Biolämpökeskukset: laitteistovaihtoehtojen esittely Metsäenergia-työpajassa 4/6 14.11.2018 Luumäellä. (c) Petri Rousku, Bioenergiasuunnittelu Rousku Tmi

1. Biolämpökeskukset
Laitteisto
Petri Rousku
14.11.2018

2. Biolämpötekniikkaa eri kokoluokissa
• Polttoainevarastot ja purkaimet
• Polttoainekuljettimet
• Syöttimet
• Kattilat
• Polttolaitteet
• Automaatio
• Lisälaitteet

3. Polttoainevarastot ja purkaimet

4. Lähtökohta: polttoaine ja sen laatu?

5. Hakevarastot
• Hydrauliset
tankopurkaimet, iso
varasto
• Tankopurkainpohjalla
varustetut kontit

6. Terässiilot
• Jousipurkain
• Lautaspurkain

7. Pellettisiilot
• Painovoimainen
purkaus
– ainoastaan pelleteille

8. Polttoainevarastot
• Minimitilavuus: 3 vrk täydellä teholla
• Käytettävät ajoneuvot -> rakenne
• Tasamaa vai rinne?

9. Kuljettimet kiinteille polttoaineille

10. Ruuvikuljettimet

11. Ketjukolakuljetin
• Parempi
suorituskyky
– Suuremmatkin
palat läpi
– Tarvitsee
huoltoa

12. Pellettien imurikuljetin
• Siirtomatka ->20 m
• Irtopurun erotus mukana
suomalaisessa
ratkaisussa
• Soveltuu kaikkialle, mutta
kalliimpi kuin ruuvikuljetin
Pelletti-imurit Vanhala Oy

13. Polttoaineen syöttimet

14. Stokeripoltin

15. Stokeripoltin (kiinteä palopää)
Säätötuli Oy

16. Pellettipoltin; mekaaninen palopää
Ecotec

17. Polttoaine kattilaan
• Stokeriruuvi
• Hydraulisyötin

18. Kattila
• Teollinen vakiotuote
• Hyötysuhdetekijät:
– Savukaasun lämpötila
– Kattilan eristys
• Polttolaitteistoon ja
säätötekniikkaan
enemmän huomiota

19. Arinakattila
Timarcon Oy

20. Pellettiä, brikettiä…
• Korkea
palolämpötila
– > vesijäähdytetty,
mekaaninen arina
suositeltava

21. Takatulen sammutus
• Painevesi,
sähköventtiili ja
lämpöanturi/
kipinäilmaisin
• + painovoimainen
järjestelmä

22. Palontorjunta

23. Energiamittari
• Magneettinen
– Jos turbulenssia
– Vuosittain puhdistus
• Ultraääni
– Tunteeton veden
epäpuhtauksille
– Tarvitsee suoran
putkiosuuden

24. Tuhkanpoisto
• Automaattinen/ manuaalinen
konvektio-osan nuohous
• Tuhkaruuvi tai kolakuljetin
• märkä/ kuiva
• Tuhkasäiliön tilavuus?

25. Automaatio, säätö
• Yksinkertainen
perusautomaatio TAI
• Monimutkainen
ohjelmoitava logiikka
(PLC)

26. Säätöperiaatteet
a. Perinteinen on-off –syöttö kellokytkimillä:
• Polttoaine ja puhallus jaksoittain: syöttö
täydellä teholla kunnes kattilan ylälämpötila
saavutetaan --> taukojaksolle
• Yksinkertainen, helppo säätää, mutta
päästötaso ja hyötysuhde vaihtelevat
• Syöttöruuvin sähkömoottori tarvitsee paljon
tehoa
TAI

27. b. Portaaton polttoaineen ja palamisilman
syöttö taajuusmuuttajien ohjaamana
- Laajat säätömahdollisuudet, mutta
vaikeampi oppia
- Nopea reaktiokyky lämpökuorman
muutoksiin
- > alhainen päästötaso mahdollinen

28. • Toisiopuhaltimen
säätö savukaasun
O2-pitoisuuden
perusteella:
– lambda-anturi tai
– zirkonium-anturi

29. Säätö- ja polttotekniikka yhteistyöhön!
• Ensiöpalamisil-
man vaiheistus:
– Arinan
aktiivista alaa
säädetään
tehon mukaan
– Tavoitteena
puhdas
palaminen
tehoalueella 5…
100 %

30. Savut piippuun
• Savukaasupuhallin vai luonnnonveto?
– Puhallin säätämään alipainetta portaattomasti
-> hyötysuhde!
• Sauvupiipun halkaisija ja pituus
• Sykloni/ multisykloni
• Pesuri ja lämmöntalteenotto
vai
• Ei puhdistinta?

31. Varavoima
• UPS?
• Akku?
• Aggregaatti?
• Ei mitään?

32. Vara- ja huipputeho?

33. Muita polttotekniikoita

34. Kaasutuskattila
• Hyvä palamistulos eri polttoaineilla
mahdollinen
• periaate: säädellään kattilassa jo olevan
polttoaineen kaasutusta =syntyvän kaasun
määrää (vrt: arinakattilan tehoa säädellään
polttoaine- sekä palmisilmavirran kautta)
• tehoalue 5…>100 %, mutta ei äkillisiä isoja
muutoksia lämpökuormassa

36. Etupesä + tulitorvikattila
• Etupesässä tuotettu
kaasu poltetaan
erillisessä kattilassa
• Märät polttoaineet
• Tehoalue 20…>100%
Wärtsilä/ Sermet

37. Leijukerrospoltto
• Kuumaa hiekkaa ja
polttoainetta leijutetaan
yhdessä
polttokammiossa ->
erittäin hyvä
palamistulos
vaihtelevan laatuisilla
polttoaineilla
• Voimalaitostekniikkaa
• Ei kovin säätyvä
• Pieniäkin kattiloita
tulevaisuudessa?

38. Pyörretulikattila
• Pidentynyt
paloaika
– > erittäin hyvä
palotulos
Köb

39. Markkinoilla nyt: Saksa ja
Itävalta
− Tarkkaa palamisenhallintaa ja –ohjausta
− Hyötysuhteet korkeita
− Monimutkaisia ja kalliita laitteita
− Enimmäkseen kuivahkolle polttoaineelle
− Hyvin tuotteistettuja isoille markkinoille
Itävaltalaiskattila talven jäljiltä Suomalaiskattila talven jäljiltä

40. Konttilämpökeskus
• Valmis tuote käyttöön
• Ei halpa
• Pieni
polttoainevarasto
• Voidaan sijoittaa
erilleen muista
rakennuksista
Megakone Oy/ Ala-Talkkari