optimaalisia kivihiilen korvaajaksi. Kokeiden aikana laitteen toiminnasta on saatu myös käytännön tietoa, jota voidaan hyödyntää vastaavanlaisten laitteiden suunnittelussa. Laitteella saadut tulokset eivät kuitenkaan välttämättä vastaa täysin muita vastaavanlaisia tutkimuksia, koska tulokset on saatu tällä kyseisellä laitteella. Lisäksi samanlaisia rinnakkaisia kokeita olisi tehtävä enemmän luotettavien tuloksien varmistamiseksi.
Tutkimuksen tavoitteet koelaitteen rakentamisen osalta onnistui, mutta torrefioidun biomassan ominaisuuksien tutkimiseen näyte-eriä olisi pitänyt tehdä enemmän. Tutkimustyötä on osittain vaikeuttanut koelaitteessa useasti toistuvat vikatilanteet. Näiden vikatilanteiden estämiseksi laite olisi vaatinut tarkempaa suunnittelua. Hankkeen aikana laitteen toiminnasta on tullut esille jatkokehitysideoita, joilla laitteen luotettavuutta ja energiatehokkuutta voitaisiin lisätä. Myös laitteen kokoluokan kasvattaminen suuremmaksi on mahdollista.