Voimalaitoksen suljetun jäähdytysjärjestelmän tehostaminen
Talonpoika, Juuso (2023)
2023
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202303314518
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202303314518
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tavoitteena oli kartoittaa erilaisia mahdollisuuksia tehostaa Kotkan Energia Oy:n Hyötyvoimalaitoksen suljettua jäähdytysjärjestelmää sekä vertailla erilaisten toteutustapojen vaikutuksia voimalaitoksen prosesseihin. Voimalaitoksen jäähdytysjärjestelmä perustuu jokiveteen. Jokiveden lämpötila on noussut kesäisin korkeaksi, joka on aiheuttanut ongelmia voimalaitoksen prosessien lämpötiloissa. Korkeiden lämpötilojen takia voimalaitoksen tehoa on jouduttu rajoittamaan normaalista poikkeavissa ajotilanteissa.
Ensimmäisessä osiossa on perehdytty lämmönsiirron teoriaan ja voimalaitoksen jäähdytysjärjestelmän toimintaperiaatteeseen. Opinnäytetyön toisessa osiossa tarkastellaan voimalaitoksen jäähdytysjärjestelmän nykytilaa. Nykytilan tarkastelussa on perehdytty korkean jokiveden lämpötilan aiheuttamiin ongelmiin ja pohdittu millaisilla toteutustavoilla jäähdytystä voitaisiin tehostaa. Kolmannessa osiossa on analysoitu erilaisten toteutustapojen vaikutuksia voimalaitoksen prosesseihin. Osiossa testattiin miten hetkellisesti tehokkaampi jäähdytys vaikuttaa höyryturbiinin voiteluöljyn lämpötilaan.
Opinnäytetyössä selvitettiin laskennan avulla erilaisten toteutustapojen eroavaisuuksia ja vaikutuksia voimalaitoksen prosesseihin. Laskentaa varten voimalaitoksen automaatiojärjestelmästä poimittiin mittausdataa vuosilta 2020 ja 2021. Laskennassa käytetyn mittausdatan avulla muodostettiin vertailu, miten suljetun jäähdytysjärjestelmän lämpötilat olisivat käyttäytyneet verrattuna toteutuneeseen tilanteeseen. Mittausdatan pohjalta selvitettiin kuinka paljon erilaiset toteutustavat säästävät vuoden aikana kaupunkiveden lämmittämiseen käytettyä kaukolämpöenergiaa.
Opinnäytetyön johtopäätöksenä todetaan kaupunkivedellä olevan potentiaalia tehostaa voimalaitoksen suljettua jäähdytysjärjestelmää. Kaupunkiveden virtaus lisäveden valmistukseen on hetkittäistä. Kaupunkiveden virtausprofiilin takia tehokkaamman jäähdytyksen mahdollistamien matalampien lämpötilojen hyödyntäminen olisi haastavaa. Kaupunkiveden virtausprofiilia voidaan muuttaa jatkokehitysideoiden avulla, jolloin tehokkaampaa jäähdytystä voidaan hyödyntää paremmin voimalaitoksen prosesseissa. Opinnäytetyössä tarkasteltu toteutustapa säästää kuitenkin voimalaitoksen käyttämää kaukolämpöenergiaa, joka säästää kaukolämpöverkon muiden lämpölaitosten polttoainetta.
Ensimmäisessä osiossa on perehdytty lämmönsiirron teoriaan ja voimalaitoksen jäähdytysjärjestelmän toimintaperiaatteeseen. Opinnäytetyön toisessa osiossa tarkastellaan voimalaitoksen jäähdytysjärjestelmän nykytilaa. Nykytilan tarkastelussa on perehdytty korkean jokiveden lämpötilan aiheuttamiin ongelmiin ja pohdittu millaisilla toteutustavoilla jäähdytystä voitaisiin tehostaa. Kolmannessa osiossa on analysoitu erilaisten toteutustapojen vaikutuksia voimalaitoksen prosesseihin. Osiossa testattiin miten hetkellisesti tehokkaampi jäähdytys vaikuttaa höyryturbiinin voiteluöljyn lämpötilaan.
Opinnäytetyössä selvitettiin laskennan avulla erilaisten toteutustapojen eroavaisuuksia ja vaikutuksia voimalaitoksen prosesseihin. Laskentaa varten voimalaitoksen automaatiojärjestelmästä poimittiin mittausdataa vuosilta 2020 ja 2021. Laskennassa käytetyn mittausdatan avulla muodostettiin vertailu, miten suljetun jäähdytysjärjestelmän lämpötilat olisivat käyttäytyneet verrattuna toteutuneeseen tilanteeseen. Mittausdatan pohjalta selvitettiin kuinka paljon erilaiset toteutustavat säästävät vuoden aikana kaupunkiveden lämmittämiseen käytettyä kaukolämpöenergiaa.
Opinnäytetyön johtopäätöksenä todetaan kaupunkivedellä olevan potentiaalia tehostaa voimalaitoksen suljettua jäähdytysjärjestelmää. Kaupunkiveden virtaus lisäveden valmistukseen on hetkittäistä. Kaupunkiveden virtausprofiilin takia tehokkaamman jäähdytyksen mahdollistamien matalampien lämpötilojen hyödyntäminen olisi haastavaa. Kaupunkiveden virtausprofiilia voidaan muuttaa jatkokehitysideoiden avulla, jolloin tehokkaampaa jäähdytystä voidaan hyödyntää paremmin voimalaitoksen prosesseissa. Opinnäytetyössä tarkasteltu toteutustapa säästää kuitenkin voimalaitoksen käyttämää kaukolämpöenergiaa, joka säästää kaukolämpöverkon muiden lämpölaitosten polttoainetta.