Yhdyskuntalietteen ja biopolttoaineiden käsittelyketjujen ja polton teknistaloudellinen tarkastelu

Työn tavoitteena on kartoittaa yhdyskuntalietteen ja kierrätys- sekä biopolttoaineiden käsittelyä ja polttoa lietteenpolttolaitoksen tarpeita ajatellen. Lietteen käsittelyketjun ja kierrätys- sekä biopolttoaineketjujen tekninen tarkastelu on siis työn keskeinen tavoite. Lisäksi lasketaan polttolaitoksen suurimpia mahdollisia investointikustannuksia eri polttoainevaihtoehdoilla. Työssä tehdään muun ohella case-tarkastelua Kaakkois- Suomen alueeseen liittyen. Tavoitteena on muodostaa tarkoitukseen soveltuva polttoaineratkaisu kullekin tapauk-selle. Työn alkuosassa tutustutaan yleisesti lietteeseen sekä polttoaineen että jätteen roolissa. Tarkastelu sisältää tietoja lietteen ominaisuuksista sekä lietteenkäsittelyssä olennaisista lainsäädännöllisistä seikoista. Samoin katsastetaan hieman lietteen esikäsittelyä, mekaanista vedenerotusta, termistä kuivausta ja polttoa tarkastellaan yleisessä valossa. Lisäksi alkuosassa keskitytään eri bio- jakierrätyspolttoainevaihtoehtoihin tarkastelemalla niiden yleisyyttä polttoaineena sekä esittelemällä niiden käsittelyketjuja. Työn loppupuoliskolla kiinnitetään huomiota case tapausten avulla polttolaitoksesta saataviin tuottoihin sekä millaisen liikkumavaran eri polttoainevaihtoehdot investointien osalta sallivat. Case-tapauksissa pohditaan Kymenlaakson ja Etelä-Karjalan paikallisia lietteen-polttomahdollisuuksia yhdistettynä kierrätys- tai biopolttoaineisiin. Mekaanisesti kuivattua lietettä käsitellään kyseisissä tapauksissa vuosittain 6000 t ja 15 000 t. Lietteen polton tuottama sähkö- ja lämpöteho näyttävät riippuvan voimakkaasti lietteen kuiva-ainepitoisuudesta, eivät niinkään lietteen muista ominaisuuksista. Lisäksi joko bio- tai kierrätyspolttoaineella saadaan sähkön- ja lämmöntuotantoa nostettua huomattavasti.

Yhdyskuntalietteen käsittely ennen termistä kuivausta ja polttoa

Työn tavoitteena on kartoittaa yhdyskuntalietteen käsittelyä lietteenpolttolaitoksen tarpeita ajatellen. Lietteen käsittelytekniikoiden ja kuljetusvaihtoehtojen selvittäminen on siis työn keskeinen tavoite. Lisäksi otetaan selvää näiden tekijöiden kustannusrakenteesta. Yhdyskuntalietteen ominaisuuksien sekä käsittelyyn liittyvien ongelmakohtien valottaminen kuuluu samoin työn tavoitteisiin. Työssä tehdään muun ohella case-tarkastelua Kaakkois-Suomen alueeseen liittyen. Tavoitteena on muodostaa tarkoitukseen soveltuva lietteenkäsittelymalli kullekin tapaukselle. Työn alkuosassa tutustutaan yleisesti lietteeseen sekä polttoaineen että jätteen roolissa. Tarkastelu sisältää tietoja lietteen ominaisuuksista ja muodostuvista määristä sekä lietteenkäsittelyssä olennaisista lainsäädännöllisistä seikoista. Samoin katsastetaan hieman jäteve¬denpuhdistusprosessiin sekä näin ollen lietteen syntyyn. Lietteen esikäsittelyä, mekaanista vedenerotusta, termistä kuivausta ja polttoa tarkastellaan yleisessä valossa. Mekaanisen vedenerotuksen osalta myös eritellään ja vertaillaan laitteita. Etenkin linko, mutta myös suotonauhapuristin osoittautuivat erityisen sopiviksi kunnallisen lietteen käsittelyyn. Työn loppupuoliskolla kiinnitetään huomiota lietteen varastointiin sekä syöttö-ja purkumenetelmiin, lyhyen etäisyyden siirtoon ja pidemmän matkan kuljetukseen. Case-tapauksissa pohditaan Kymenlaakson ja Etelä-Karjalan paikallisia lietteenkäsittelymahdollisuuksia. Mekaanisesti kuivattua lietettä käsitellään kyseisissätapauksissa vuosittain 6000 t ja 15 000 t. Lietteen polton tuottama sähkö- ja lämpöteho näyttävät riippuvan voimakkaasti lietteen kuiva-ainepitoisuudesta, eivät niinkään lietteen muista ominaisuuksista. Lietteenkäsittelykustannukset tiivistetystä lietteestä termiseen kuivaukseen soveltuvaksi polttoaineeksi vaihtelevat10-20 \ lietetonnia kohden, riippuen käsittelyvaiheiden määrästä. Kustannuksia syntyy eniten mekaanisesta vedenerotuksesta ja varastoinnista.

Materiaalitarpeen suunnitteluprosessin kehittäminen ja varastonohjauksen parantaminen Elektroniikkalaitoksessa

Työ on tehty Puolustusvoimien Elektroniikkalaitoksella Riihimäellä. Elektroniikkalaitos toimii yhtenä vastuuvarikkona ja vastaa omalta osaltaan elektroniikka-alan järjestelmien kunnossapidosta. Työn tarkoituksena on selvittää materiaalitarpeen suunnitteluprosessi, kehittää varastonohjausta ja tutustua SAP-toiminnallisuuksien hyödyntämiseen. Materiaalitarpeen suunnittelemisella ja varastonohjauksen parantamisella pyritään kustannussäästöihin ja kunnossapitoprosessin kokonaisvaltaiseen tehostamiseen. Työssä käsitellään Elektroniikkalaitoksen materiaaliprosessia ja sen suhdetta kunnossapitoprosessiin sekä selvitetään materiaalitarpeen muodostumista ja kysynnän ennustamistarpeita. Samalla esitetään myös varastonohjauksen parantamiskohteita. Materiaalitarpeen suunnitteluprosessista on luotu toimintamalli, jota on testattu pilottiprojektin avulla. Työssätarkastellaan SAP-toiminnallisuuksien hyödyntämistä sekä materiaalitarpeen suunnittelussa, että varastonohjauksessa. Lisäksi esitellään kustannusarviolomake, joka on luotu osaksi materiaalitarpeen suunnitteluprosessia helpottamaan materiaalitäydennysten kustannusarviointia.

Kasvihuonekaasujen päästökaupan ohjausvaikutus sellutehtaan prosessien ja laitteiden kehityksessä

EU:n päästökaupan ensimmäinen jakso alkoi 1.1.2005. Päästökauppa on aiheuttanut sen piiriin kuuluvalle teollisuudelle monia haasteita ja riskejä kasvavien kustannusten muodossa. Massa- ja paperiteollisuus on päästökaupanpiiriin kuuluva teollisuudenala, johon päästökaupan kustannukset vaikuttavat haitallisesti globaalin hinnoittelun vuoksi. Massa- ja paperiteollisuudelle päästökaupasta voi koitua kustannuksia päästöoikeuksien ostamisesta, sähkön, polttoaineiden ja kemikaalien hinnan noususta sekä raaka-ainehuollon vaikeutumisesta. Toisaalta tehtaat voivat hyötyä päästökaupasta alittaessaan päästöoikeutensa tai myydessään sähköä ulkopuoliseen verkkoon. Massa- ja paperiteollisuudessa sähköä kuluu enimmäkseen pumppauksiin eli massan siirtoon ja mekaanisen massan valmistukseen. Suurimpia sähköenergian kuluttajia sellun valmistuksessa ovat soodakattila, puunkäsittely, valkaisu ja lajittelu. Lämpöä tarvitaan haihdutus-, kuivaus- ja keittoprosesseissa. Kemikaaleista klooridioksidin valmistuksessa käytettävä natriumkloraatti on kustannusten kannalta merkittävin kemikaali. Tässä työssä tutkittiin päästökaupan aiheuttamien kustannusten vähentämismahdollisuuksia kohdetehtaalla. Suurin potentiaali liittyy meesauunissa poltettavan maakaasun korvaamiseen mäntyöljyllä tai biomassan kaasutuskaasulla. Kemikaalikulutuksen osalta happidelignifiointi on merkittävin mahdollisuuskustannusten alentamiseksi. Lisäksi päästökaupan kustannuksia voidaan alentaa muun muassa oikealla mitoituksella ja sekundäärilämpöjen optimaalisella käytöllä.

100MW:n biokattilan polttoaineiden hankinta ja taselaskenta

Diplomityö tehtiin Anjalankoskella sijaitsevalle Vattenfallin tytäryhtiölle, Vamy Oy:lle. Vamy toimittaa Myllykoski Paper Oy:lle prosessilämpöä ja sähköä. Vuotuinen energiantuotanto on noin 700- 900 GWh prosessilämpöä ja 150- 190 GWh sähköä paperin tuotantomäärästä riippuen. Diplomityön tavoitteena oli parantaa voimalaitoksen kiinteän polttoaineen näytteenottojärjestelmää ja sitä kautta parantaa biokattilan hyötysudetta. Voimalaitoksen biokattila on leijupetikattila, jossa poltetaan tehtaalta tulevaa kuorta ja lietettä sekä tehtaan ulkopuolisia puuperäisiä biopolttoaineita ja turvetta. Työn aikana tehtyjen selvitysten perusteella voimalaitokselle hankittiin polttoainetietojärjestelmä. Lisäksi näytteenotto- ja näytteiden käsittelyohjeet päivitettiin energiaturpeen laatuohjeen 2006 ja kiinteiden biopolttoaineiden CEN teknisten spesifikaatioiden mukaiseksi.

Lyhyen kantaman radiolähettimien soveltuvuus sähkökäyttöjen kunnon-valvonnan ja etädiagnostiikan tiedonsiirtotarpeisiin

Lyhyen kantaman radiolähettimien käyttö on kasvanut muutaman viime vuoden aikana huomattavasti. Osaltaan tähän on vaikuttanut uusien taajuusalueiden allokointi lupavapaiden radiolähettimien käyttöön, standardoitujen tekniikoiden yleistyminen ja laitteiden parempi saatavuus. Tässä työssä tarkastellaan lyhyen kantaman radiolähettimien soveltuvuutta sähkökäyttöjen kunnonvalvonnan ja etädiagnostiikan tiedonsiirtotarpeisiin. Työssä luodaan katsaus teollisuusympäristön vaikutuksiin langattomassa tiedonsiirrossa ja tarkastellaan sähkökäyttöjen kunnonvalvonnan ja etädiagnostiikan vaatimuksia tiedonsiirrolle ja tiedonsiirtojärjestelmälle. Työssä käydään läpi lyhyen kantaman radiolähettimiin liittyvät säädökset ja luodaan katsaus standardoituihin sekä valmistajakohtaisiin lyhyen kantaman radiotekniikoihin. Tiedonsiirtojärjestelmän suunnittelun kannalta tarkastellaan tiedonsiirtojärjestelmän topologiaa, protokollaa ja saatavilla olevia tekniikoita ja niiden implementoimista järjestelmään. Valmistajakohtaisia lyhyen kantaman radiomoduulien toimintaa ja Bluetoothin sisältävää älypuhelinta tutkitaan laboratoriomittauksin. Lopuksi kootaan yhteen langattoman tiedonsiirron ja eri tekniikoiden soveltuvuus sähkökäyttöjen kunnonvalvonnan ja etädiagnostiikan sovelluksiin.

Paperinvalmistusprosessiin tulevien energia- ja vesivirtojen määrittäminen

Nykyaikaisessa massa- ja paperiteollisuudessa energiankulutus ja ympäristövaikutukset ovat esillä paperitehdashankkeen alusta lähtien. Tehtaat tarvitsevat suunnitteluvaiheessa energian- ja tuorevedenkulutuslukuja tuotantokustannusten arviointiin ja tehdasjärjestelmien mitoitukseen sekä ympäristölupien hakemiseen. Energiansäästäminen ja ympäristökuormituksen pienentäminen ovat kuitenkin usein toisilleen vastakkaisia tavoitteita: ympäristönsuojelu lisää energiankulutusta mm. päästöjenpuhdistuslaitteiden ja tuotantohyödykkeiden suuremman tehtaan sisäisen kierrätyksen mahdollistavien laitteiden energiankulutuksen takia. Laitetoimittaja pyrkii ilmoittamaan asiakkaalle sitovassa tarjouksessa kulutusarvot tarjouslaajuuden rajoissa mitoitustuotannolla tuotettua paperitonnia kohden. Oikein ja realistisesti määritetyt kulutusarvot ovat laitetoimittajan kilpailukykyä parantava tekijä. Tässä diplomityössä tarkastellaan perusteita paperinvalmistuslinjan tarjousvaiheessa tiedossaolevilla parametreilla tehtävää paperinvalmistuslinjan energian- ja vedenkulutusarvojen määrittämistä varten. Tarjousvaiheessa tiedetään asiakkaan tuotantotavoite sekä tuotettavan paperin laji ja laatu. Näiden tietojen perusteella tarjoussuunnittelussa valitaan koneen rakenne eli konsepti sekä mitoitusnopeus ja leveys, joilla pystytään täyttämään asiakkaan tuotantotavoitteet. Tässä diplomityössä on tarkasteltu sellaisia paperinvalmistusprosessissa kuluvia aine- ja energia-virtoja, joita tarvitaan lopputuotteen aikaansaamiseksi, mutta jotka eivät jää lopputuotteeseen. Näitä ovat vesi, sähkö, höyry, kaasu, paineilma sekä alipaineinen ilma. Tarkastelu on kohdistettu paperinvalmistusprosessiin tuleviin energia- ja vesivirtoihin. Prosessista poistuvat sekä prosessissa kiertävät energia- ja vesivirrat on huomioitu vain tulosuureiden laskemiseen vaikuttavilta osin. Työssä selvitetty paperikonelinjan stationäärin tuotantotilanteen keskimääräisiä energian- ja vedenkulutuksia ja tehoarvoja eri paperilajeilla ja laitetyypeillä. Diplomityön aikana on mahdollisuuksien mukaan käytetty hyväksi olemassa olevia mitoitus- ja simulointiohjelmia.

Päästökaupan ja vihreiden sertifikaattien vaikutus sähkön ja kaukolämmön toimittajaan

Kasvihuonekaasujen päästökauppa ja vihreät sertifikaatit liittyvät kehitysvaiheessa olevaan ilmastopoliittiseen kokonaisuuteen, jonka tarkoitus on rajoittaa ihmisen toiminnasta aiheutuvaa kasvihuoneilmiön voimistumista. Työssä tutkittiin Euroopan Unionin sisäisen päästökaupan ja vihreiden sertifikaattien vaikutusta energian toimittajaan. Tarkastelu tehtiin kohdeyrityksinä toimineiden yritysten näkökulmasta keskittyen energianhankintatapojen kilpailukykyyn ja kustannusmuutoksiin sekä niiden vaikutusten selvittämiseen. Päästökauppa tulee toteutuessaan heikentämään energiantuotannossa käytettyjen fossiilisten polttoaineiden ja turpeen kilpailukykyä hiilidioksidipäästöttömiin tuotantomuotoihin nähden ja aiheuttamaan lisäkustannuksia hiilidioksidia aiheuttavien tuotantomuotojen käytölle. Vihreät sertifikaatit ovat tapa tukea uusiutuvista energianlähteistä tuotettua sähköä. Niistä on kehittymässä Euroopassa erilaisia järjestelmiä eikä yhtenäisten eurooppalaisten markkinoiden toteutumisesta ole varmuutta. Suomalaisiin sähköntoimittajiin vihreät sertifikaatit voivat vaikuttaa myös, mikäli Suomeen perustetaan kansallinen sertifikaattijärjestelmä tai sähköntuottajat pystyvät hyödyntämään muiden maiden järjestelmiä.

Tuotannon budjettimallin uudistaminen elektroniikka-alan yrityksessä

Diplomityön tavoitteena on suunnitella ja toteuttaa tuotannon budjettimalli elektroniikka-alalla toimivalle yritykselle. Työn onnistumisen kannalta keskeistä on löytää vanhan budjettimallin puutteet sekä uudet tietotarpeet, joita tuotannon johto tarvitsee pyrittäessä kustannustehokkaaseen ja kannattavaan tuotantotoimintaan. Näiden tietojen pohjalta suunnitellaan ja toteutetaan uusi budjettimalli sekä kuvataan sen toimintaperiaatteet. Työn teoreettisessa osuudessa esitellään budjetoinnin tavoitteet, hyödyt, kritiikin kohteet sekä tyypillisen teollisuusyrityksen osabudjetit. Myös perinteiseen budjetointiin läheisesti liittyvät muodot ja sovellukset, kuten toimintopohjainen budjetointi, vastuualuelaskenta ja nollapohjabudjetointi esitellään. Budjettiseurannan ja eroanalyysin tärkeä merkitys tuodaan esiin. Ennen uuden mallin esittämistä tutkitaan vanhan budjettimallin toimintaperiaatteet ja heikkoudet. Empiirisessä osassa keskitytään tuotannon budjetin toimintaperiaatteisiin sen sisältämien osabudjettien kautta. Työn loppupuolella esitellään uuden budjettimallin antamat tulokset ja poikkeamat sekä arvioidaan budjettimallin toimivuutta. Budjettimallin tuottaman informaation pohjalta tuotannonjohtoa ja suunnittelua ryhdyttiin välittömästi tehostamaan välillisten kustannusten alentamiseksi. Tehostustoimet ilmenivät konkreettisesti positiivisena erona poikkeama-analyysissä suhteessa budjettiin. Rakennetun budjettimallin mallinnustarkkuus osoittautui hyväksi ja uudet esiin tuodut kustannuserät hyödylliseksi informaatioksi.

Neste Oilin energialaitoksen paineilma- ja syöttövesituotannon energiataloudellinen tarkastelu

Insinöörityön tavoitteena oli tehdä teknillis-taloudellinen selvitystyö Neste Oilin Porvoon jalostamon energialaitoksen paineilma- ja syöttövesituotannosta. Tarkoituksena oli tutkia mahdollisuuksia säästää näihin toimintoihin kuluvaa sähköä luotettavuutta heikentämättä. Ensimmäiseksi täytyi selvittää laitteet joilla säästöihin voitaisiin päästä ja näistä laitteista aiheutuvat kokonaiskustannukset. Koska työssä pyritään säästöihin taajuusmuuttujatekniikan avulla, käsitellään työn alkuosassa taajuusmuuttajien toimintaperiaatteita ja niiden tekniikkaa. Tämän jälkeen työssä tarkastellaan Kilpilahden teollisuusalueen paineilmaverkon nykytila ja miten sitä voitaisiin parantaa. Lopuksi käsitellään energialaitoksen omien kattiloiden syöttövesipumppujen nykytilaa ja mahdollisuuksia niiden kehittämiseen. Valmistajilta saatujen laitehintojen perusteella pystyttiin tekemään investointilaskelmat molemmista kohteista. Työssä esiteltiin yksi uudistamisvaihtoehto molemmille kohteille. Paineilmainvestoinnissa säästöjä haettiin uudentyyppisen kompressorin avulla ja syöttövesijärjestelmässä pumpun moottorin vaihdolla höyryturbiinista taajuusmuuttajaohjattuun sähkömoottoriin. Taloudellisen kannattavuuden lisäksi molemmissa investoinnissa pyrittiin mahdollisuuksien mukaan perehtymään myös tuotannon luotettavuuteen. Nykyisellä sähkönhinnalla molemmat uudistukset tulisivat todella kannattavaksi. Paineilmauudistus tuskin heikentäisi tuotannon luotettavuutta, mutta syöttövesijärjestelmän uudistaminen vaatii tarkkoja selvityksiä, joissa paneudutaan pelkästään tuotannon luotettavuuteen. Selvitystyön avulla Neste Oil saa tiedot näihin uudistuksiin liittyvistä lähtökohdista ja mahdollisuuksista.

Pienvesivoiman elvytys, käyttöönotto ja kannattavuus

Uusiutuvan energian tuottamisen lisääminen on edellytys saavuttaaksemme EU:n asettamat tavoitteet. Tämän takia on syytä tutkia kaikki mahdollisuudet uusiutuvan energian tuottamisen lisäämiseksi jopa aivan pienimmistä laitoksista lähtien. Tämän työn tarkoituksena on tutkia pienvesivoiman taloudellisuutta ja kannattavuutta energiantuotannossa. Työssä suoritetaan myös kustannuslaskenta, jossa pohditaan käytöstä poistetun laitoksen palauttamista takaisin sähkön tuotantoon. Samalla käydään läpi teknisiä, taloudellisia ja lakisääteisiä kysymyksiä, joita pienvoiman verkkoonliittäminen aiheuttaa. Tämä työ on eräänlainen käsikirja pienvesivoimasta. Pienvesivoiman liittäminen jakeluverkkoon on sinällään suojausteknisesti yksinkertaista, mutta kaikkien eri taloudellisten ja lakiteknisten tekijöiden huomioonottaminen on puolestaan haastavaa. Laitosten käyttö ja kunnossapito eivät sinällään vaadi sähköteknistä osaamista, kunhan turvallisuusseikat otetaan visusti huomioon. Työssä havaittiin, että pienvesivoima ei pienissä laitoksissa riitä kattamaan suuria työvoimakustannuksia, joita syntyy, kun yritysten henkilökunta ottaa osaa laitoksen toimintaan. Toisaalta pienvesivoima on erinomainen tapa tuottaa sähköä yksityiselle ihmiselle, mikäli hän on itse valmis operoimaan laitosta eikä laske omalle työlleen suuria kustannuksia. Edellytyksenä on, että omalta maa‐alueelta löytyy pienikin puro suhteellisen läheltä jakeluverkkoa.

Soittotoverina elektroniikka : viulistin kokemuksia elektronisen aineiston kanssa soittamisesta

Monimuototyönä toteutettu opinnäytetyöni käsittelee pohjoismaissa sävellettyä musiikkia sooloviululle ja elektroniikalle. Työhöni kuuluu teosluettelo löytämistäni pohjoismaisista viuluteoksista, joissa on mainittu kokoonpano. Teosluettelosta olen valinnut norjalaisen Henrik Hellsteniuksen sävellyksen Dream of Late viululle ja nauhalle harjoiteltavaksi ja esitettäväksi. Kyseessä on ensimmäinen harjoittelemani elektronimusiikkiteos. Suurin osa työstäni on prosessikuvausta teoksen harjoittelu- ja oppimiskokemuksesta. Kuvaan työssäni teosluettelon aineiston keräämistä. Työn alkulehdillä valotan hieman elektronimusiikin yleistä historiaa. Aloitin työni keräämällä tietoa pohjoismaisista viuluteoksista. Olin yhteydessä paikallisiin musiikin tiedotuskeskuksiin. Harjoittelin valitsemaani norjalaisteosta. Esitin kappaleen Stadian ammattikorkeakoulun järjestämillä Aikamme kamarimusiikkifestivaaleilla 26.2.2008 konsertissa, jossa siitä äänitettiin tallenne. Esiintymisestäni on cd-levy liitteenä opinnäytetyössäni. Pohdin raportissani harjoittelukokemusta ensikertalaisen elektronimusiikin soittajan näkökulmasta. Työ oli itselleni avartava ja monipuolinen. Sain toteuttaa soittoharjoittelua opinnäytteessäni, mikä oli itselleni tärkeää. Elektronisen musiikin erilaisuus verrattuna tavallisesti soittamaani musiikkin loi haasteita harjoittelulleni. Keskeisimpänä opetuksena työllä minulle oli nauhan kanssa työskentely. Omaksuin uudenlaista heittäytymistä, kun soitin nauhan kanssa. Soittoharjoitteluuni tuli myös lisää tarkkuutta ja huomioimiskykyä.Työ kokonaisuudessaan oli oivallinen opetus esiintymis- ja nauhoitusprojektin järjestämisestä, sekä sen kokoamisesta yksiin kansiin. Työn on tarkoitus helpottaa viululle ja elektroniikalle sävellettyjen teosten etsintää. Toivon että pohdintani antaisi lukijoille kipinän soittaa musiikkia, jossa on käytetty elektroniikkaa mukana. Se voi myös toimia jaettuna kokemuksena kollegoilleni, jotka työstävät samankaltaista musiikkia kuin mitä itse tässä työssäni käsittelin. - Opinnäytetyöhön liittyy 1 teososa (CD-äänilevy).