Biomassan kaasutuskoelaitoksen käyttöönotto ja ensimmäiset koeajot

Abstract

1920-luvulla puukaasutekniikan ohessa keksittiin kaasun synteesimenetelmät polttonesteiksi. Fischer–Tropsch-menetelmän jatkokehitys on ollut vaisua halpojen fossiilisten polttoaineiden vuoksi. Fossiilisia polttoainevarantoja ei ole loputtomasti tarjolla. Fossiiliset polttoaineet aiheuttavat pääosan hiilidioksidipäästöistä. Päästöjen ilmiöt kuten happosateet, savu- ja pölyhaitat, ilmaston lämpeneminen, ilmansaasteet jne. ovat pakottaneet niin olemassa olevien kuin myös uusien konversiotekniikoiden kehittämiseen. Tekniikkaa on kehitetty niin pakokaasujen puhdistamisessa kuin myös polttoainevalikoiman laajentamisessa. Nyt valikoimaan on otettu uusiutuvia ja ympäristölle neutraaleja energialähteitä, kuten biomassaa. Käyttöönotettu biomassan kaasutuskoelaitos on tyypiltään vastavirtainen kiinteäkerroskaasutin (SXB). Vastavirtakaasuttimen etuja ovat yksinkertainen rakenne, korkea hyötysuhde, laaja raaka-ainevalikoima sekä skaalautuvuus. Vastavirtakaasuttimen raaka-aine voi sisältää tuhkaa jopa 25 % ja kosteutta jopa 60 % sekä operoinnin kokoluokkaan on vain vähän rajoituksia. Vastavirtakaasuttimen haasteena on, että pyrolyysituotteiden sekoittuminen tuotekaasuun aiheuttaa korkeaa tervapitoisuutta. Lisäksi prosessin luotettava toiminta vaatii mm. liikkuvia arinarakenteita. SXB-koelaitos vastaa haasteisiin hyvin tervoja hyödyntävillä laitteistoillaan, kuten mm. kaasuttimen sekundäärivaiheella ja reformeriratkaisuilla.

Opinnäytetyön tavoitteena oli raportoida tutkimuskeskuksen biomassan kaasutuskoelaitoksen käyttöönotto ja sen ensimmäiset koeajot. Koeajon tavoitteita olivat koelaitoksen suoriutuminen ylösajo-, normaaliajo- sekä alasajotoiminnoissa, alustava toiminnan tarkkailu SXB-kaasuttimelle ja erityisesti sen sekundäärivyöhykkeelle sekä loppuosan laitteiden kuten suodattimen ja reformerin käyttöönotto. Lisäksi tavoitteena oli tuotekaasun koostumuksen mittaaminen (Micro-GC ja terva). Käyttöönotosta raportoitiin koeajossa huomioidut toimenpiteet. Koeajojen polttoaineista, tuotekaasusta, tervasta sekä tuhkasta otettiin laboratorionäytteet. SXB-koelaitoksen tuloksia on esitetty taulukoina, kuvaajina sekä ainetaselaskentana.