Biopolttoaineita polttavien voimalaitosten suunnitteluperusteita

Biopolttoaineiden osuus energian tuotannosta lisääntyy kaikissa kuluttajaryhmissä. Suurin osa biopolttoaineista on erilaisia puupolttoaineita, mutta myös peltobiomassoja käytetään energiantuotantoon. Erityisesti teollisuuden ja maatalouden sivutuotteiden käyttöä polttoaineena halutaan lisätä niiden suhteellisen alhaisen hinnan vuoksi. Biopolttoaineet poikkeavat monilta fysikaalisilta ja kemiallisilta ominaisuuksiltaan perinteisistä polttoaineista kuten hiilestä. Tässä työssä on selvitelty mitkä näistä ominaisuuksista aiheuttavat ongelmia leijukerrospoltossa sekä perehdytty tarkemmin näihin ongelmiin. Lisäksi on pohdittu ongelmien ja niiden poistamisen teknisiä ja taloudellisia vaikutuksia. Eniten ongelmia aiheuttavat natrium, kalium ja kloori. Alkalipitoisen tuhkan sulamispiste on matala, ja sula tuhka muodostaa leijukerroksen leijumisen estäviä suuria, sintraantuneita kappaleita yhdessä leijumateriaalin kanssa. Savukaasujen mukana kulkeutuvat sulat hiukkaset saattavat myös tarttua lämpöpintoihin muodostaen lämmönsiirtoa heikentävän kuonakerroksen. Tällaisten kuonakerrosten alla putkien kuumakorroosio voi edetä hyvinkin nopeasti, varsinkin jos polttoaine sisältää runsaasti klooria. Ongelmia yritetään ratkaista syöttämällä lisäaineita prosessin eri vaiheisiin. Tutkimuksissa lisäaineilla on saavutettu lupaavia tuloksia. Nykyään biopolttoaineita polttavissa voimalaitoksissa käytetään alhaista tuorehöyryn lämpötilaa ja painetta ongelmien välttämiseksi. Mikäli likaantuminen ja korroosio saadaan lisäaineiden avulla hallintaan, on teknisesti mahdollista nostaa tuorehöyryn arvoja, mikä parantaisi voimalaitoksen kokonaishyötysuhdetta. Varsinkin pienillä voimalaitoksilla taloudellinen hyöty on useissa tapauksissa kuitenkin niin pieni, ettei tuorehöyryn arvoja kannata nostaa, koska riskitekijät lisääntyvät