Poltto

Järviruoko sopii poltettavaksi energiaksi kuten muut korsimateriaalit

Polttoon soveltuu parhaiten kevättalvella korjattu ruoko, jolloin kasvuston kosteuspitoisuus on alimmillaan (18-20 %), ja polttolaitteistoa syövyttäviä aineita eniten sisältävät lehdet ovat varisseet.

Järviruo’on energiasisältö on 18,9 MJ/kg ja tehollinen lämpöarvo 15-20 %:n käyttökosteudessa 14-15 MJ/kg eli 3,9-4,2 MWh/t (Isotalo ym. 1981, Kask 2007). Lämpöarvo on lähes sama kuin hakkuutähteillä ja puupelletillä ja hieman parempi kuin oljella, hampulla ja ruokohelvellä.

Kuten muillakin korsimateriaaleilla, ruo’on poltossa ovat haasteena tuhkan määrä ja syövyttävät aineet. Talviruo’on tuhkapitoisuus (2-4 %) on 5-10 –kertainen puuhun verrattuna, mutta olkea ja turvetta pienempi. Tuhkan sulaminen ei  poltossa ole useinkaan ongelma, koska sulamislämpötilaa alentavat, kaliumoksidia sisältävät lehdet ovat varisseet ennen korjuuta. Myös talviruo’on klooripitoisuus jää alhaiseksi (0,11 %); selvästi alemmaksi kuin oljella. Rikkipitoisuus (0,04 %) on melko pieni turpeeseen verrattuna, eikä sen ole arvioitu muodostavan merkittävää tuli- ja savupintojen syöpymisriskiä.

Korsimateriaalien alhaista irtotiheyttä voidaan kompensoida pelletöinnillä, briketöinnillä, paalauksella, sekä seospoltolla puuhakkeen kanssa. Seospoltossa ongelmia, kuten tuhkan suurta määrää, voidaan minimoida. Riittävä ilmansaanti ja silpun koko ovat tärkeimpiä tekijöitä järviruokoa poltettaessa. Käyttö suurissa voimalaitoksissa edellyttäisi kuitenkin seospoltollakin suuria ruokomääriä, joita nykyisellä korjuu- ja kuljetuskalustolla on vaikea kerralla toimittaa. Optimaalinen lämpölaitos ruo’on polttoon olisi maatilakokoluokan laitos.

Kuivan ruo´on polttoa testattiin silputtuna, paaleina ja pelletteinä

Talvella korjattu ruoko tulee silputa alle 5 cm mittaiseksi, mikäli sitä halutaan polttaa lämpölaitoksissa yhdessä puuhakkeen kanssa. Pelletiksi puristettaessa silppu on jauhettava vielä pienemmäksi. Poltto paalikattilassa edellyttää paalausta. Energiakäyttöön korjatessa silppuamis- ja kuljetuskustannukset eivät saa muodostua korkeiksi, joten turhat käsittelyvaiheet on karsittava pois. Myös korjuu- ja jatkokäyttöpaikkojen sijainti toisiinsa nähden on suunniteltava tarkasti kuljetuskulujen minimoimiseksi.

Ruoko soveltuu tukipolttoaineeksi paikallisissa hakelämpölaitoksissa

Hakkeen ja ruokosilpun seospolttokoe tehtiin Taivassalon aluelämpölaitoksessa talvella 2011 VELHO-, COFREEN- ja Mynälahti –hankkeiden, Ukipolis Oy:n ja lämpölaitoksen yhteistyönä. Ruoko kuljetettiin leikkuista nippuina laitoksen pihalle ja haketettiin hakkurilla varastoon. Silppu oli tasalaatuista, alle 5 cm pitkää ja sen kosteuspitoisuus oli 22 %. Puuhakkeen kosteuspitoisuus (enimmillään 35,5 %) ja palakoko vaihteli. Kokeen tekninen toteutus ja tarkemmat tulokset on julkaistu raportissa (Moisalo 2011).

Suurin osa ruokosilpusta poltettiin seoksena hakkeen kanssa laitoksen vakiosäädöillä. Varastossa etukuormaimella sekoitettu seos kulkeutui ruuvikuljettimissa ongelmitta. Ongelmia ei myöskään havaittu palotapahtumassa tai tuhkan määrässä. Varsinaiset koepoltot tehtiin ruo’on ja hakkeen eri seoksilla (ruo’on tilavuusosuus 10-40 %) muuttamatta kattilan logiikkaohjausta manuaalisesti.

Polttokokeissa todettiin ruokosilpun nostavan palamisen hyötysuhdetta verrattuna pelkkään hakkeeseen. Ruoko-hakeseos paloi kattilassa huomattavasti paremmin kuin pelkkä hake. Polton hyötysuhteen nousu oli korkeinta, kun ruokoa lisättiin kostean ja heikohkon lämpöarvon omaavan hakelajikkeen sekaan. Kokeen perusteella on ruo’on 10 - 20 % tilavuusosuus polttoaineseoksesta optimaalisin.

Taivassalon silppuaminen

Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyönä toteutetusta polttokokeesta saatiin rohkaisevia tuloksia: ruokosilpun poltto pienellä seossuhteella puuhakkeen kanssa paransi polton hyötysuhdetta, eli puusta saatiin lämpötehoa suhteellisesti enemmän ruo'on kanssa. Kuvassa silppuamiseen käytetty hakkuri. Kuva: Terhi Ajosenpää

Ruokosilpun polttokoe Väkiparran tilan lämpölaitoksessa Eurajoella

Ruo’on seospoltossa hakelämpölaitoksissa on haasteena ollut kevyen ja pitkiä korsia sisältävän silpun aiheuttamat ongelmat kuljetinlaitteissa. Korsimateriaalin polttoon soveltuvassa laitoksessa on kevyen ja palakooltaan kookkaankin polttoaineen siirtoon sopivat kuljetinlaitteet, tehokkaat tuhkanpoistolaitteet sekä liikkuva arina mahdollisten tuhkan sulavuusongelmien varalta. Korsimateriaalille sopivia laitoksia on viime vuosina alettu hankkia maatiloille mm. oljen polttoon.

Hankkeessa testattiin pelkän ruokosilpun polttoa Väkiparran tilan lämpölaitoksessa, yhteistyössä Väkiparran tilan, Prizztech Oy:n, ABC-Biopower Oy:n ja Satakunnan ammattikorkeakoulun kanssa. Teknisten kokemusten lisäksi hankittiin mittaustietoa järviruo’on polton päästömääristä ja savukaasujen laadusta, sekä vertailtiin niitä laitoksen hakkeenpolton tuloksiin. Kokeen tekninen toteutus ja tarkemmat tulokset on julkaistu raportissa (Ajosenpää ym. 2013). Kokeessa poltettiin 40 m3 ruokosilppua. Teknisesti poltto sujui hyvin lukuun ottamatta pisimpien (yli 30 cm) korsien kolakuljettimelle aiheuttamia tukkeumia. Ruokosilpun kosteus ei osoittautunut ongelmaksi, vaan silppu paloi hyvin loppuun. 20 tunnin koejaksolla tuotettiin 4 MW energiaa. Laitoksen vakiosäädöillä saavutettiin 300 kW/h teho. Syöttölaitteiden teho rajoitti suuremman polttotehon saavuttamista, koska silppua ei pystytty kuljettamaan nopeammin pesään. Tulipesän lämpötila oli selvästi ruokotuhkan sulamislämpötilaa (yli 1350 oC) alempi.

Savukaasumittauksissa viitteellisinä päästöraja-arvoina käytettiin 1-5 MW laitoksille asetettuja arvoja, vaikkei laitos (alle 1 MW) olekaan asetuksen piirissä. Typenoksidipitoisuudet ja hiukkaspäästöt olivat ruo’olla samaa luokkaa kuin hakkeella; molempien jäädessä alle raja-arvojen. Rikkidioksidipitoisuudet sen sijaan ylittivät viitteelliset raja-arvot ja ero puuhun oli selkeä. Samoin häkäpitoisuudet ovat ruo’on poltossa selvästi korkeammat, mutta pitoisuuksia voidaan pitää alhaisina. Rikkidioksidin korkeammissa pitoisuuksissa arvioitiin olevan jonkin verran riskiä kattilan korroosiovaurioille.

Kokeen perusteella arvioitiin, että ruoko sopii poltettavaksi laitoksessa, kunhan silppu on riittävän lyhyttä (alle 10-15 cm). Tekninen käyttövarmuus, korroosioriskit ja rikkidioksidipäästöt huomioiden järkevintä on kuitenkin seospoltto hakkeen kanssa.

Ruokoa kuljettimella

Ruokosilpun palamista testattiin ja analysoitiin Eurajoella Väkiparran tilan lämpölaitoksessa, jossa voidaan polttaa yksin korsimaisia polttoaineita. 100 % ruokosilppu paloi hyvin, mutta paikoin pitkät korret vaikeuttivat kuljetusta kattilaan. Palamista analysoitiin Satakunnan ammattikorkeakoulun savukaasujen mittalaitteilla. Ruokosilppua kolakuljettimilla. Kuva: Terhi Ajosenpää

Ruokopaalin polttokoe Rekikosken tilan paalikattilassa Eurassa

Talviruokosilpusta paalattujen paalien polttoa testattiin Rekikosken tilalla. Kattila on tanskalainen Overdahl (teho 450 kW). Etukuormaajalla täytettävään kattilaan mahtuu kerralla kolme paalia. Koska aiempien kokemusten mukaan tiukat paalit eivät pala kunnolla, ruokopaalit pyrittiin jättämään löysiksi. Ruokopaalin todettiin syttyvän helpommin verrattuna kattilassa poltettuihin olkipaaleihin ja tuli levisi nopeammin koko paalin pinnalle. Osin kosteasta silpusta paalatut paalit eivät sisältä kosteina palaneet hyvin loppuun, mutta arvioitiin, että kuivat ruokopaalit olisivat palaneet vähintään yhtä hyvin kuin olkipaalit. Tuhkan määrää ei pystytty arvioimaan epätasaisen palamisen vuoksi. Se ei ole yleensä ongelma, koska korsimassojen runsas tuhkamäärä on huomioitu kattilan toimintaperiaatteessa.

Paali palaa

Ruoko palaa paalikattilassa. Kuva: Kari Paassilta

Kokemuksia ruokopellettien poltosta

Ruokopellettien palamista testattiin kolmessa pientalon pellettipolttimessa osana COFREEN-hanketta, sekä VELHO-hankkeessa. Ruokopelletti todettiin puupellettiä käyttäjäystävällisemmäksi vähäisemmän pölyämisen vuoksi. Se vaikutti myös kovemmalta eikä hajoamista havaittu enempää kuin puupelleteillä.

Ruokopelletti soveltui poltettavaksi polttimessa, jossa on maljamainen polttopää (BeQuem-poltin). Koe tehtiin kesäkaudella, polttaen kahdessa kuukaudessa 200 kg pellettejä. Pelletit paloivat hyvin eikä tuhkan määrä tuottanut ongelmia, vaikka sitä kertyi neljä kertaa puupellettejä enemmän. Tuhka saatiin puhallusta voimistamalla putoamaan palomaljasta tuhkapesään. Ruokopellettien tuhka ei tiivistynyt palotapahtumassa kasaan kuten puulla. Tuhkan sulamista ei havaittu.

Puupellettipolttimissa ongelmia tuotti suuri tuhkan määrä ja ilmava rakenne. Vaakapesäisessä polttimessa (Effecta Komplet) ja modernissa maljamaisessa polttimessa tuhka jäi palotilaan estäen uusien pellettien palamisen. Ainakin Effecta Komplet –kattilassa olisi ruokopellettien palamista mahdollisesti voitu parantaa puhallusta voimistamalla.
Julkaistu 23.7.2014 klo 13.31, päivitetty 29.9.2014 klo 18.53