ORC-järjestelmän höyrystimen paluuveden hyödyntämisen mahdollisuudet kaukolämmön tuotannossa
Uusitalo, Niko (2025)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025060420196
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025060420196
Tiivistelmä
Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia teoriassa Haapajärven Lämpö Oy:n biohybridilaitoksessa käytössä olevan ruotsalaisen Againity AB:n ORC-järjestelmän höyrystimen kuuman paluulämmön hyödyntämisen edellytyksiä kaupungin kaukolämpöverkostossa.
Työn lähtökohtana voidaan pitää Haapajärven Lämmön henkilökunnan yleisiä mietteitä höyrystimen kuuman paluulämmön hyödyntämisestä, sillä ORC-laitteen höyrystimeltä saatava paluulämpö on huomattavan kuumaa johdettavaksi takaisin kattilaan. Lisäksi on pohdittu, kuinka kyseisen lämmön hyödyntäminen vaikuttaisi kattilan hyötysuhteeseen.
Työssä tehdään myös katsaus kattilan hyötysuhteen määrittämiseen ja hyötysuhteen määrittämisen kannalta tärkeisiin seikkoihin, jotka on hyvä tietää hyötysuhdetta laskiessa ja tarkastaessa. Työn teoriaosiossa perehdytään ORC-järjestelmän kuuman paluuveden hyödyntämisen tutkimisen lisäksi kaukolämmön tuotantoratkaisuihin sekä tuotantoprosessin järjestelmäteknologioihin ja näiden teknologioiden toimintaperiaatteisiin, jotka liittyvät tarkasteltavaan tuotantoprosessiin tai sen mahdolliseen kehittämiseen.
Työssä havaittiin, että ORC-järjestelmän höyrystimen paluulämpöä voidaan hyödyntää kaupungin kaukolämpöverkkoon, mutta varsinaisessa toteutuksessa täytyy ottaa huomioon seikat, jotka saattavat vaikuttaa järjestelmän toimivuuteen sekä vaihtelevaan lämmöntarpeeseen. Lisäksi ORC-laitteelta saatavaa paluulämpöä on sen verran runsaasti, että sitä voitaisiin mahdollisesti hyödyntää myös esimerkiksi sahan kaukolämpöverkoston esilämmityksessä. Kattilan hyötysuhteen määrittämisen perusteista selvisi, että hyötysuhteen määrittämisen kannalta tärkeää on kartoittaa tarkasti energiataseraja, jotta määriteltävä hyötysuhde palvelee halutun laajuista järjestelmäkokonaisuutta. ORC-laitteen höyrystimen kuuman paluulämmön hyödyntäminen parantaisi kuitenkin kattilan hyötysuhdetta. This thesis aimed to examine the potential for utilizing the hot return heat from the evaporator of Againity AB’s ORC system, used at Haapajärven Lämpö Oy’s biohybrid plant, in the city’s district heating network.
The work was based on the company staff’s interest in whether the high temperature return heat from the ORC unit could be used more effectively instead of being directed back to the boiler. The impact of this utilization on the boiler’s efficiency was also studied.
The thesis includes a review of boiler efficiency calculations and key factors influencing accurate efficiency determination. In addition to analyzing the ORC return heat, the theoretical section discusses district heating production methods. system technologies, and their principles of operation related to the process.
The results showed that the hot return heat from the ORC system can be utilized in the district heating network, but practical implementation must consider factors such as system compatibility and varying heat demand. The return heat volume is also significant enough that it could potentially be used for preheating in other networks, such as a nearby sawmill. Properly utilizing this heat could also improve the boiler’s overall efficiency.
Työn lähtökohtana voidaan pitää Haapajärven Lämmön henkilökunnan yleisiä mietteitä höyrystimen kuuman paluulämmön hyödyntämisestä, sillä ORC-laitteen höyrystimeltä saatava paluulämpö on huomattavan kuumaa johdettavaksi takaisin kattilaan. Lisäksi on pohdittu, kuinka kyseisen lämmön hyödyntäminen vaikuttaisi kattilan hyötysuhteeseen.
Työssä tehdään myös katsaus kattilan hyötysuhteen määrittämiseen ja hyötysuhteen määrittämisen kannalta tärkeisiin seikkoihin, jotka on hyvä tietää hyötysuhdetta laskiessa ja tarkastaessa. Työn teoriaosiossa perehdytään ORC-järjestelmän kuuman paluuveden hyödyntämisen tutkimisen lisäksi kaukolämmön tuotantoratkaisuihin sekä tuotantoprosessin järjestelmäteknologioihin ja näiden teknologioiden toimintaperiaatteisiin, jotka liittyvät tarkasteltavaan tuotantoprosessiin tai sen mahdolliseen kehittämiseen.
Työssä havaittiin, että ORC-järjestelmän höyrystimen paluulämpöä voidaan hyödyntää kaupungin kaukolämpöverkkoon, mutta varsinaisessa toteutuksessa täytyy ottaa huomioon seikat, jotka saattavat vaikuttaa järjestelmän toimivuuteen sekä vaihtelevaan lämmöntarpeeseen. Lisäksi ORC-laitteelta saatavaa paluulämpöä on sen verran runsaasti, että sitä voitaisiin mahdollisesti hyödyntää myös esimerkiksi sahan kaukolämpöverkoston esilämmityksessä. Kattilan hyötysuhteen määrittämisen perusteista selvisi, että hyötysuhteen määrittämisen kannalta tärkeää on kartoittaa tarkasti energiataseraja, jotta määriteltävä hyötysuhde palvelee halutun laajuista järjestelmäkokonaisuutta. ORC-laitteen höyrystimen kuuman paluulämmön hyödyntäminen parantaisi kuitenkin kattilan hyötysuhdetta.
The work was based on the company staff’s interest in whether the high temperature return heat from the ORC unit could be used more effectively instead of being directed back to the boiler. The impact of this utilization on the boiler’s efficiency was also studied.
The thesis includes a review of boiler efficiency calculations and key factors influencing accurate efficiency determination. In addition to analyzing the ORC return heat, the theoretical section discusses district heating production methods. system technologies, and their principles of operation related to the process.
The results showed that the hot return heat from the ORC system can be utilized in the district heating network, but practical implementation must consider factors such as system compatibility and varying heat demand. The return heat volume is also significant enough that it could potentially be used for preheating in other networks, such as a nearby sawmill. Properly utilizing this heat could also improve the boiler’s overall efficiency.