Omakotitalokohtaisen mikro-CHP-laitoksen höyrykattila : Suunnittelu ja mitoitus
Ylimartimo, Susanna (2016)
Ylimartimo, Susanna
Oulun ammattikorkeakoulu
2016
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016110815897
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2016110815897
Tiivistelmä
Opinnäytetyö tehtiin yhteistyössä Tulevaisuuden tuotantoteknologiat (FMT) -tutkimusryhmän kanssa, joka on osa Oulun Eteläisen Instituuttia. Työssä perehdytään mikro-CHP-laitoksen höyrykattilan suunnitteluun ja mitoitukseen liittyviin tekijöihin. Työn tavoitteena on ottaa huomioon höyrykattilan pieni kokoluokka sekä sen mukana tulevat haasteet ja ongelmat.
Energiantarve ja hinta ovat olleet kasvussa usean vuosikymmenen ajan. Tämän vuoksi yhä tehokkaampien tuotantotapojen tutkiminen ja kehittäminen ovat olleet tärkeässä asemassa. Yksi energiantuotannon haasteista on haja-asutus: millainen tuotantotapa olisi mahdollisimman tehokas, vähäpäästöinen ja hinnaltaan kilpailukykyinen esimerkiksi haja-asutusalueen omakotitaloja ajatellen. Tavoitteena olisi saada omakotitaloudet mahdollisimman omavaraisiksi energiantuotannon suhteen. Mikro-CHP-laitos on hyvin pienen luokan lämmön ja sähkön yhteistuotantoyksikkö, jossa lämpöenergia tuotetaan höyrykattilan avulla ja sivutuotteena tuleva sähköenergia tuotetaan voimakoneen avulla. Tässä CHP-laitoksessa voimakoneena toimii höyrykone.
Työssä selvisi, että kyseisen mikro-CHP-laitoksen höyrykattilaksi sopisi vesiputkikattila. Se luokitellaan painelaitteeksi, jonka suunnittelussa, valmistuksessa sekä käytössä tulee noudattaa painelaitteille säädettyjä standardeja ja lakeja. Standardisarjaa SFS-EN 12952 sekä painelaitedirektiiviä 97/23/EY 1997 käytettiinkin apuna kattilan lämpö- ja lujuusteknisen mitoituksen suunnittelussa. Työssä käytiin läpi myös polttoaineet, kuten hake, sekä kiinteän polttoaineen palaminen, johon liittyi palamisilman tarpeen sekä savukaasujen määrittely. Myös palamisprosessin päästöt käytiin läpi, sillä niihin vaikuttavat lähinnä polttoaineen ominaisuudet ja polttotekniset ratkaisut.
Energiantarve ja hinta ovat olleet kasvussa usean vuosikymmenen ajan. Tämän vuoksi yhä tehokkaampien tuotantotapojen tutkiminen ja kehittäminen ovat olleet tärkeässä asemassa. Yksi energiantuotannon haasteista on haja-asutus: millainen tuotantotapa olisi mahdollisimman tehokas, vähäpäästöinen ja hinnaltaan kilpailukykyinen esimerkiksi haja-asutusalueen omakotitaloja ajatellen. Tavoitteena olisi saada omakotitaloudet mahdollisimman omavaraisiksi energiantuotannon suhteen. Mikro-CHP-laitos on hyvin pienen luokan lämmön ja sähkön yhteistuotantoyksikkö, jossa lämpöenergia tuotetaan höyrykattilan avulla ja sivutuotteena tuleva sähköenergia tuotetaan voimakoneen avulla. Tässä CHP-laitoksessa voimakoneena toimii höyrykone.
Työssä selvisi, että kyseisen mikro-CHP-laitoksen höyrykattilaksi sopisi vesiputkikattila. Se luokitellaan painelaitteeksi, jonka suunnittelussa, valmistuksessa sekä käytössä tulee noudattaa painelaitteille säädettyjä standardeja ja lakeja. Standardisarjaa SFS-EN 12952 sekä painelaitedirektiiviä 97/23/EY 1997 käytettiinkin apuna kattilan lämpö- ja lujuusteknisen mitoituksen suunnittelussa. Työssä käytiin läpi myös polttoaineet, kuten hake, sekä kiinteän polttoaineen palaminen, johon liittyi palamisilman tarpeen sekä savukaasujen määrittely. Myös palamisprosessin päästöt käytiin läpi, sillä niihin vaikuttavat lähinnä polttoaineen ominaisuudet ja polttotekniset ratkaisut.