Polttodirektiivien soveltaminen sellutehtaiden ilmapäästömittauksissa

EU:n polttodirektiivit, LCP- ja jätteenpolttodirektiivi ovat arkipäivää suuressa osassa polttolaitoksia Suomessakin lähivuosien kuluessa. Molemmat direktiivit on otettu mukaan Suomen lain-säädäntöön asetuksina, joita on hieman muutettu vastaamaan kansallisia tarpeita. Polttolaitokset tulevat muuttamaan aikaisempia käytäntöjään päästöistä mitattavien komponenttien sekä tarkkailujaksojen että raportoinnin osalta. Mittausten tulokset raportoidaan jatkossa yksikössä mg/Nm3. Jatkuvatoimisia mittausjärjestelmiä on asennettava yhä useampaan laitokseen ja savukaasuista tarkkaillaan pitoisuuksia päästöjen sijaan. Edelleen raportoidaan esim. ympäristölupaviranomaiselle vuosipäästöjen suuruus. Vuonna 2000 voimaan tulleen ympäristönsuojelulain ja -asetuksen velvoittamina toiminnassa olevat sellutehtaat ovat hakeneet uuden lain mukaista ympäristölupaa vuoden 2004 loppuun mennessä. Ympäristöluvan tarvitsevat myös kaikki teholtaan yli 50 MW:n polttolaitokset. Suuria polttolaitoksia koskeva LCP-direktiivi astuu voimaan vuoden 2008 alussa. Siksi uusissa ympäristöluvissa tullaantodennäköisesti vaatimaan myös sellutehtailta ko. direktiivin mukaisia mittaus-järjestelmiä ja päästörajoja. Laitoksissa on jo nyt melko kattavat päästömittausjärjestelmät, sillä myös voimassaolevat ympäristöluvat ja ilmapäästöjen tarkkailuohjelmat velvoittavat päästöjen jatkuvaan seurantaan pääosin samoista savukaasukomponenteista kuin mitä direktiivissäkin edellytetään. Tässä diplomityössä keskitytään LCP- ja jätteenpolttodirektiivien mittausvaatimuksiin, raja-arvoihin sekä raportointiin sekä Metsä-Botnian sellutehtaiden mittausjärjestelmien parantamis-toimenpiteisiin. Yksityiskohtainen toimintamalli on tehty Joutsenon tehtaan laitosta ja mittaus-järjestelmää silmällä pitäen. Sitä voidaan käyttää myös muillatehtailla mallina savukaasupäästöjen mittauksien ja laitteiden päivitysten yhteydessä. Toimintamalliin siirtyminen ei velvoita Metsä-Botnian tehtaita, mutta monet tehtaat haluavat laitteistokannan uusimisen yhteydessä siirtyä direktiivien vaatimuksia vastaavaan järjestelmään.

Sellu- ja paperiteollisuuden haitallisimmat ilmapäästöt

Diplomityössä luotiin katsaus sellu- ja paperiteollisuuden haitallisimpiin ilmapäästöihin ja ilmapäästömäärien kehitykseen Suomessa 1990-luvun alusta nykypäivään. Työssä tutustuttiin sellu- ja paperiteollisuuden ilmapäästöjä rajoittavan lainsäädännön ajankohtaisiin asioihin Suomessa ja Euroopan Unionissa, sekä tarkasteltiin nykyisen lainsäädännön perustana olleita ilmastosopimuksia eli kansainvälisen ilmastopolitiikan syntyä ja kehittymistä. Työssä on myös selvitetty ilman osuutta paperinvalmistuksessa, tutustuttu ilmapäästöjen rajoittamismenetelmiin ja eri mittausmenetelmiin ilmapäästöjen toteamiseksi. Työn puitteissa suoritettiin mittalaitetestejä eri paperitehtailla. Haitallisimpia ja määrällisesti suurimpia ilmapäästöjä sellu- ja paperiteollisuudessa ovat typen ja rikin oksidit, pelkistyneet rikkiyhdisteet, hiukkaset, haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC) ja hiilidioksidi. Ilmapäästömäärät Suomessa ovat typenoksideja lukuun ottamatta olleet laskussa 1990-luvun alusta nykypäivään. Tärkein kasvihuonekaasu on hiilidioksidi, jonka määrää rajoitetaan Kioton sopimuksessa. Vuoden 2002 aikana selvinneekin, mikä on Kioton sopimuksen vaikutus Suomen metsäteollisuuteen. Päästömittauksia tarvitaan lainsäädännön raja-arvojen toteamiseksi, mittauksia suorittavat sertifioidut päästömittauslaboratoriot. Suoritetuissa mittalaitetesteissä havaittiin mittalaitteiden soveltuvuudessa kosteiden paperiprosessin poistokaasujen määrittämiseen suuria eroja.

SB-lateksitehtaan päästöjen minimointi

Diplomityön tavoitteena oli löytää soveltuvimmat parhaaseen käytettävissä olevaan tekniikkaan perustuvat menetelmät SB-lateksitehtaan päästöjen käsittelemiseksi. Kirjallisuuslähteinä käytettiin Euroopan komission julkaisemia toimialakohtaisia BAT-julkaisuja. Lisäksi hyödynnettiin kemianteollisuudessa jo käytössä olevien menetelmien kokemusperäistä tietoa. Kokeellinen osan pohjaksi kartoitettiin merkittävät päästölähteet: kiinteät, nestemäiset ja kaasumaiset päästöt. Päästömittaukset olivat kvantitatiivisia, mutta mittauksissa kerättiin myös kvalitatiivista tietoa. Kirjallisen ja kokemusperäisen tiedon sekä päästöjen mittaustulosten perusteella valittiin soveltuvimmat päästöjenkäsittelyvaihtoehdot. Kiinteiden päästöjen määrään vaikuttaa eniten lateksin suodatusmenetelmän valinta. Nestemäisten päästöjen uudelleenkäyttö on tehokkain tapa minimoida päästöjä. Tehokkain tapa käsitellä orgaanisia jätevesiä on kolonnistrippaus. Lateksipitoisille jätevesille soveltuvin menetelmä on membraanitekniikka. Kaasuseospäästöille soveltuvin käsittelymenetelmä on terminen kammiopoltto. Yhden kemikaalin kaasupäästöjen käsittelyssä menetelmät perustuvat kondensointiin, paikallisiin suodattimiin ja kaasujen takaisinkierrätykseen riippuen kemikaalin ominaisuuksista.

Maakaasun ja vedyn seospoltto

Tämä työ on toinen osa laajempaa energiatekniikan osastolla meneillään olevaa kaasunpolton tutkimusprojektia, jossa on tarkoituksena tutkia kaasunpolttotekniikoita. Ensimmäisessä vaiheessa projektissa perehdyttiin kaasunpolton mittaustekniikkaan. Seuraavassa vaiheessa suunnitellaan regeneratiivisen kaasunpolton laitteisto. Työssä perehdytään maakaasun ja vedyn seospolttoon maakaasun polttoon tarkoitetulla vakiopolttimella. Työssä keskityttiin tarkastelemaan muutoksia kaasuseoksen syttyvyydessä, liekin muodostuksessa, liekin pituudessa, lämmönsiirrossa, päästöissä ja poltinpään lämpörasituksessa. Työssä tarvittavat mittaukset suoritettiin LTY:n voimalaitostekniikan laboratorioon rakennetulla kaasunpolttolaitteistolla. Liekki- ja syttyvyystutkimus suoritettiin läpinäkyvällä kammiolla, josta saatujen tulosten perusteella tehtiin varsinaisessa polttolaitteistossa tehtävät lämmönsiirto- ja päästömittaukset. Työssä selvitetään, paljonko vetyä voidaan sekoittaa maakaasuun tekemättä muutoksia polttimelle. Työn alkuosassa on kaasunpolton teoriaa seospolttoon liittyen ja vertailua aiempiin seospolton tutkimustuloksiin kaasuturbiineissa. Pääpaino työssä on mittauksilla ja niiden analysoinnilla.

Ympäristömittausten laadun varmentaminen Porvoon jalostamolla

Diplomityön tarkoituksena on selvittää tämänhetkiset Fortum Oil and Gas Oy:n Porvoon öljynjalostamolla suoritettavat ympäristömittaukset ja –määritykset. Samalla arvioidaan täyttävätkö ympäristömittaukset ja –määritykset niille ympäristölainsäädännössä jo asetetut ja lähiaikoina voimaan tulevat vaatimukset. Työssä esitetyissä jalostamoa koskevissa uusissa lainsäädännön velvoitteisssa päästötiedontuotannon laadun varmennuksella on suuri rooli. Työn ensimmäisessä osassa selvitetään ympäristömittausten nykykäytäntö Porvoon jalostamolla. Nykykäytännön selvitys perustuu jalostamon olemassa oleviin toimintajärjestelmän ohjeisiin ja henkilöhaastatteluihin. Samalla tarkastellaan jalostamon toimintaa koskevia uusia lainsäädännön tuomia velvoitteita päästöjen tarkkailulle ja raportoinnille. Työn toisessa osiossa esitetään käytetyt laadunvarmennusmenetelmät mittausten ja määritysten eri tiedontuotantoketjujen vaiheissa. Samalla verrataan toteutettuja päästö- ja ympäristömittauksia uusiin lainsäädännön tuomiin vaatimuksiin, toimintajärjestelmän ohjeistukseen, standardeihin ja tarkkailun parhaan käyttökelpoisen tekniikan vertailuasiakirjaan (Monitoring-BREF). Selvityksen tuloksia voidaan käyttää jalostamon päästötietojen keräysmenetelmien ja tiedontuotantoketjujen laadun varmentamisen saattamiseksi vastaamaan niille asetettuja vaatimuksia. Selvityksen perusteella lupaehdoissa Porvoon jalostamolle asetetut nykyiset vaatimukset päästöjen ja ympäristövaikutusten seurannalle täyttyvät. Jalostamolla on tehtävä parannuksia päästöjentarkkailu ja –raportointimenetelmiin, jotta tulevat lainsäädännön vaatimukset tulevat täytetyksi. Jalostamon päästömittausten tiedontuotantoketjut eivät kaikissa määrityksissä täytä tarkkailun BREF-asiakirjassa esitettyjä vaatimuksia määritysten laadunvarmennukselle ja läpinäkyvyydelle. Työssä on esitetty korjaavat toimenpiteet.