Biomassan energia-arvon nostaminen sekundäärilämmöllä kuivaamalla

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507211800
Title: Biomassan energia-arvon nostaminen sekundäärilämmöllä kuivaamalla
Author: Ahtila, Olli
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Sciences
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2011
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507211800
http://hdl.handle.net/10138/26479
Thesis level: master's thesis
Discipline: Agroteknologi (lantbruksteknologi)
Agrotechnology (Agricultural Engineering)
Agroteknologia (maatalousteknologia)
Abstract: Viime aikoina ilmastonmuutos, fossiilisten polttoaineiden väheneminen ja niiden hinnan nousu ovat lisänneet merkittävästi maailmanlaajuista kiinnostusta uusiutuviin energiavaroihin. Suomessa uusiutuvien energialähteiden käytössä on jo pitkään panostettu metsäteollisuuden sivutuotevirtana tuottamaan puuperäiseen biomassaan, jota metsäteollisuus käyttää energiantuotantoonsa. Metsäteollisuuden jätevesien käsittelyssä syntyy erilaisia lietteitä, jotka joko uusiokäytetään tai hävitetään polttamalla tai sijoittamalla kaatopaikalle. Erityisesti biolietteiden uusiokäyttö on hankalaa ja kaatopaikkasijoitus tulevaisuudessa mahdotonta tai ainakin kustannuksiltaan kohtuutonta. Käytännössä liete hävitetään polttamalla ja kuivaamalla siitä tulee polttoaine. Lietteiden energiakäyttö on järkevin tapa hävittää jäteliete. Lietteiden korkean vesipitoisuuden vuoksi ne tulee kuitenkin kuivata ennen polttoa. Lietteen kuivaaminen sekundäärienergiavirralla eli metsäteollisuusprosesseissa sivutuotteena muodostuvalla ns. hukkalämmöllä lisää lietteen poltosta saatavaa energiamäärää ja korvaa fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää lietteen kuivaukseen optimaalisin kuoren ja lietteen seossuhde eri kuivausparametrejä vaihdellen. Kokeellinen työ aloitettiin rakentamalla energiatekniikan koehalliin laboratoriokokoluokan kiintopetikuivuri, jossa kuivumista tutkittiin puhaltamalla polttoainepedin läpi lämmitettyä ilmaa. Kuivattavina polttoaineina olivat kuoren ja lietteen seos tai pelkkä kuori ja liete erilaisilla massoilla ja erilaisilla prosenttisilla suhteilla ja erilaisissa lämpötiloissa. Kuivumiskäyrien määritys perustui massanmuutokseen. Koelaitteessa olivat anturit lämpötilan mittausta varten, jotta lämpötila saatiin säädettyä ja seurattua kokeen edellyttämällä tavalla. Lämpötilat ja painonmuutokset tallentuivat koetta tehdessä tietokoneelle. Kuivauskokeet osoittivat, että liete-kuori seos kuivuu hyvin kiintopedissä kun lietteen massaosuus seoksessa on korkeintaan 50 %. Lietteen massaosuuden ollessa tätä suurempi kuivaaminen ei enää ole tehokasta, mikä johtuu luultavasti ilman suuresta kanavoitumisesta kuivauspedissä. Kuorta kuivatessa lämpötilan nosto 50 °C:stä 70 °C:een oli huomattavasti tehokkaampaa kuin 70 °C:stä 90 °C:een, ajallisesti ero oli noin kaksinkertainen.In recent times climate change, decrease of fossil fuels and increase of their price have greatly increased worldwide interest in renewable energy sources. In Finland, there has been a lot of concentration towards forest industry’s secondary produced wood basis biomass, that forest industry uses for its energy production. Forest industry’s waste water cleaning process creates different kinds of sludge, which are either reused or destroyed by burning or transporting to waste treatment plant. Especially reuse of bio sludge is difficult, and waste area placing in the future is impossible or at least economically too expensive. In practice, sludge is treated by burning, and by drying it becomes a bio fuel. The energy use is the best way to destroy waste sludge. Because of the high water consist of the sludge it must be dried before burning. Drying the sludge with secondary energy flow with waste heat from forest industry processes increases energy income from the burning process and replaces the use of fossil fuels. The goal of this research was to find out the most optimal mixture of bark and sludge by changing different drying parameters. The experimental work was started by building a laboratory size fixed bed dryer for the energy technology experiment hall, where drying was studied by blowing heated air through the fuel layer. The dried fuel material was a mixture of bark and sludge, or just bark or sludge at different masses, different percentage mixtures and different temperatures. Making the drying curves was based on weight changes. In the test rig were probes for controlling and setting the temperature as the experiment expected. The temperature and weight changes were recorded to computer during the experiment. The drying experiments showed that sludge-bark mixture dries well, when the percentage of the sludge mass doesn’t increase over 50 %. When the share of sludge is higher, drying is no longer effective, which is due to channelling of the air through the dried fuel material in the fixed bed dryer. When drying the bark, increase of the temperature from 50 °C to 70 °C was much more effective than from 70 °C to 90 °C, the difference in drying time was about doubled.
Subject: biomass
secondary energy
sludge
drying
biomassa
sekundäärilämpö
liete
kuivaus


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Ahtila.pdf 1.293Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record