10. 1013.01.16 10
Termiset konversiotekniikat
Termiset konversiotekniikat => energian tuottaminen termisillä
tekniikoilla
Poltto
Happea riittävästi läsnä hapettamaan käytännössä kaiken orgaanisen
materiaalin => tuotteena lämpöä (voidaan tuottaa höyryä => sähköä)
Kaasutus
Happea läsnä rajoitetusti => Tuotteena palava kaasu (polttoaine)
Osa polttoaineesta poltetaan, jotta voidaan ylläpitää prosessilämpötila
Tavoitteena mahdollisimman täydellinen orgaanisen aineksen konversio
palaviksi kaasumaisiksi komponenteiksi
Pyrolyysi
Happea ei läsnä
Lämpö tuodaan prosessiin epäsuorasti
Tuotteina palavaa kaasua, kondensoituvia höyryjä (nestettä) sekä
jäännöskoksia
11. 1113.01.16 11
Hevosen lannan keskeisimmät
ominaisuudet termisten prosessien
kannalta
Kosteus
Vaikuttaa lämpöarvoon eli lannasta saatavan energian määrään
Rinnakkaispoltossa yhdessä jonkin muun polttoaineen kanssa
voidaan polttaa jopa lietteitä
Käytännössä energiaa tuotettaessa kosteuden tulee olla 30…50 %
Tehollinen (alempi) lämpöarvo
Tuhkan koostumus
Alkalimetallit (natrium, kalium) laskevat tuhkan sulamispistettä ja
aiheuttavat kerrostumia
Olki voi sisältää merkittävästi kaliumia
Kloori
Korroosio
Riski dioksiinien ja furaanien muodostumiselle poltossa
12. 1213.01.16 12
Poltto
Poltto ainoana polttoaineena tai rinnakkaispoltto
pääpolttoaineen (hake, jne.) kanssa
Rinnakkaispoltossa rajoitettuja määriä hankaliakin polttoaineita
voidaan polttaa kohtuullisen helposti ilman teknisiä ongelmia
Poltossa happea käytettävissä ylimäärin
Tavoitteena täydellinen palaminen
Korkea kosteus haitallinen tehokkaalle poltolle
Palamislämpötila korkea (riippuu käytetystä teknologiasta; arina,
leijupoltto)
Korkeassa lämpötilassa tuhka voi sulaa =>kerrostumat pinnoilla,
leijupedin agglomeroituminen/sintraantuminen
Polttoaineen sisältämän typen konversio oksideiksi
Ravinteet rikastuvat tuhkaan (hapettuvat poltossa)
13. 1313.01.16 13
Kaasutus
Kiinteästä polttoaineesta tuotetaan kaasumaista polttoainetta
Tarvittava lämpö tuotetaan polttamalla osa polttoaineesta
kaasutusreaktorissa (happea rajoitetusti läsnä; 20…30 % polton vaatimasta
hapesta)
Tuotettu kaasu voidaan puhdistaa
Hiukkaset : sykloni, suodatus (raskasmetallit ja alkalimetallit poistuvat
esim. suodattamalla)
Typpiyhdisteet (pääosin ammoniakkia); katalyyttinen hajotus tai
pesemällä kaasu (pesuritekniikalla mahdollista ottaa typpi talteen
ammoniakkina)
Kloori; sitoutuu helposti alkalimetalleihin => suodatus tai pesurilla
Tervat; voidaan polttaa kuumana, mutta kaasun jäähtyessä
kondensoituvat pinnoille aiheuttaen putkien tukkeutumista
Tervat voidaan poistaa pesurilla tai hajottamalla tervat katalyyttisesti
Lannan sisältämät ravinteet tuhkassa => ravinteiden talteenotto
Ravinteet eivät hapetu yhtä voimakkaasti kuin poltossa
14. 1413.01.16 14
Nopeapyrolyysi
Happea ei läsnä reaktorissa
Vaadittava lämpö tuodaan epäsuorasti esim. reaktorin seinämän
läpi tai kuuman hiekan avulla
Päätuotteena kondensoituvia höyryjä (nestettä), sivutuotteina
kaasua sekä jäännöskoksia
Tuotteet (kaasu, pyrolyysineste ja jäännöskoksi) palavia
Lannan sisältämät tuhkakomponentit pääosin koksissa
Koksin käyttö maanparannusaineena ?
15. 1513.01.16 15
Termisten konversiotekniikoiden soveltuvuus
hevosen lannan käsittelyyn (1/2 )
Pienessä mittakaavassa verraten haasteellista toteuttaa
kustannustehokkaasti hyvällä hyötysuhteella ja samalla pitäen
savukaasupäästöt alhaisina
Rinnakkaispoltto tai -kaasutus keskisuuressa tai suuressa
mittakaavassa
Teknisesti suhteellisen helposti toteutettavissa ilman teknisiä tai
päästöongelmia
Vaatii kohtuullisen suuren kokoluokan
Lannan ravinteet sekoittuvat pääpolttoaineen tuhkan kanssa
Lannan sisältämä typpi muodostaa poltossa typenoksideja (lannan
ammoniakki menetetään)
16. 1613.01.16 16
Termisten konversiotekniikoiden soveltuvuus
hevosen lannan käsittelyyn (2/2)
Kaasutus (pyrolyysi) ja kaasun puhdistus ennen kaasun
hyödyntämistä mahdollistaa sekä energian että ravinteiden
tehokkaan talteenoton (tekniikka soveltuu myös mm.
kananlannalle ja kuivatulle yhdyskuntalietteelle)
Mahdollista toteuttaa myös rinnakkaiskaasutuksena esim.
hakkeen kanssa
Kaasun puhdistus lisää kustannuksia, mutta mahdollistaa
samalla ravinteiden talteenoton
Toteutettavissa muutaman megawatin kokoluokassa
Vaatii vielä kehitystyötä
17. 1713.01.16 17
Kehityskohteita
Hevosen lannan käsittelyn regulaatioiden määrittely
Parhaiten soveltuvat teknologiat riippuvat merkittävästi regulaatioista
Lannan rinnakkaispoltto keskisuuressa tai suuressa kokoluokassa
(pisimmälle kehitetty)
Lannan osuuden nostaminen rinnakkaispoltossa
Ravinteiden talteenotto tuhkista
Pienessä kokoluokassa energiatehokkuus ja savukaasujen puhdistus
Lannan kaasutus pienessä/keskisuuressa kokoluokassa
Ammoniakin talteenotto kaasusta => jatkojalostus lannoitteeksi keskitetysti
Kaasun puhdistus
Ravinteiden talteenotto
Lannan pyrolyysi pienessä ja keskisuuressa kokoluokassa
Tuotteena saatavan pyrolyysinesteen ominaisuudet ja käyttökohteet
Jäännöskoksin hyödynnettävyys esim. maanparannusaineena