Oilon oli järjesti sisäisen selvityksen, jossa kartoitettiin yrityksen poltintuotteiden ympäristöystävällisyyttä. Tärkeimpänä lähtökohtana toimi EU-taksonomia, eli EU:n vaatimukset kestävää kehitystä edistäville sijoituskohteille. Tulos oli vakuuttava, sillä jopa 92 prosenttia poltintuotteista täytti EU-taksonomian kriteerit.
Oilonin keskeisiä tavoitteita on olla johtava valmistaja puhtaassa polttotekniikassa. Yritys sijoittaa kuusi prosenttia liikevaihdostaan tuotekehitykseen. Viime vuosina on panostettu voimakkaasti lämpöpumpputekniikkaan, mutta erityisesti puhtaan palamisen tuotteet ovat olennainen osa Oilonin liiketoimintaa.
– Merkittävä osa poltosta tullaan jatkossa korvaamaan sähköistyvällä tekniikalla, kuten lämpöpumpuilla ja sähkökattiloilla, erityisesti matalalämpötilasovelluksissa, kertoo Oilon-konsernin teknologiajohtaja Joonas Kattelus. On kuitenkin vielä paljon käyttökohteita, joissa polttoa edelleen tarvitaan. Esimerkiksi laivoissa ja lentokoneissa sekä lämmöntarpeen kysynnän ja tarjonnan tasapainottajana polttoaineet ovat erinomainen energiavarasto, jota ei ole järkevää korvata puhtaasti akuilla. Vastaavasti prosessi- ja teollisuussovelluksissa tarvitaan polttotekniikalla saavutettavia korkeita lämpötiloja hamaan tulevaisuuteen.
Polttoaine on suurin yksittäinen tekijä
Fossiilisista kaasupolttoaineista syntyy useimmiten pienemmät päästöt kuin fossiilisista nestepolttoaineista. Polttoöljyistä syntyy hiilidioksidin ohella rikkidioksidia, typen oksideja sekä erilaisia hiukkaspäästöjä, kuten nokea. Öljyyn verrattuna maakaasu palaa erittäin puhtaasti. Esimerkiksi rikki- ja hiukkaspäästöjä ei ole.
Katteluksen mukaan ympäristöystävällisiksi tuotteiksi laskettiin kaikki uusiutuvia polttoaineita hyödyntävät tuotteet, perinteiset ja low NOx -maakaasupolttimet sekä esimerkiksi jätteenpolttolaitoksille ja biopolttoainekattiloihin toimitettavat startti- ja tukipolttimet.
– Perusteena jaottelulle on ollut se, että jos esimerkiksi Kiinassa korvataan hiilen polttoa maakaasulla, saavutetaan merkittävä kertaluontoinen pienennys NOx-, hiukkas- ja häkäpäästöissä. Maakaasun hiilidioksidipäästöt ovat noin puolet hiilen päästötasosta, Kattelus kertoo.
Muiden fossiilisten polttoaineiden tavoin maakaasusta kuitenkin syntyy hiilidioksidipäästöjä, mikä lisää ja voimistaa kasvihuoneilmiötä. Katteluksen mukaan muut päästöt on saatu niin pieniksi, että poltto itsessään on hyvin puhdasta.
Maakaasusta luopumisen puolesta puhuu varsinkin Euroopassa Venäjän Ukrainassa käymä hyökkäyssota, joka on saattanut koko globaalin energiateollisuuden mullistukseen. Lisäksi uusiutuvilla polttoaineilla on pääsääntöisesti pienemmät hiilidioksidipäästöt kuin fossiilisilla polttoaineilla.
– Tällä hetkellä maailmalla kiinnostaa erityisesti vety. Vetyä voidaan tuottaa elektrolyyttisesti esimerkiksi tuulivoimalla, jolloin se toimii energiavarastona, Kattelus kertoo.
Palamisen näkökulmasta vety on puhdasta, koska sen palamistuotteena on vesi. Vety kuitenkin palaa erittäin intensiivisesti ja kuumalla liekillä. Mitä kuumempi liekki, sitä enemmän muodostuu haitallisia typenoksideja, eli NOx-yhdisteitä. Oilonin ACE-polttimissa NOx-päästöt minimoidaan paloilman ja polttoaineen vaiheistuksella, jolla saadaan tuotettua leveä ja viileä liekki. Lisäksi palamisessa syntyvät savukaasut ohjataan kattilan sisällä takaisin liekkiin, mikä viilentää liekkiä entisestään.
Vety ei ole ongelmaton ratkaisu. Nykyinen infrastruktuuri ei sovellu vedyn säilyttämiseen ja kuljettamiseen ilman laajoja muutoksia, ja vety vaatii erityistä lisäpanostusta turvallisuuteen. Yksi vaihtoehto puhtaalle vedylle on vedystä valmistettu synteettinen metaani. Metaani vastaa ominaisuuksiltaan maakaasua, joten sitä voidaan käyttää suoraan nykyjärjestelmissä. Vedystä voidaan valmistaa myös ammoniakkia, josta ei synny lainkaan hiilidioksidipäästöjä. Ammoniakin suurin ongelma on myrkyllisyys sekä NOx-päästöt.
– Erityisesti Kaukoidässä tuntuu olevan kiinnostusta ammoniakin käyttöön. Japanissa ja Etelä-Koreassa etsitään ratkaisuja, Kattelus valottaa. Suurissa hiilivoimaloissa ammoniakki nähdään tulevaisuuden polttoaineena, ja monet kattilavalmistajat ovat jo tiedustelleet, voiko kattiloita konvertoida ammoniakkikäyttöön.
Uusiutuvien polttoaineiden käyttöönotto vaatii investointeja. Liiketoimintajohtaja Tapio Murtosen mukaan Oilonin teollisuuspoltinratkaisuissa uusi polttoaine tarkoittaa käytännössä uuden polttimen hankintaa. Prosessi- ja voimalaitospolttimien tapauksessa riittää suppeampi remontti.
– Tyypillisimmässä päivityksessä asennetaan tarvittavat polttoainelanssit ja venttiilikeskukset ja tehdään muutoksia automaatioon, Murtonen valottaa.
Tavoitteena kiertotalous ja ympäristön säästäminen
Suuri osa teollisuuden sivuvirroista menee edelleen hukkaan. Hankalia prosessiperäisiä polttoaineita on ennen soihdutettu, mutta tiukentuvat päästönormit ja energiahintojen nousu ovat lisänneet kiinnostusta vaihtoehtoisiin polttoaineisiin ja hukkaenergian hyödyntämiseen.
– Ennen kaasuja on päästetty taivaalle, sitten keksittiin soihdutus. Energia päätyy taivaan tuuliin, mutta päästötilanne saatiin astetta paremmaksi. Nykyratkaisuissa kaasut poltetaan kattilassa, jolloin energia saadaan talteen, Murtonen selittää.
Tulevaisuudessa polttoainevalikoima monipuolistuu, kun kaikki prosessiteollisuuden sivuvirrat saadaan hyötykäyttöön. Jo nyt Oilon toimittaa polttimia esimerkiksi teräksenvalmistuksessa syntyvän masuunikaasun ja koksikaasun polttoon. Myös öljynjalostamojen ja prosessituotannon kaasuista on jo vuosikymmenten kokemus.
– Sivuvirtoina tulevat polttoaineet eivät aina ole tasalaatuisia, esimerkiksi tulopaine saattaa vaihdella. Laitteisto pitää suunnitella niin, että vaihtelu otetaan huomioon. Tarvitaan erilaisia antureita, säätimiä ja erikoisautomaatioratkaisuja, Kattelus kertoo.
Katteluksen mukaan viime aikoina päätään ovat nostaneet pyrolyysiöljyt, jotka ehdittiin jo 2000-luvun alun jälkeen hylätä liian vaativina polttoainekäyttöön. Happamat pyrolyysiöljyt ruostuttivat komponentteja ja niiden ominaisuudet saattoivat muuttua niin, että linjat tukkeutuivat. Uusien pyrolyysiöljyjen ominaisuuksien väitetään parantuneen. PH-arvo on edelleen matala, joten komponentit pitää tehdä haponkestävästä teräksestä.
Oilonin polttimia käytetään myös leijukattiloissa startti- ja tukipolttimina. Kattiloissa käytetään biopolttoaineita, ja niillä tuotetaan energiaa kierrätyksestä yli jääneestä yhdyskuntajätteestä.
– Leijukattilat, joissa poltetaan useimmiten metsähakkeen kaltaisia biopolttoaineita, on katsottu ympäristöystävällisiksi. Startti- ja tukipolttimilla ajetaan kattila kylmästä 850 celsiusasteeseen, jonka jälkeen kattilaan syötetään biomassaa tai yhdyskuntajätettä, Murtonen kertoo.
Joitain ongelmajätteitä ei voi tuhota järkevästi muuten kuin polttamalla. Ongelmajätelaitoksella kaasuja ja nesteitä poltetaan erityisillä polttimilla. Osa jäteaineista syötetään polttimen ohi kattilaan, jossa ne palavat turvallisesti. Kun vaaralliset aineet poltetaan, ne eivät pääse turmelemaan ilmaa, vesistöjä tai maastoa.
Katalat kahdeksan prosenttia
Oilon valmistaa edelleen polttimia, jotka eivät täytä kestävän kehityksen kriteerejä. Viimeiset 8 prosenttia valikoimasta koostuu raskasöljypolttimista ja kevytöljypolttimista, joita myydään pääosin laivateollisuudelle.
– Puhtaat öljypolttimet ovat aika pienessä roolissa. Polttimet ovat kaasu- ja kaasu–kevytöljypolttimia suurimmaksi osaksi, Murtonen kertoo. Pitkällä aikavälillä Murtonen uskoo öljypoltinten osuuden kutistuvan entisestään, koska meriteollisuuden sääntely tiukentuu jatkuvasti. Tulevaisuuden polttoaineista puhuttaessa kolme vaihtoehtoa nousee ylitse muiden: ammoniakki, synteettinen metaani ja synteettinen metanoli.
– Laivateollisuus hakee uusia ratkaisuja. Meilläkin on metanolihankkeita menossa. Olemme aloittaneet luokituslaitosten kanssa selvitystyön, minkälaiset laitteistot ja turvajärjestelmät on oltava. Lisäksi asiakkaiden kanssa on aloitettu kehitystyötä, Murtonen kertoo.
– Metanoli nousee koko ajan esiin, Kattelus vahvistaa. – Se on hyvä uusiutuva polttoaine: nestemäinen polttoaine, jota ei tarvitse paineistaa, eli logistisesti helppo tuote. Metanolin ominaisuudet vastaavat monilta osin kevyttä polttoöljyä, joten sama tekniikka soveltuu suhteellisen pienin modifikaatioin polttoon.
Metanolia syntyy erityisesti metsäteollisuuden sekä biodieselin valmistuksen sivutuotteena. Lisäksi metanolia valmistetaan biomassasta, vedystä sekä fossiilisista lähteistä. Oli valmistustapa mikä tahansa, metanolin päästötaso on huomattavasti perinteisiä fossiilisia polttoaineita alhaisempi.
Maalaitoskäytössä biodieselit on todettu erinomaiseksi vaihtoehdoksi perinteisille polttoöljyille. Katteluksen mukaan esimerkiksi suomalaisen Neste My -biodieselin ominaisuudet ovat niin lähellä perinteistä polttoöljyä, että sitä voidaan käyttää nykytekniikalla ja samalla pienentää laitoksen päästötasoa. Oilonin polttimista tarvitsee tyypillisesti vaihtaa vain liekinvalvoja, jolloin koko valikoima soveltuu biodieselkäyttöön.
Maailman parhaat polttimet tehdään tosielämän olosuhteisiin
Poltinten tuotekehityksessä käytetään apuna virtauslaskentaa eli CFD-mallinnusta. Polttimista tehdään digitaalisia prototyyppejä, joilla simuloidaan polttimen toimintaa ennen fyysisen prototyypin valmistusta.
Tiukentuvat päästörajat vaativat erittäin huolellista suunnittelua ja kattavaa testausta. Poltingeometrioita voidaan simuloida kymmeniä tai jopa satoja ennen kuin ensimmäinen prototyyppi valmistetaan.
Oilonin tuotekehittelijä Antti Hämäläisen päätehtäviin kuuluu Oilon ACE -poltintuotteiden testaus.
– Protoon tehdään lukemattomia muutoksia. Harvoin se CFD:ltä täysin valmiina tulee, Hämäläinen kertoo. – Kun tuotteita testataan, tavoite on saada olosuhteet mahdollisimman lähelle asiakkaan olosuhteita. Meillä on paljon erilaisia kattiloita, ja valitsemme aina asiakkaan kattilaa vastaavan.
Polttimelle vedetään polttoainelinjat ja rakennetaan automaatio. Palamisprosessiin vaikuttavat muun muassa ilman lämpötila, kosteus ja paine, mutta myös monet muut tekijät, joita laboratorio-olosuhteissa ei välttämättä voida ottaa huomioon. Kentältä tuleva palaute on kultaakin arvokkaampaa.
– Tilanne asiakaskohteessa voi muuttua äkistikin, Hämäläinen kertoo. – Täällä Oilonilla pystyy tekemään vaikka mitä, mutta kentällä ei ole työkalupakkia, jolla pienimmätkin yksityiskohdat saa kohdalleen. Siksi kokeilemme säätöjä monissa eri tulipesissä, että tuote on mahdollisimman valmis. Siihen pyritään, että koneen voi vaan pultata kiinni ja painaa nappulasta. Jos ongelmia ilmenee, olosuhteet yritetään toisintaa labrassa ja ongelmaa ratkotaan testaamalla.
Asiakaskohteet ja asiakkaiden tarpeet ovat erilaisia, joten vuosikymmenten saatossa on kohdattu myös yllätyksiä. Mekaniikkainsinööri Jarmo Haverinen muistelee poikkeavista kuljetusmenettelyistä aiheutuneita ongelmia. Polttimia on esimerkiksi kiinnitetty kattiloihin jo asiakkaan tehtaalla. Kattilakokonaisuuksia kuljetettiin asennuspaikoille kuorma-autolla, jolloin polttimia pääsi retkahtamaan. Asian selvittyä asiakasta voitiin neuvoa poltinten tuennassa, eivätkä poltinlaipat enää päässeet vääntymään.
Sytytysongelmat ovat toinen aihe, josta kerätään paljon tietoa kentältä. Käytännön kokemus on osoittanut, että huolellinen testaus on olennaisen tärkeää. Erään sytytysmuuntajan valmistuksen loputtua tilalle piti saada nopeasti uusi. Kentällä ilmeni, että uuden komponentin sytytysvirta oli alkuperäistä pienempi, jolloin pitkät sytytyskaapelit aiheuttivat ongelmia. Asia korjattiin ja siitä otettiin opiksi.
– Labrassa tehdään niin paljon testityötä, että kone on varmasti kaikilta osin valmis. Testataan, testataan ja ajetaan kaikilla mahdollisilla variaatioilla. Tuote on aivan eri näköinen kuin aivan alussa. Sitähän se tuotekehitys on, Hämäläinen kiteyttää.
Vakioidut ratkaisut varmistavat käytettävyyden
Murtonen allekirjoittaa käyttövalmiiden tuotteiden arvon. Suorituskyky ja päästötasot ovat ensisijaisen tärkeitä, mutta luotettavuus on kaiken pohja.
– Polttimien on oltava luotettavia, eli niiden on oltava aina toimintavalmiina ja varmatoimisia. Polttimilla on siis oltava erinomainen käytettävyys, Murtonen kertoo. Toinen merkittävä tekijä on polttimen tehoalue, esimerkiksi höyrykattilassa polttimen säätösuhteen on oltava laaja.
Asennuspaikoissa ja käyttökohteissa on suuria eroja. Meriympäristössä polttimen on oltava korroosiosuojattu, samoin tiettyjä polttoaineita käytettäessä. Murtosen mukaan asiakkaat osaavat ennakoida myös tulevaisuuden tarpeita, mikä onkin tärkeää, koska poltin palvelee asiakasta noin 25 vuotta.
Maakaasun saatavuuden romahdettua Euroopassa yhdistelmäpolttimille ja muille vaihtoehtoisille poltinratkaisuille on ollut runsaasti kysyntää. Yhä useammin valinta osuu mahdollisimman pienipäästöiseen tuotteeseen, eikä öljyä nähdä kestävänä ratkaisuna.
– Oilonin etuna on se, että saavutamme maailman alhaisimmat päästöt hyvällä hyötysuhteella ja alhaisella jäännöshapella, Murtonen kertoo.
Esimerkiksi esisekoitukseen perustuvilla Ultra Low NOx -polttimilla voidaan saavuttaa jo alle 2,5 ppm:n (5 mg/Nm3) päästöt. Vaikka poltinten suorituskyky on huipputasoa, ne ovat yksinkertaisia huoltaa ja asentaa. Valtaosa tekniikasta on samaa kuin perinteisissä polttimissa.
Puhtaan polttotekniikan sovittaminen vaihteleviin olosuhteisiin vaati lukuisien tekijöiden tasapainottamista. Tuotteet on kuitenkin vakioitu, joten järjestelmän suunnittelu on nopeaa ja tasainen suorituskyky on taattu. Murtosen mukaan asiakas ilmoittaa päästövaatimukset, joiden perusteella yksinkertaisesti valitaan sopiva poltin. Lisätyötä esimerkiksi Ultra Low NOx -polttimien käytöstä ei synny.
– Voimalaitospuolella voi olla monipoltinratkaisuja, jolloin pitää miettiä polttimien sijoittelua, eli miten polttimet sijoitetaan kattilan seinään niin, että päästöt saadaan optimoitua, Murtonen kuvailee. – Oilonin asiantuntijatiimi hoitaa asian ja etsii ratkaisun: valitsee polttimet ja tarvittavan automaation. Kun valinta on tehty, työ etenee normaalia latuaan.
Oilonin tuotevalikoima tukee kiertotaloutta. Polttimilla voi tuottaa energiaa puhtaasti ja hyödyntää hukkavirtoja. Teollisuuslämpöpumpuilla taas voidaan tehostaa tuotetun lämmön käyttöä ja hyödyntää lämpöä, joka muuten haihdutettaisiin ilmaan.
Polttoteknologian käyttö vähenee sähköistymisen lisääntyessä tulevaisuudessa. Samalla tarve entistä monipuolisemmille polttoratkaisuille lisääntyy: päästönormit tiukentuvat, ja puhtaiden polttoaineiden kirjo kasvaa jatkuvasti. Kestävät poltinratkaisut sekä uusiutuvaan sähköön perustuvat ratkaisut täydentävät ja tukevat toisiaan.
Tutustu Oilonin poltinvalikoimaan täällä.
Ota meihin yhteyttä Kontaktit – Oilon