Mädätysjäännöksen rakeistus, terminen kuivaus ja energiahyötykäyttö
Hupponen, Mari; Luoranen, Mika; Horttanainen, Mika (2012)
Hupponen, Mari
Luoranen, Mika
Horttanainen, Mika
2012
Lappeenrannan teknillinen yliopisto, teknillinen tiedekunta, LUT Energia
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-265-286-7
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-265-286-7
Tiivistelmä
Tutkimuksen tavoitteena oli kartoittaa alueellisen jäteyhtiön Kymenlaakson Jäte Oy:n mahdollisuuksia rakeistaa ja termisesti kuivata mekaanisesti kuivattua mädätysjäännöstä sekä mahdollisuuksia toimittaa termisesti kuivattua materiaalia energiahyötykäyttöön. Tutkimuksessa selvitettiin myös kokemuksia lattialämmityksen käyttämisestä mädätysjäännöksen kuivaukseen.
Tutkimuksessa perehdyttiin erilaisiin rakeistus- ja kuivausmenetelmiin sekä termisen kuivurin valintaan vaikuttaviin asioihin. Kuvaukset perustuvat kirjallisuudesta ja internetistä saatuihin tietoihin. Tekniikkakuvausten pohjalta lähdettiin kyselemään tarjouksia termisiä kuivauslaitteistoja myyviltä yrityksiltä. Tarjoukset pyydettiin kuiva-ainepitoisuuden muutokselle 30 %:sta 90 %:iin ja oletettiin, että kuivaukseen on käytettävissä lämpöä viideltä kaatopaikkakaasua käyttävältä mikroturbiinilta. Tutkimuksen aikana saatiin tarjous kuudelta yritykseltä. Saadut tarjoukset esiteltiin tiivistetysti raportissa ja kokonaisuudessaan ne sisällytettiin Kymenlaakson Jäte Oy:n laajempaan raporttiin, joka ei ole julkinen. Yritykset antoivat hyvin erilaisia tietoja siitä, mitä tarjoukseen sisältyy, joten tarjoukset eivät olleet suoraan vertailukelpoisia. Tarjouksista myös havaittiin, että jos Mäkikylän biokaasulaitokselta vastaanotettaisiin enimmäismäärä (19 500 t/a) mädätysjäännöstä, mikroturbiineilta saatava lämpömäärä ei riittäisi kuivaamaan kaikkea mädätysjäännöstä 90 % kuiva-ainepitoisuuteen. Tutkimuksen aikana huomattiin myös, että sitovan tarjouksen saamiseksi mädätysjäännös tulee toimittaa testattavaksi, jolloin saadaan vahvistus kuivausmenetelmän soveltuvuudesta kyseiselle materiaalille.
Tutkimuksessa selvitettiin myös, minkälaisia kokemuksia löytyy lattialämmityksen käyttämisestä kuivaukseen niin Suomesta kuin maailmalta ja voiko menetelmää käyttää mädätysjäännöksen kuivaukseen. Kyseistä menetelmää on käytetty tehostamaan aurinkokuivausta, joten tutkimuksen aikana perehdyttiin erityisesti aurinkokuivaukseen liittyviin tieteellisiin artikkeleihin. Lattialämmityksen käytöstä löytyi niin heikkouksia kuin vahvuuksia. Suomessa aurinkokuivauksen ja lattialämmityksen yhdistelmä ei ole kuitenkaan päätynyt laajaan käyttöön ja syynä voidaan nähdä muun muassa kylmät ja pimeät vuodenajat sekä suuri pinta-alan tarve.
Tutkimusraportissa selvitettiin lisäksi polttolaitosten edustajien kiinnostusta ja rajoituksia ottaa vastaan termisesti kuivattua mädätysjäännöstä. Tutkimuksen aikana otettiin yhteyttä alle 100 km etäisyydellä Kymenlaakson Jäte Oy:stä sijaitsevien jätteenpolttoluvan omaavien yritysten edustajiin. Saatuja vastauksia käsiteltiin tiivistetysti raportissa ja vastaukset sisällytettiin kokonaisuudessaan Kymenlaakson Jäte Oy:n laajempaan raporttiin, joka ei ole julkinen. Puhelinhaastattelujen pohjalta nähtiin, että yrityksillä on kiinnostusta materiaalia kohtaan, mutta samalla vastauksiin vaikuttavat mädätysjäännöksen analyysitulokset. Poltto-ominaisuuksiin liittyvät analyysit tullaan toteuttamaan vuoden 2012 aikana. Laitoksilla oli myös vaihtelevia rajoituksia materiaalia kohtaan, mutta analyysituloksista riippuen materiaalia voidaan hyödyntää energiana tuhansia tai jopa kymmeniä tuhansia tonneja vuodessa alle 100 km etäisyydellä Kymenlaakson Jäte Oy:stä. The aim of the study was to survey the possibilities for the regional waste management company Kymenlaakson Jäte Oy to granulate and thermally dry mechanically dried digestate and the possibilities to deliver the thermally dried material to energy utilization. The aim was also to gather experiences related to the drying of digestate by using floor heating.
Various granulation and drying methods and issues that affect the selection of the dryer are presented in the study. The descriptions were founded on the information from literature and the Internet. Based on the technology descriptions, invitations to make offers were sent to companies which sell thermal dryers. The companies were asked to place an offer for the dry matter content change from 30 % to 90 % with the assumption that heat is available for the drying from five microturbines that are using landfill gas. Six offers were received from the companies during the study. The offers were summarized in the report. In their entirety, the offers are presented in a more extensive, non-public report of Kymenlaakson Jäte Oy. The information given by the companies on what is included in the offers varied greatly, and therefore, the offers were not directly comparable. It was also noticed from the offers that if the maximum amount (19 500 t/a) of the digestate from the Mäkikylä biogas plant is received, the heat amount from the microturbines would not be large enough to dry all the material to the 90 % dry matter content. It was also found out that testing of the digestate is needed to confirm the suitability of the thermal dryer for the material and to get a binding offer.
In the study, experiences related to the drying of the digestate by using floor heating were gathered from Finland and abroad to find out whether it is possible to use the method for the drying of digestate. Floor heating has been used to improve the efficiency of solar drying, and therefore, the study focuses on the scientific articles related to solar drying. It was found out that there are both weaknesses and strengths in the using of the floor heating. However, the combination of the solar drying and the floor heating has not ended up in extensive use in Finland. Reasons for this can be for example the cold and dark seasons and the required large surface areas.
The report also considered the interests and limitations of the incineration plant representatives to receive thermally dried digestate. The representatives of the plants that have a permit to incinerate waste within a 100 km distance from Kymenlaakson Jäte Oy were interviewed by telephone. The answers were summarized in the report. In their entirety, the offers are presented in the more extensive, non-public report of Kymenlaakson Jäte Oy. The interviews showed that the companies are interested in the material, but at the same time, the analysis results of digestate are influencing the answers. The analysis will be carried out during the year 2012. The plants had also variable limitations on the material, but depending on the analysis results, the energy utilization of the thermally dried digestate can be thousands or even tens of thousands of tonnes per year within a 100 km distance from Kymenlaakson Jäte Oy.
Tutkimuksessa perehdyttiin erilaisiin rakeistus- ja kuivausmenetelmiin sekä termisen kuivurin valintaan vaikuttaviin asioihin. Kuvaukset perustuvat kirjallisuudesta ja internetistä saatuihin tietoihin. Tekniikkakuvausten pohjalta lähdettiin kyselemään tarjouksia termisiä kuivauslaitteistoja myyviltä yrityksiltä. Tarjoukset pyydettiin kuiva-ainepitoisuuden muutokselle 30 %:sta 90 %:iin ja oletettiin, että kuivaukseen on käytettävissä lämpöä viideltä kaatopaikkakaasua käyttävältä mikroturbiinilta. Tutkimuksen aikana saatiin tarjous kuudelta yritykseltä. Saadut tarjoukset esiteltiin tiivistetysti raportissa ja kokonaisuudessaan ne sisällytettiin Kymenlaakson Jäte Oy:n laajempaan raporttiin, joka ei ole julkinen. Yritykset antoivat hyvin erilaisia tietoja siitä, mitä tarjoukseen sisältyy, joten tarjoukset eivät olleet suoraan vertailukelpoisia. Tarjouksista myös havaittiin, että jos Mäkikylän biokaasulaitokselta vastaanotettaisiin enimmäismäärä (19 500 t/a) mädätysjäännöstä, mikroturbiineilta saatava lämpömäärä ei riittäisi kuivaamaan kaikkea mädätysjäännöstä 90 % kuiva-ainepitoisuuteen. Tutkimuksen aikana huomattiin myös, että sitovan tarjouksen saamiseksi mädätysjäännös tulee toimittaa testattavaksi, jolloin saadaan vahvistus kuivausmenetelmän soveltuvuudesta kyseiselle materiaalille.
Tutkimuksessa selvitettiin myös, minkälaisia kokemuksia löytyy lattialämmityksen käyttämisestä kuivaukseen niin Suomesta kuin maailmalta ja voiko menetelmää käyttää mädätysjäännöksen kuivaukseen. Kyseistä menetelmää on käytetty tehostamaan aurinkokuivausta, joten tutkimuksen aikana perehdyttiin erityisesti aurinkokuivaukseen liittyviin tieteellisiin artikkeleihin. Lattialämmityksen käytöstä löytyi niin heikkouksia kuin vahvuuksia. Suomessa aurinkokuivauksen ja lattialämmityksen yhdistelmä ei ole kuitenkaan päätynyt laajaan käyttöön ja syynä voidaan nähdä muun muassa kylmät ja pimeät vuodenajat sekä suuri pinta-alan tarve.
Tutkimusraportissa selvitettiin lisäksi polttolaitosten edustajien kiinnostusta ja rajoituksia ottaa vastaan termisesti kuivattua mädätysjäännöstä. Tutkimuksen aikana otettiin yhteyttä alle 100 km etäisyydellä Kymenlaakson Jäte Oy:stä sijaitsevien jätteenpolttoluvan omaavien yritysten edustajiin. Saatuja vastauksia käsiteltiin tiivistetysti raportissa ja vastaukset sisällytettiin kokonaisuudessaan Kymenlaakson Jäte Oy:n laajempaan raporttiin, joka ei ole julkinen. Puhelinhaastattelujen pohjalta nähtiin, että yrityksillä on kiinnostusta materiaalia kohtaan, mutta samalla vastauksiin vaikuttavat mädätysjäännöksen analyysitulokset. Poltto-ominaisuuksiin liittyvät analyysit tullaan toteuttamaan vuoden 2012 aikana. Laitoksilla oli myös vaihtelevia rajoituksia materiaalia kohtaan, mutta analyysituloksista riippuen materiaalia voidaan hyödyntää energiana tuhansia tai jopa kymmeniä tuhansia tonneja vuodessa alle 100 km etäisyydellä Kymenlaakson Jäte Oy:stä.
Various granulation and drying methods and issues that affect the selection of the dryer are presented in the study. The descriptions were founded on the information from literature and the Internet. Based on the technology descriptions, invitations to make offers were sent to companies which sell thermal dryers. The companies were asked to place an offer for the dry matter content change from 30 % to 90 % with the assumption that heat is available for the drying from five microturbines that are using landfill gas. Six offers were received from the companies during the study. The offers were summarized in the report. In their entirety, the offers are presented in a more extensive, non-public report of Kymenlaakson Jäte Oy. The information given by the companies on what is included in the offers varied greatly, and therefore, the offers were not directly comparable. It was also noticed from the offers that if the maximum amount (19 500 t/a) of the digestate from the Mäkikylä biogas plant is received, the heat amount from the microturbines would not be large enough to dry all the material to the 90 % dry matter content. It was also found out that testing of the digestate is needed to confirm the suitability of the thermal dryer for the material and to get a binding offer.
In the study, experiences related to the drying of the digestate by using floor heating were gathered from Finland and abroad to find out whether it is possible to use the method for the drying of digestate. Floor heating has been used to improve the efficiency of solar drying, and therefore, the study focuses on the scientific articles related to solar drying. It was found out that there are both weaknesses and strengths in the using of the floor heating. However, the combination of the solar drying and the floor heating has not ended up in extensive use in Finland. Reasons for this can be for example the cold and dark seasons and the required large surface areas.
The report also considered the interests and limitations of the incineration plant representatives to receive thermally dried digestate. The representatives of the plants that have a permit to incinerate waste within a 100 km distance from Kymenlaakson Jäte Oy were interviewed by telephone. The answers were summarized in the report. In their entirety, the offers are presented in the more extensive, non-public report of Kymenlaakson Jäte Oy. The interviews showed that the companies are interested in the material, but at the same time, the analysis results of digestate are influencing the answers. The analysis will be carried out during the year 2012. The plants had also variable limitations on the material, but depending on the analysis results, the energy utilization of the thermally dried digestate can be thousands or even tens of thousands of tonnes per year within a 100 km distance from Kymenlaakson Jäte Oy.