CHP- puukaasulaitoksen hyötysuhteen ja hiilikonversion määrittäminen
Tauriainen, Katja (2019)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019081717873
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2019081717873
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tavoitteena oli Volter 40 Indoor - puukaasutinlaitoksen hyötysuhteen ja hiilikonversion määrittäminen. Kaasutinlaitos on yhdistetty lämmön- ja sähköntuotantolaitos ja se käyttää polttoaineenaan puuhaketta. Volterin 40 Indoor- puukaasutinlaitoksen kaastutin on myötävirtatekniikkaan perustuva kiinteäpetikaasutin. Kaasutinlaitoksen nimellinen sähköteho on 40 kW ja nimellinen lämpöteho on 100 kW.
Hyötysuhde määritettiin laskennallisesti suoralla menetelmällä polttoaineen tehollisen lämpöarvon sekä mitattujen sähkö- ja lämpötehojen avulla. Hiilikonversio määritettiin laskennallisesti polttoaineen ja kaasutuksesta jäljelle jääneen tuhkan hiilipitoisuuksien suhteesta. Epätäydellinen hiilikonversio vaikuttaa kaasuttimen hyötysuhteeseen ja sen vaikutus määriteltiin tuhkaan jäljelle jääneen hiilen sekä palamiseen tarvittavan hapen hiilidioksidin muodostuksen reaktioentalpian avulla.
Työn edetessä tuli esiin ajatus laskea mahdollisen teholtaan suuremman lämmönvaihtimen vaikutus voimalaitoksen hyötysuhteeseen. Vaikutuksen laskemiseksi tuli määrittää stoikiometrisen palamisen savukaasujen muodostus ja palamisilmojen ilmakerroin. Ilmakertoimen avulla laskettiin todellisen palamisen pakokaasun hapen ja typen määrä. Pakokaasun koostumuksesta laskettiin lämpöteho lämpötilaeron ja kaasun massavirran avulla.
Tuloksina esitetään kaasutinlaitoksen laskennallinen nykyinen hyötysuhde ja hiilikonversio sekä täydellisen hiilikonversion ja tehokkaamman lämmönvaihtimen laskennalliset vaikutukset hyötysuhteeseen.
Hyötysuhde määritettiin laskennallisesti suoralla menetelmällä polttoaineen tehollisen lämpöarvon sekä mitattujen sähkö- ja lämpötehojen avulla. Hiilikonversio määritettiin laskennallisesti polttoaineen ja kaasutuksesta jäljelle jääneen tuhkan hiilipitoisuuksien suhteesta. Epätäydellinen hiilikonversio vaikuttaa kaasuttimen hyötysuhteeseen ja sen vaikutus määriteltiin tuhkaan jäljelle jääneen hiilen sekä palamiseen tarvittavan hapen hiilidioksidin muodostuksen reaktioentalpian avulla.
Työn edetessä tuli esiin ajatus laskea mahdollisen teholtaan suuremman lämmönvaihtimen vaikutus voimalaitoksen hyötysuhteeseen. Vaikutuksen laskemiseksi tuli määrittää stoikiometrisen palamisen savukaasujen muodostus ja palamisilmojen ilmakerroin. Ilmakertoimen avulla laskettiin todellisen palamisen pakokaasun hapen ja typen määrä. Pakokaasun koostumuksesta laskettiin lämpöteho lämpötilaeron ja kaasun massavirran avulla.
Tuloksina esitetään kaasutinlaitoksen laskennallinen nykyinen hyötysuhde ja hiilikonversio sekä täydellisen hiilikonversion ja tehokkaamman lämmönvaihtimen laskennalliset vaikutukset hyötysuhteeseen.