Biohiilen teknistaloudelliset käyttömahdollisuudet : Energia-, teräs- ja selluteollisuus

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää torrefioidun biohiilen käyttömahdollisuuksia energia-, teräs- ja selluteollisuudessa sekä arvioida näiden teollisuudenalojen maksukykyä biohiilestä. Energiateollisuuden osalta tarkemmin tutkittiin biohiilen käytön mahdollisuutta kivihiilen korvaajana pölypolttokattiloissa, terästeollisuudessa käyttöä masuuneissa pelkistimenä ja selluteollisuudessa käyttöä meesauunien polttoaineena.

Biohiilen teknistä soveltuvuutta eri prosesseihin selvitettiin arvioimalla sen sopivuutta laitteistoihin ja vertaamalla sen ominaisuuksia yleisesti käytettyihin fossiilisiin polttoaineisiin ja pelkistimiin. Maksukykyä arvioitiin teollisuudenalojen käyttämien fossiilisten polttoaineiden ja pelkistimien hinnan ja niille hankittavien päästöoikeuksien hinnan perusteella. Energiateollisuuden osalta arvioitiin myös mahdollisten uusiutuvan energian tukien vaikutusta maksukykyyn. Tietoperustana käytettiin lähinnä eri tutkimuslaitoksien ja yliopistojen julkaisemia tutkimuksia ja raportteja sekä energia-, teräs- ja selluteollisuuteen liittyvää kirjallisuutta.

Käsitellyistä teollisuuden aloista suurin potentiaalinen käyttäjä on energiateollisuus ja erityisesti suuret kivihiiltä käyttävät yhteistuotantolaitokset. Niiden kivihiilen käyttömäärät ovat suuria ja kivihiiltä on mahdollista korvata isoja osuuksia biohiilellä ilman, että käyttölaitteistoihin tarvitsee tehdä muutoksia. Lisäksi yhteistuotantolaitoksien maksukyky biohiilestä on kohtalainen.

Teräs- ja selluteollisuudessa biohiilen käyttö on hankalampaa ja voi vaatia suurempia laitteistomuutoksia. Biohiilen käytön aloittaminen teräs- tai sellutehtaassa vaatiikin vielä tarkempia tutkimuksia biohiilen aiheuttamista ongelmista ja niiden ehkäisemisestä. Kuitenkin varsinkin selluteollisuudessa kalliiden fossiilisten polttoaineiden korvaaminen biohiilellä voisi olla taloudellisesti kannattavaa, ja jos se onnistuu vähäisin ongelmin, selluteollisuus voisi olla suuri ja maksukyvyltään hyvä biohiilen käyttäjä.

The aim of the thesis was to research the feasibility of biocoal for energy, steel and pulp industries and evaluate the ability of these industries to pay for biocoal. The focus of the research was pulverized fuel boilers, blast furnaces and lime kilns, in which biocoal could replace the use of fossil fuels or reducing agents.

The technological feasibility of biocoal for the processes was estimated by comparing its properties to the ones of fossil fuels and reducing agents, and by evaluating how the equipment would suit biocoal. The ability to pay for biocoal was valued by using the prices of fossil fuels and emission allowances. Financial support which can be granted for the producer of renewable electricity was taken into account, too. The sources of the thesis were mainly research papers and reports from different research centers and universities and literature from energy, steel and pulp industries.

The energy industry and especially coal-fired CHP-plants are the most promising and potential users of biocoal. They use remarkable amounts of coal and it is possible to replace large part of coal by biocoal without changing the equipment. In addition, the CHP-plants have quite good ability to pay for biocoal.

It is harder to use biocoal in steel and pulp industries and their equipment is likely unsuitable for biocoal without changes. Therefore, more research is needed to find out the exact problems biocoal causes in blast furnaces and lime kilns and to solve these problems. However, it could be profitable to replace expensive fuels the pulp industry uses by biofuels, and if it is possible to be done easily and without problems the pulp industry could be a considerable biocoal user with a good capacity to pay for it.