Ruokohelven käytön lisääminen Joensuun voimalaitoksen kattilassa – käytettävyys, hyötysuhde ja taloudellisuus

Ruokohelpi soveltuu ympäristöystävällisyyden ja korkean lämpöarvon vuoksi hyvin energiantuotantoon. Fortumin Joensuun voimalaitoksella ruokohelpi on syötetty kattilaan tähän asti pääasiassa pääpolttoaineisiin, turpeeseen tai hakkeeseen seostettuna pieninä energiaosuuksina. Pääpolttoaineisiin verrattuna ruokohelvellä on alhaisempi irto- ja energiatiheys, korkeampi klooripitoisuus ja kattilaa likaavampi tuhka, mikä asettaa rajoitteita sen käytön lisäämiselle voimalaitoksella. Alhaisesta irto- ja energiatiheydestä johtuvan holvautumisen sekä tukoksien lisääntymisen ja Joensuun voimalaitoksen nykyisten kuljettimien kapasiteettiongelmien vuoksi ruokohelven osuuden lisääminen suuremmaksi kuin 5 % polttoaine-energiasisällöstä on riskialtista ja edellyttää täten investointia erilliseen ruokohelven käsittely- ja syöttöjärjestelmään. Yksi vaihtoehto on murskata ruokohelpipaalit joko sähkökäyttöisellä, puolikiinteällä ja nopeakäyntisellä Haybuster H1130 tilt -murskaimella tai kiinteällä ja hidaskäyntisellä Raumaster-murskaimella ja ohjata ruokohelpisilppu joko pitkän mekaanisen kuljettimen ja sen perässä olevien lyhyiden pneumalinjojen tai pelkkien pitkien pneumalinjojen kautta suoraan kattilapesään. Työssä tutkitut investoinnit ovat taloudellisesti sitä kannattavampia mitä enemmän ruokohelpeä voidaan vuositasolla polttaa voimalaitoksella. Ruokohelven käyttömäärää voimalaitoksella kannattanee lisätä kuljetusmatkaa pidentämällä. Investointien valinta ei ole itsestäänselvyys. Nopeakäyntinen murskain on hidaskäyntistä murskainta edullisempi investointi, tosin hidaskäyntisen murskaimen käyttövarmuus on parempi kuin nopeakäyntisen murskaimen. Kattilan käytettävyyden kannalta ruokohelven käytön lisääminen edellyttää kattilan palamistekniikan analysointia laskennallisesti virtausmallinnuksella ennen kuin lopullisia päätöksiä investointien suhteen voidaan tehdä.

Reed canary grass is well suited for energy production because of its environmentally friendly properties and high thermal value. In the power plant of Fortum in Joensuu, reed canary grass has been fed into the boiler as low energy proportions mixed to main fuels, peat and chips. Compared to the main fuels, reed canary grass has lower bulk and energy density, higher chlorine content and more dirty ash, which sets limits for increasing the use of reed canary grass in the power plant. Because of increasing formation of bridges and blockages due to low bulk and energy densities of reed canary grass and capacity problems of current conveyors of Joensuu power plant, the increase of the proportion of reed canary grass more than 5 % of energy content of fuels is risky and requires thus an investment to separate handling and feeding system of reed canary grass. One alternative is to crush bales of reed canary grass either by electric, semi-fixed and high-speed Haybuster H1130 tilt crusher or fixed and low-speed Raumaster crusher and convey the crushed reed canary grass along either a mechanical conveyor connected to short pneumatic conveyors or long pneumatic conveyors direct into the boiler. The more reed canary grass can be burned at annual level the more economic investments are needed for power plant. The amount of the proportion of reed canary grass in power plant can be increased by lengthening the transportation distance. The selection of investments is not easy. The high-speed crusher is more economic investment than low-speed crusher, though the dependability of the low-speed crusher is better. From the usability point of view of the boiler the increase of the use of reed canary grass requires analyzing the combustion technique of the boiler by computational fluid dynamics before making final decisions of investments.