Energiainfra ja uudet energiateknologiat (Viranomaismääräykset, direktiivit)
Regulaatio kirittää päästöjä hillitseviä innovaatioita teollisuudessa
Euroopan unionissa päästöjen mittaaminen ja vähentäminen teollisuusympäristössä on pitkä perinne. Esimerkiksi IED-vaatimukset luovat raamit päästöjen jatkuvatoimiselle mittaamiselle ja laadunvarmistukselle polttolaitoksissa ja jätteenpolttolaitoksille. Euroopan komissio julkaisi suurten polttolaitosten parhaita käytettävissä olevia tekniikoita (BAT) koskevat päätelmät elokuussa 2017.
EN14181-STANDARDI VUODELTA 2014 varmistaa kiinteästi asennettujen mittalaitteiden laadun ja kertoo, miten päästömittausjärjestelmä tarkistetaan. Päästöjen mittaamisessa on käytettävä EN15267- standardin mukaisesti sertifioituja systeemejä (tyypillisesti MCERTS tai TÜV). Mittaustekniikoita on useita erilaisia mm. FTIR, GFC, TDLS, DOAS, NDIR, UV ja CLD.
Nykyisellään laajin valikoima eri päästömittauskomponentteja saadaan FTIR-tekniikalla (Fourier-transform Infrared spectroscopy), joka soveltuu tyypillisten päästökaasujen kuten typpioksidi-, rikkidioksidi-, hiilimonoksidi- sekä hiilidioksidipäästöjen mittaamisen lisäksi mm. ammoniakin, HCl:n, HF:n, N2O:n, hiilivetyjen ja savukaasun kosteuden mittaamiseen.
Koko paketti haltuun
Myynti-insinööri Jesse Tikka Gasmet Technologies Oy:stä katsoo, että päästöjen mittaukset on pääpiirteittäin hoidettu Suomessa erittäin hyvin, eli mittaukset suoritetaan vaatimusten mukaisesti.
Suomen kohdalla ainoa miinus tulee Tikan mukaan siitä, että koska vaatimukset rajoittuvat vain tiettyihin kaasuihin, voi päästöjen kokonaiskuva jäädä epäselväksi. Mittaukset keskittyvät vain rajalliseen määrään yhdisteitä, jolloin ymmärrys kokonaiskuvasta ja kaikista päästöistä voi olla hankalampi muodostaa.
Gasmetin ratkaisu pulmaan on uuden sukupolven FTIR, joka kykenee mittaamaan useampia kaasuja yhtäaikaisesti. Kaikki mittaukset voidaan tehdä vain yhdellä analysaattorilla, jolloin ei tarvitse olla useampaa eri laitetta eri kaasujen mittauksiin.
"FTIR:llä saa nopeasti ja helposti kokonaiskuvan päästöistä", summaa Tikka. Gasmet onkin myynyt yli 4 000 FTIR-analysaattoria maailmalle, 1990-luvun alusta lähtien.
"Vaatimusten tiukentuessa asiakkaiden on pitänyt harkita muitakin tekniikoita kuin mitä aiemmin on perinteisesti käytetty." Kentällä FTIR on jo hyvin tunnettu, lisää Tikka. Itse asiassa arviolta noin 60 % koko maailman päästömittauksista tehdään nykyään FTIR:llä.
Toimintavarmuus edellä
Päästömittauksissa laitteiden pitää olla erittäin luotettavia ja toimia itsenäisesti pitkiäkin aikoja - jolloin Akilleen kantapääksi voi muodostua laitteen rikkoontuminen. Pahimmassa tapauksessa päästöjen raportointi keskeytyy rikkoutuneen mittalaitteen vuoksi, jolloin laitos on pakko ajaa alas, kunnes mittalaite on taas toimintakunnossa.
Suomessa käytettyjen päästömittausjärjestelmien tulee kuitenkin olla sertifioituja, mikä tarkoittaa sitä, että kaikilla sertifioiduilla tuotteilla minimivaatimukset täyttyvät, eivätkä viat siksi ole kovin yleisiä, Tikka pohtii.
"Sertifioinnin koko idea on varmistaa, että järjestelmät toimivat vaadituissa olosuhteissa tarkoituksenmukaisesti. Järjestelmälle on asetettu huoltoväli testien mukaan, eli osaa järjestelmistä tulee huoltaa useammin kuin toisia laitevikojen ehkäisemiseksi."
Esimerkiksi Gasmet CEMS II e -päästömittausjärjestelmällä on pitkä kuuden kuukauden huoltoväli, johon monen muun laitevalmistajan laitteistot eivät kykene. Yrityksen uusin järjestelmä - järjestelmäsertifikaatti myönnetty maaliskuussa 2017 - on toisen tuotesukupolven tulos, kertoo Tikka.
Laitoskohtaiset päästörajat yhä auki
Teollisuuden päästöjä koskeva direktiivi LCP BREF(Supo) tuli voimaan 1.1.2016 yli 50mw laitoksille ja jotkut laitokset saivat neljän vuoden siirtymäajan direktiivin määräyksiin nähden. Uutena regulaationa on tulossa BAT-BREF, jolla tiukennetaan yli 50MW laitosten päästörajoja. Kun tämä tulee voimaan, niin laitoksilla on neljä vuotta aikaa saavuttaa uudet raja-arvot. Pipo (5-50MW laitokset) malli astui voimaan 1.1.2018.
"Uudet rajat isoille, yli 50 MW:n laitoksille tuli EU:lta viime elokuussa, mutta tarkat laitoskohtaiset rajat ovat vielä auki", toteaa myyntipäällikkö Rikhard Blomqvist Yaralta.
Suomalaisissa yrityksissä on tiettyä "jähmeyttä" muuttuvien päästörajojen suhteen. Blomqvist toteaa, että kenttä on lähtenyt hitaasti liikkeelle, verrattuna esimerkiksi Ruotsiin.
"Meillä odotellaan päätöksiä ja luparajoja, ei haluta tehdä investointeja ennen kuin asiat on selvillä", hän toteaa.
Typen oksidit alas
Voimalaitokset ja monet muut teollisuuslaitokset - mm. sementtitehtaat, polttolaitokset, ja jalostamot - tarvitsevat toimintaansa varten yhä useammin NOx-pelkistysjärjestelmiä, joiden avulla haitallisia typen oksideja saadaan vähennettyä. Järjestelmät ovat yleensä joko SNCR- (ei-katalyyttinen menetelmä) tai SCR-järjestelmiä (katalyyttinen menetelmä), joissa ruiskutetaan joko ammoniakki- tai ureareagenssia. SNCR voi vähentää NOx-päästöjä arviolta noin 80%, kun taas SCR:llä saavutetaan jopa 95% päästövähennys.
Yara toimittaa NOx-päästöjen hallintaratkaisuja, jotka perustuvat SNCR- ja SCR-järjestelmiin ja reagensseihin eli ureaan ja ammoniakkiin. Yritys on toimittanut ja asentanut järjestelmiä useiden vuosikymmenten aikana satoihin kohteisiin ympäri maailmaa, kertoo Blomqvist.
"Isoimmat kasvualueet järjestelmiin on meillä tällä hetkellä Euroopan ulkopuolella. Reagenssien määrä kasvaa kuitenkin mukavasti Suomessa", hän toteaa. Suomessa yritys tunnetaankin nimenomaan reagenssitoimittajana, joka tuottaa ammoniakkivettä ja urealiuosta tuotantolaitoksissaan Siilinjärvellä ja Valkeakoskella.
Monipoltto nosteessa
Markkina ja suopeat poliittiset tuulet kirittävät monipolttoainekattiloiden menekkiä. Näissä kattiloissa savukaasun puhdistus on vain yksi osa yhtälöä - mutta tärkeä osa silti.
Teknologiajohtaja Ari Kokko Valmetin Energia-liiketoimintayksiköstä kertoo, että monipolttoainekattiloiden kysyntää ohjaa se seikka, että koko 2000-luvun ajan on polttoaineiden laatu muuttunut teknisesti haastavammaksi - mikä näkyy polttoaineen edullisemmassa hinnassa - ja mitoituspolttoaineita on tullut lisää.
"Tällä pyritään minimoimaan polttoaineen hintaan ja saatavuuteen liittyviä tulevaisuuden riskejä", toteaa Kokko.
Valmetin tuorein transaktio tällä saralla on monipolttoainekattilan sekä savukaasujen käsittelyjärjestelmän toimitus Oulun Energian Laanilan voimalalle. Kattila oheislaitteistoineen korvaa tuotannosta poistuvan Toppila I -voimalaitosyksikön, joka ei enää täytä 2020-luvun ympäristövaatimuksia.
Uusi biovoimalaitos tukee Oulun Energian hiilineutraalisuustavoitetta, jonka mukaan yritys tulee asteittain vähentämään ja kokonaan poistamaan turpeen polttoainevalikoimastaan 2040-luvulla.
Myös puhtaasti biomassalla
Valmetin toimitukseen sisältyvän kiertoleijuteknologiaa hyödyntävän CYMIC-kattilan pääasiallisina polttoaineina tullaan käyttämään biomassaa, turvetta ja kierrätyspolttoainetta.
"Kattilassa voidaan polttaa tehokkaasti myös pelkkää biomassaa", lisää Kokko.
Kattila tuottaa 80 kg/s korkeapainehöyryä 120 bar paineessa ja 540 °C lämpötilassa. Höyryteho on 195 MW. Höyryn parametreja voidaan tulevaisuudessa muuttaa riippuen poltettavan kierrätyspolttoaineen laadusta ja osuudesta.
CYMIC-kattiloita on myyty yli 90 kappaletta ympäri maailmaa, kertoo Kokko. "CYMIC-kattila ei sinänsä ole uusi keksintö, koska se on jo yli 20 vuotta vanha, mutta tuotetta kehitetään jatkuvasti."
Kaukolämpöä savukaasuista
Toimitukseen sisältyvän savukaasujen puhdistuslaitteiston avulla pystytään täyttämään kiristyvät päästörajoitukset. Savukaasujen käsittelyjärjestelmään kuuluu puhdistuksen lisäksi savukaasun lauhdutin, jolla voidaan tuottaa 55 MW kaukolämpöä. Syntyvästä lauhteesta puhdistetaan vettä voimalaitoksen käyttöön sekä kaukolämpöjärjestelmän lisävedeksi.
Ari Kokon mukaan savukaasun puhdistus muuttuu koko ajan isommaksi laitekokonaisuudeksi: "Tämä lisää kustannuksia investoinnin osalta ja myös käyttökustannuksia käytettävien lisäaineiden muodossa."
Kokkokin huomauttaa, että nähtävissä on päästörajojen jatkuva kiristyminen samalla kun teknologia kehittyy. "Paikallinen ympäristöviranomainen pystyy määrittämään tietyn haarukan sisältä kyseisen laitoksen tietyt päästökomponentit ympäristölupaa haettaessa."
Oulun tilauksessa on myös tiettyä jatkuvuutta, sillä Valmet toimitti aikoinaan myös nyt tuotannosta poistettavan, vuodesta 1977 käytössä olleen Toppila I -kattilan. Tämä kattila käytti lähes 20 vuotta turpeen pölypolttoteknologiaa, kunnes se muutettiin hyödyntämään leijukerrosteknologiaa vuonna 1996.
Kerralla puhdasta
Aluepäällikkö Ville Jalava Delete Finland Oy:stä toteaa, että teollisuuden päästörajoitukset näkyvät - isossa kuvassa - myös puhdistusbisneksessä.
"Laitokset joutuvat investoimaan suuriakin summia esimerkiksi savukaasujen puhdistukseen, joka taas tuo lisää puhdistuskohteita meille." Jalavan mukaan esimerkiksi keskisuurten polttolaitosten päästörajoitukset näkyivät yrityksen tilastoissa piikkinä raskasöljysäiliöiden puhdistuksessa, kun laitokset joutuivat vaihtamaan käytettävän polttoaineen raskasöljystä vähärikkisempään vaihtoehtoon.
Yksi yrityksen "syömähampaista" on Bang & Clean -menetelmä eli räjäytyspuhdistus. Bang & Clean -puhdistus lyhentää seisokkiaikaa, mikä puolestaan pienentää huomattavasti kustannuksia.
"Menetelmällä voidaan puhdistaa esimerkiksi kattiloita ilman, että kattilaa ja tuotantoa tarvitsee ajaa kokonaan alas, jolloin asiakas saa hyötyä myös katkeamattomasta tuotannosta. Huomattava etu on myös työturvallisuudessa, kun kohteita pystytään puhdistamaan ilman, että niihin tarvitsee mennä fyysisesti sisään", toteaa Jalava.
Räjähdysvoimaa teollisuuteen
Bang & Clean -menetelmä on kehitetty 2000-luvun alussa Sveitsissä. Jalavan mukaan Suomessa palvelua on tarjottu Deleten toimesta vuodesta 2015 asti ja edeltävien yritysten toimesta jo aiemminkin.
"Menetelmää on käytetty Suomessa yli 30 teollisuuskohteessa. Tyypillisiä käyttökohteita ovat erilaiset polttokattilat, sähkösuotimet ja siilot."
Jotta räjäytyspuhdistuksia ylipäänsä voi tehdä, täytyy olla laitetoimittajan virallinen koulutus suoritettuna. Tiimin vetäjän taas täytyy olla virallisen koulutuksen saanut henkilö, lisää Jalava.
Suosio kasvussa Esimerkiksi Laanilan Voima Oy:n Oulun kattilan (53 MW) puhdistuksia on toteutettu Bang & Clean -metodilla. Jalavan mukaan räjäytyspuhdistuksen suosio on kasvanut joka vuosi. Bang & Clean -menetelmän tulevaisuus näyttää valoisalta, kun asiakkaiden tietoisuus menetelmän eduista lisääntyy.
"Pyrimme myös itse löytämään menetelmälle koko ajan uusia käyttökohteita."
Teksti: Sami J. Anteroinen
Kuva: Gasmet Technologies Oy
