Pelletin korvaaminen hakkeella biopolttokattilassa

Abstract

Opinnäytetyössä tutkittiin, voiko polttohaketta polttaa biopolttokattilassa pelletin si-jasta ja kuinka tehokkaasti ja puhtaasti palaminen tapahtuu. Yksi kynnystekijä pol-toissa oli hakkeen kulkeminen syöttöruuvissa. Polttokokeet suoritettiin kahdella eri pa-lakoolla ja kolmella eri kosteuspitoisuudella. Polttokokeet suoritettiin Oulun ammattikorkeakoulun omassa energialaboratoriossa biopolttokattilassa ja polttokokeissa käytetty hake hankittiin yksityisyrittäjältä Limin-gasta. Hake kuivattiin ennen polttoja haluttuihin kosteuspitoisuuksiin lavakuivurin avulla ja näytteistä mitattiin kosteuspitoisuuden lisäksi irtotiheydet ja lämpöarvot. Läm-pöarvot määritettiin Oulun ammattikorkeakoulun spektrometrian laboratoriossa pom-mikalorimetrillä. Polttokokeet aloitettiin tulokostean hakkeen poltolla. Tulokostea hake paloi erittäin huonosti, joten siitä ei poltettu kuin yhtä palakokoa. Muista palakoista ja kosteuksista poltettiin kustakin kaksi näytettä. Polttojen yhteydessä mitattiin savukaasuarvoja sekä seurattiin tehontuottoa, kattilaveden lämpötilaa, kokonaisenergiaa ja hakkeen kulu-tusta. Polttokokeiden perusteella polttohakkeet, joilla oli alhaisimmat kosteusprosentit tuotti-vat miltei saman verran tehoa samalla kilomäärällä kuin pelletti. Polttohaketta, jonka kosteuspitoisuus oli noin 20 %, täytyi polttaa enemmän, jotta samoihin tehomääriin päästiin. Polttokokeiden perusteella hakkeesta on pelletin korvaajaksi, kunhan se on tarpeeksi tasalaatuista ja kosteuspitoisuus ja palakoko ovat tarpeeksi pieniä. Isompi palakoko ei tule kulkemaan 115 mm:n kokoluokan syöttöruuveissa, koska ongelmia esiintyi jo ly-hyissä koepoltoissa. Pieni palakoko antoi lupaavia tuloksia syöttöruuvissa kulkemisen ja tehontuoton suhteen. Isommissa ruuveissa ja syöttöputkissa myös isompi palakoko voisi toimia.

This thesis tests whether it is suitable to burn woodchips in a biofuel boiler plant and how efficiently and cleanly it burns in it. One of the reasons for this thesis was also to test if the woodchips moved along the feed screw to the fixed bed combustion area without problems. The tests were done on two different sample sizes and three differ-ent percentage of moisture. The burning tests were conducted in Oulu University of Applied Sciences energy la-boratories in a bio boiler plant and the woodchips used in the burning tests were ac-quired from an entrepreneur in Liminka. The woodchips were dried to the desired moisture percentages with the help of a drier bed. Samples taken from the drier bed were also measured for bulk density and calorific value. The calorific values for the woodchips were determined in Oulu University of Applied Sciences spectrometry lab with a bomb calorimeter. The burning tests began with burning the woodchips in arrival moisture. Woodchips in arrival moisture did not burn well so it was decided that we would only burn one sam-ple. From the other sample sizes and moisture percentages two burning tests were conducted for each. As the burning tests were underway it was measured how much combustion gas and power it created. The boiler plant's boiler water temperature, total energy and the amount of woodchips used were also monitored. According to the burning tests woodchips that had the lowest moisture percentages produced almost the same amount of power with the same amount of woodchips as pellets. Woodchips with moisture percentage of approximately 20 % had to be burned more to get to the same amount of power output. Wood chips can replace pellet on the grounds of burning tests as long as it is homo-geneous enough and moisture and sample size are low enough. Larger chip size is not going to work in a device of this size because there were problems already during short test burnings. The results of burning small chip size were promising because it runs smoothly in the feed screw and produces enough power output. Larger chip size could work in larger feed screws and in larger feed pipes.