Tuliputkityyppinen mikro-CHP-järjestelmän kattila

Abstract

Opinnäytetyön tilaajana toimii Tulevaisuuden tuotantoteknologiat (FMT) -tutkimusryhmä, joka toimii osana Oulun Yliopiston Kerttu Saalasti instituuttia. Opinnäytetyössä käydään vaiheittain läpi tuliputkityyppisen höyrykattilan suunnittelua osana suurempaa mikro-CHP-konstruktiota. Työn tavoitteena voidaan pitää yksinkertaisen kattilamallin suunnittelua ja haasteiden huomioon ottamista minkä pieni kokoluokka tuo mukanaan.

Suomella on Euroopan pienin asukastiheys, joten tällaiselle haja-asutusalueelle suunniteltu pienen kokoluokan sähkön- ja lämmöntuotantoyksikölle on potentiaalia. Suomi ei ole omavarainen energiasta varsinkaan talvella, ja jatkuva energian hinnan nousu edesauttaa tällaisien tuotantotapojen kehitystä. Tavoitteena on, että käyttäjä olisi omavarainen ainakin suurimmaksi osaksi tarvitsemastaan energiasta. Työssä otetaan huomioon myös energintuotannon vähäpäästöisyys, joten laitoksessa käytetään kotimaista uusiutuvaa polttoainetta. Mikro-CHP-tuotantoksikkö tuottaisi höyryä lämmitysenergiaksi. Höyryn sisältämä liike-energia jalostettaisiin voimakoneen, tässä tapauksessa höyrykoneen avulla sähköenergiaksi.

This thesis was made for Institute of Future Production Technologies (FMT) which is part of Kerttu Saalasti’s Institute. This Institute is underneath of University of Oulu. Main target on this work is to design micro-CHP-plant’s fire-tube boiler. Idea was to make design simple as possible so this work could be a platform for a better engineering of a micro-CHP scale steamboiler. One of the targets on this thesis was also to work with the difficulties what such a small boiler size causes.

Designing of the boiler started with typical calculations about flue gases and continues with heat transfer calculations. Work contains also reasonable amount of theoretical information about heat transfers and properties of combustion. Most of the work is done with help of foreign research about small scale fire-tube boiler. Research contains simple but in-depth calculations about designing micro-CHP boiler. Most of this research is not in international system of units, so some formula’s units had to be converted.