Selvitys jäähdytysjärjestelmän hukkalämmön talteenotosta lämpöpumppuprosessilla

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää Vantaan Energian Martinlaakson voimalaitoksen sisäisten jäähdytysjärjestelmien hukkalämmön talteenottoa lämpöpumppuprosessilla. Työssä tuli selvittää jäähdytysjärjestelmien hukkalämmön vuosittainen kokonaismäärä sekä jäähdytysveden massavirran keskiarvot. Selvityksessä käytettiin voimalaitoksen prosessinhallintajärjestelmän mittausdataa vuosien 2017 ja 2018 ajalta.

Opinnäytetyössä tutustuttiin voimalaitoksen jäähdytysjärjestelmien toimintaan sekä laitteistoon. Jäähdytysjärjestelmän nykyinen toiminta tulee muuttumaan tulevien vuosien aikana. Martinlaakso 1 -kattilan valmistuessa, jäähdytysveden virtaus järjestelmässä tulee kasvamaan. Hukkalämmön kokonaismäärä selvitettiin kokonaisuudessaan toiminnassa olevan 2VF-jäähdytysjärjestelmän osalta. 1VF-jäähdytysjärjestelmä ei ollut tarkastelujaksolla säännöllisesti käytössä, mikä aiheutti haasteita hukkalämmön kokonaismäärän määrittämiseen.

Työssä määritettiin lämpöpumppuprosessille kaksi mahdollista kytkentää voimalaitoksen jäähdytysjärjestelmiin ja kaukolämpöverkkoon. Lämpöpumppuprosessin mitoittamiseksi arvioitiin jäähdytysvesijärjestelmille yhteiset jäähdytysveden suunnitteluarvot. Arvioidut suunnitteluarvot lähetettiin lämpöpumppujärjestelmien toimittajalle, joka mitoitti lämpöpumput eri vaihtoehdoille.

Selvityksen perusteella lämpöpumppujärjestelmän hankintaa hukkalämmön talteenottoon on kannattavaa selvittää tarkemmin, kun voimalaitoksen molempia jäähdytysjärjestelmiä kuormittaa tuotanto käytössä olevat voimalaitosyksiköt.

The aim of this Bachelor's thesis was to examine the potential for recovering waste heat from the cooling systems of Vantaan Energia's Martinlaakso power plant by using the heat pump process. The annual total amount of waste heat and average cooling water mass flow needed to be determined. The measuring data of the power plant's process manage-ment system from 2017 to 2018 were used in the examination.

The thesis studied the operation and devices of the power plant's cooling systems. The functionality of the cooling system will change in the upcoming years. The mass flow rate of the cooling water is going to increase after Martinlaakso 1 boiler is completed and put into production. The amount of waste heat was determined from the fully operational 2VF cooling system. During the review period the cooling system 1VF was in irregular use, which caused challenges in waste heat determination for the entire power plant's cooling system.

Two possible installations for the heat pump process were determined between the power plant's cooling systems and district heat network. Common planning values were estimated for the measurement of heat pumps for both cooling systems. On the basis of these planning values, the heat pump process sizing for the different options was made by a supplier of heat pump systems.

The results of the thesis show that it is worthwhile to examine acquiring of heat pump system for waste heat recovery when there are two power plant units in production loading the cooling systems.