Biovoimalaitoksen automaattisen näytteenoton käyttöönotto

Abstract

Kiinteää bioperäistä polttoainetta käyttäviä voimalaitoksia on Suomessa useiden terawattituntien edestä. Polttoaineiden tuottajien, myyjien, toimittajien ja käyttäjien välillä tehdään kauppaa miljoonilla euroilla. Usein maksuperuste määräytyy toimitetun polttoaineen lämpöarvon mukaan. Lämpöarvon määrittämiseksi on toimitetusta polttoaineesta otettava näytteitä, jotta voidaan kokeellisesti selvittää toimitetun polttoaineen laatu. Puuperäisten polttoaineiden lämpöarvoon eniten vaikuttava ominaisuus on kosteus.

Työssä selvitettiin Jyväskylän Keljonlahden voimalaitoksen polttoaineen vastaanottolaitteiston soveltuvuutta automaattiseen näytteenottoon. Tutkimus suoritettiin vuoden 2012 kevättalvella ja syksyllä, laitoksen normaalin tuotannon aikana. Testeissä otettiin standardin mukaisia käsinäytteitä ja automaattisen laitteiston määriteltyjen sekvenssien mukaisesti ottamia näytteitä yhteensä 35 kappaletta. Käsi- ja automaattinäytteitä verrattiin SPSS analyysiohjelmiston avulla parittaisella t-testillä ja selvitettiin eroavatko ne tilastollisesti merkitsevästi toisistaan.

Varsinainen laitteisto oli tutkimusta aloitettaessa jo suunniteltu ja osittain asennettu, joten itse rakenteisiin ja laitemitoituksiin ei voitu juuri puuttua. Vertailutestien lisäksi käyttöönotossa kiinnitettiin huomiota toimintosekvensseihin ja laitteiston päivittäiseen käyttöön. Koska polttoainekuljettajien oikeanlainen toiminta purkuvaiheessa vaikuttaa sekä automaattisen- että käsinäytteen onnistumiseen, oli myös henkilöstön koulutukseen panostettava.

Testijakso kesti kaiken kaikkiaan 6 kuukautta, jonka aikana vikoja korjattiin ja laitteiston toimintaa muokattiin voimalaitosoperaattoreiden toivomaan suuntaan. Laboratorioanalyysien tuloksena kuormista otetut käsi- ja automaattinäytteet erosivat keskimäärin -0,22 mittayksikköä. Parivertailun erotusten merkitsevyystaso eli p-arvo oli 0,70, joka ylitti raja-arvon 0,05 selkeästi. Vertailutestien perusteella laitteiston ottamat näytteet eivät eroa tilastollisesti merkitsevästi käsinäytteistä. Tutkimuksen perusteella vastaanottolaitteisto on toimitusarvojen mukainen ja analyysien perusteella automaattisen laitteiston ottamia näytteitä voidaan käyttää tuotannolliseen käyttöön käsinäytteenoton sijaan.

Solid biofuel is very important fuel in Finnish electricity and district heating production. Sellers, buyers, producers, users and transporters trade millions of Euros through wood fuel industry. The cost is usually based on the calorific value of the wood. Several samples have to be taken to measure the calorific value of the received wood fuel. Moisture content is the most weighted value in the calorific value of the wood based fuels.

Study consists of an evaluation of automatic sampling system in commercial use of fuel sampling in Keljonlahti power plant in Jyväskylä. Testing and commissioning were made during the standard production in 2012 spring and autumn. Testing and sampling performed from the delivered loads and altogether 35 approved paired samples were taken with both procedures, automatic and manual. Automatic and manual samples were compared with paired samples t-test with the help of SPSS analysis program. The goal was to statistically investigate if the two methods differ each other statistically significantly.

The automatic sampling devices were designed and almost fully assembled when the test planning started so modifications of equipment and layout was difficult. Beside of the sample testing commissioning had an important role in running through the system testing to gain daily operation function. Even though the system is called automatic it needs some interfaces with operators, and those are truck drivers. There are some important points to be done and training of the drivers is the foundation of the working system.

Trial took overall 6 months and several faults were fixed and instrumentation and control system was modified according to the operator’s wishes. As a result of the laboratory analysis the difference between manually and automatically taken samples was -0,22 units. Significance level of the paired samples t-test did exceed the limit value of 0,05 and was 0,70. According to the paired samples test the sampling procedures do not differ each other statistically significantly. The whole fuel reception station and also the automatic sampling system works as ordered so there is no disincentive to commercial usage of the equipment.