Biopolttoaineiden laatuerot vaikuttavat voimalaitoksen tehoon

Syystalven käyttövarmuus alkaa polttoaineen laadun tuntemisesta

Lämmityskauden lähestyessä polttoaineen laadun vaihtelun vaikutukset voivat korostua voimalaitoksissa. Biopolttoaineiden kosteus, lämpöarvo, tuhkapitoisuus ja alkuainekoostumus muodostavat kokonaisuuden, joka vaikuttaa polttoaineen käyttöön ja tuotannon ennakoitavuuteen. Yksittäisen toimituksen ulkoinen tarkastus ei anna riittävästi tietoa näistä ominaisuuksista. Laboratorioanalytiikka tuottaa laadunvalvontaan vertailukelpoista tietoa ennen lämmityskauden vaativimpia käyttöjaksoja.

Kosteus ja lämpöarvo vaikuttavat käytettävissä olevaan energiaan

Biopolttoaineen kosteus vaikuttaa siihen, kuinka suuri osa polttoaineen sisältämästä energiasta voidaan hyödyntää varsinaisessa lämmöntuotannossa. Kun kosteuspitoisuus vaihtelee toimitusten välillä, myös polttoaineen tehollinen lämpöarvo ja tarvittava syöttömäärä voivat muuttua. Tällainen vaihtelu vaikeuttaa tuotannon suunnittelua erityisesti silloin, kun energiantarve kasvaa nopeasti ulkolämpötilan laskiessa.

Kosteuspitoisuus on biopolttoaineen keskeinen laatutekijä. Kosteutta koskeva tieto voi olla peräisin esimerkiksi voimalaitoksen omista vastaanottomittauksista tai toimittajan ilmoittamista tiedoista. Kun tämä tieto on saatavilla, sitä voidaan tarkastella yhdessä laboratoriossa määritetyn lämpöarvon ja muiden analyysitulosten kanssa toimituserien vertailussa. Tuloksia voidaan käyttää vastaanottotarkastusten, hankintojen ja prosessinseurannan tukena, kun näytteet edustavat tutkittavaa polttoaine-erää. FTF Fuel Testing Finland Oy:n kiinteän biopolttoaineen analyysit kattavat muun muassa lämpöarvon, CHNS-määritykset, tuhka-analyysin, haihtuvat aineet, kloorin ja vesiliukoiset aineet.

Tuhka ja alkuainekoostumus täydentävät laatukuvaa

Tuhkapitoisuus kertoo palamisen jälkeen jäljelle jäävän epäorgaanisen aineksen määrästä, mutta pelkkä pitoisuus ei kuvaa tuhkan koko koostumusta. Biopolttoaineiden raaka-aineiden ja toimituserien erot voivat näkyä myös tuhkan sisältämissä oksideissa. Tuhkan koostumusanalyysit voivat sisältää esimerkiksi alumiinioksidin, piidioksidin, kalsiumoksidin ja magnesiumoksidin määrityksiä.

Biopolttoaineen laatua arvioitaessa keskeisiä tietoja ja määrityksiä ovat esimerkiksi:

• lämpöarvomääritys, joka yhdessä toimituserän kosteustiedon kanssa auttaa arvioimaan polttoaineen energiasisältöä
• tuhkapitoisuus ja tuhkan koostumus, jotka täydentävät tietoa epäorgaanisesta aineksesta
• hiilen, vedyn, typen ja rikin määritys eli CHNS-analyysi
• kloorin ja vesiliukoisten aineiden pitoisuudet
• haihtuvien aineiden määrä osana polttoaineen teknistä tarkastelua

Tuloksia on tarkoituksenmukaista tarkastella kokonaisuutena, koska yksi analyysiarvo ei yksin määritä polttoaineen soveltuvuutta tiettyyn prosessiin. Voimalaitoksen omat käyttöolosuhteet, polttoainevalikoima ja laadunvalvonnan tavoitteet ohjaavat tarvittavien analyysien valintaa.

Säännöllinen analytiikka paljastaa toimituserien vaihtelun

Yksittäinen analyysi kuvaa ensisijaisesti tutkittua näytettä ja sen edustamaa polttoaine-erää. Säännöllisesti kerätty analyysitieto auttaa puolestaan havaitsemaan, ovatko lämpöarvo, tuhkapitoisuus tai alkuainekoostumus muuttuneet toimitusten välillä. Kun laboratoriotuloksia verrataan voimalaitoksen omaan tai toimittajalta saatuun kosteustietoon, toimituserien eroista muodostuu kattavampi kuva. Näin laadun vaihtelua voidaan käsitellä mitattuna tietona eikä pelkästään käyttöhenkilöstön havaintoina.

Jatkuva laadunvalvonta voidaan rakentaa selkeän toimintamallin ympärille. Ensin määritellään seurattavat ominaisuudet ja näytteenoton ajankohdat, minkä jälkeen tuloksia verrataan aiempiin toimituksiin ja voimalaitoksen omiin laatukriteereihin. Poikkeavien tulosten yhteydessä voidaan tarkentaa seurantaa ennen kuin seuraavia eriä otetaan laajamittaisesti käyttöön. Saatavilla oleviin polttoaineanalyysipalveluihin tutustuminen auttaa valitsemaan eri polttoainetyypeille tarkoituksenmukaiset määritykset.

Akkreditoitu laboratoriotulos tukee päätöksentekoa

Polttoaineen laatuun liittyvät päätökset voivat koskea hankintaa, vastaanottoa, varastointia, seossuhteita ja prosessin seurantaa. Siksi analyysitulosten luotettavuus ja puolueettomuus ovat olennaisia sekä voimalaitokselle että polttoaineen toimittajalle. Akkreditoidun testauslaboratorion pätevyysalueeseen kuuluvilla menetelmillä tuotettu tulos muodostaa dokumentoidun pohjan, jonka avulla osapuolet voivat käsitellä toimituserän ominaisuuksia yhtenäisin perustein.

FTF Fuel Testing Finland Oy on Vantaalla toimiva testauslaboratorio, joka on tutkinut polttoaineita vuodesta 1983. Laboratorio on FINAS-akkreditointipalvelun akkreditoima testauslaboratorio T329, ja akkreditointivaatimuksena on standardi SFS-EN ISO/IEC 17025:2017. Voimassa oleva pätevyysalue on nähtävissä FINAS:n sivuilla, joten analyysikokonaisuutta suunniteltaessa voi tarkistaa, mitkä määritykset kuuluvat akkreditoinnin piiriin. Pitkä kokemus kattaa biopolttoaineiden lisäksi kierrätyspolttoaineiden, kivihiilen, turpeen, tuhkan sekä kattila- ja prosessivesien analytiikan. Laboratorion toimintaan ja taustaan voi tutustua ennen analyysikokonaisuuden määrittelyä. Syystalveen valmistautumisessa oikea-aikainen analytiikka auttaa muodostamaan tosiasioihin perustuvan kuvan käytettävien biopolttoaineiden laadusta ja sen vaihtelusta.