Report on health and safety issues of co-firing wood pellets in CHP-plants

Euroopan Unionissa on asetettu tavoitteita päästöjen vähentämiseksi ja uusiutuvan energian lisäämiseksi. Helsingin kaupungin valtuusto on asettanut entiselle Helsingin Energialle, nykyiselle Helen Oy:lle, tavoitteeksi vähentää 20 % hiilidioksidipäästöjä vuoden 1990 tasosta ja lisätä uusiutuvan osuus 20 %:iin vuoteen 2020 mennessä. Helen on käynnistänyt kehitysohjelman tämän tavoitteen saavuttamiseksi ja asettanut tavoitteeksi hiilidioksidineutraalintuotannon vuonna 2050. Puupelleteistä tiedetään haihtuvan merkittäviä määriä hiilimonoksidia ja aldehydejä. Hiilimonoksidia muodostuu tyydyttämättömien rasvahappojen hapettumisreaktiosta. Reaktiomekanismia ei tunneta, mutta sen tiedetään alkavan noin plus viidessä lämpöasteessa ja kiihtyvän lämpötilan noustessa. Tehtyjen laboratoriokokeiden perusteella hiilimonoksidia haihtui merkittäviä määriä, mutta aldehydipitoisuudet olivat erittäin pieniä. Salmisaaren voimalaitosalueella suoritetussa työhygieenisessä mittauksessa Työterveyslaitos tutki pellettejä kuljettavan rekan kuljettajan altistumista. Selvityksessä todettiin, että kuljettaja altistui korkeille määrille puupölyä, mutta altistuminen kesti yhteensä vain 11 minuuttia. Selvityksen perusteella altistuminen oli kestoltaan niin lyhyt, joten merkittäviä toimenpiteitä ei nähty tarpeelliseksi. Puupölyn noustessa ilmaan aiheuttaa se erittäin herkästi räjähtävän seoksen. Puupölyn ja ilman seoksen tarvitsema minimi syttymisenergia on kymmeniä kertoja hiilipölyn vastaavaa pienempi. Tämä tekee puhtaanapidosta erittäin tärkeätä, koska puupölyä ei saa päästä kertymään pinnoille. Pölyräjähdystä vastaan hiilimyllyissä voidaan suojautua myös räjähdyksen tukahduttamisjärjestelmällä. Se estäisi mahdollisen hiilimyllyssä tapahtuneen räjähdyksen aiheuttamasta merkittäviä vahinkoja rakenteisin ja parantaisi lähellä työskentelevien turvallisuutta. Automaatiojärjestelmästä kerättyjen havaintojen perusteella hiilimonoksidin muodostuminen siiloissa ei ole kovinkaan merkittävää. Pelleteissä tunnettua itselämpenemistä ei myöskään havaittu tutkimalla siilojen vapaan ilmatilan lämpötilaa. Tutkimuksen perusteella tosin voidaan olettaa, että itselämpenemistä ei kuitenkaan pystytä havaitsemaan tutkimalla vapaan ilmatilan lämpötilaa. Itselämpenemisen havaitsemiseen tarvittaisiin monimutkaisempia siilon ympärillä tai pellettikasan keskelle ulottuvia lämpötilamittareita. Pellettien nopean kiertonopeuden takia niille ei kuitenkaan ole tarvetta. Tämän tutkimuksen perusteella pellettien poltto tuo monia uusia erityisesti turvallisuuteen liittyviä asioita. Merkittävimpinä näistä on mahdollinen pölyräjähdys. Pelleteissä yleisesti tunnetut kaasujen syntymisen ja itselämpenemisen eivät tämän tutkimuksen perusteella aiheuta tarvetta toimenpiteille.European Union has made decision that member countries need to cut their carbon dioxide emissions and increase the share of renewable energy. Helsinki city council had set goals for Helen Oy (former Helsingin Energia) to cut their carbon dioxide emission and increase the share of renewable energy. One way to achieve the goals is to start using biomass. Wood pellets are known for off-gassing of carbon monoxide and aldehydes. Carbon dioxide is formed through auto-oxidative reaction of fatty acids. Actual reaction mechanism is still unknown. It starts approximately at plus five degrees and rate increases with increasing temperature. Laboratory tests made for this study confirm this theory. A lot of carbon monoxide was emitted from wood pellets, but aldehyde levels were really low. Occupational health study was made for health hazards for the driver of wood pellet truck. Study showed that high wood dust levels were measured. Driver exposure for high levels of wood dust for 11 minutes during unloading and cleaning. Vacuuming instead of sweeping the pellets would decrease the exposure time a bit. Occupational health institute stated that exposure time is relatively short. No immediate actions need to be taken to decrease the exposure. Wood dust is really explosive compared to coal dust. Minimum ignition energy of wood dust and air is ten times smaller than minimum ignition energy of coal and air mixture. Cleaning is important to prevent wood dust mixing with air. Explosion suppression system might decrease the damages of a possible dust explosion. Wood pellets are known for self-heating in storages. Data collected from power plants automation system doesn’t show this phenomena. Even though measuring the temperature of headspace is not accurate way to investigate self-heating. More complex temperature measuring methods need to be installed in silos in order to measure self-heating. Wood pellets doesn’t play significant role in energy production so such a system doesn’t seem necessary. Rotation of wood pellets is also designed to be relatively fast so self-heating doesn’t occur in such a short time. According to this study co-firing of wood pellets in Salmisaari power plant doesn’t bring significant new occupational health and safety hazards. Known issues of self-heating and off-gassing can be handled with fast rotation of wood pellets. Best way to minimize the probability of dust explosion is cleaning to minimize the amount of dust