Tutkimusleijupetikattilan suunnittelu, kilpailutus ja käyttöönotto

Abstract

Tässä opinnäytetyössä käsitellään Savonia-ammattikorkeakoulun Varkauden kampuksen tiloihin tulevan tutkimus- ja koulutuskäyttöön suunnittelun leijupetikattilan suunnittelua, hankintaa ja kilpailutusta. Leijupetikattila on polttolaite, jossa leijuvan hiekkakerroksen seassa poltettava polttoaine luovuttaa siihen sitoutuneen energian lämpönä, jota voidaan käyttää hyväksi energiantuotannossa. Itse leijupetikattilaan kuuluu useita eri oheisjärjestelmiä ja rakenteita, joiden avulla järjestelmästä saadaan toimiva kokonaisuus.

Yhteistyökumppanien ja yritysten kanssa käydyissä keskusteluissa esiin nousseita toiveita, näkökulmia ja tutkimuskohteita on pyritty ottamaan huomioon tutkimusleijupetikattilan suunnittelun eri vaiheissa. Yritykset ja yhteistökumppanit ovat tutkimuskeskuksen tulevia asiakkaita, jotka tulevat tekemään tutkimusta nyt rakennetulla laitteistolla.

Työssä on esitetty teoriaa yleisesti leijupetikattilassa käytettävistä ratkaisuista ja verrattu niitä tutkimuskeskukselle tulevaan leijupetikattilaan. Pääpainoarvo työssä on leijupetikattilan mekaanisen suunnittelun perusteiden läpi käymisessä ja kattilan oheisjärjestelmien ja niihin liittyvien yksityiskohtien esittelyssä. Pääpolttoaineena toimivan kierrätyspolttoaineen (REF) käyttöön on kiinnitetty erityishuomiota tässä opinnäytetyössä. Kattilarakenteessa olevien osien ja oheisjärjestelmien mitoitusperusteita ja laskentaa on käyty läpi rajatusti eri kokonaisuuksien osalta.

Tutkimusleijupetikattilan kilpailutusvaiheesta työssä on kerrottu hankintamenetelmien valinnoista ja käytännöistä. Työssä on myös kuvattu tarjouspyyntödokumenttien rakennetta, saapuneiden tarjousten arviointia ja perusteet hankintapäätöksen tekemisestä.

Käyttöönottovaiheen suunnittelussa on esitetty yleisimmät testit, joita tehdään käyttöönotettaville laitteille. Lisäksi kohdassa on kerrottu myös käyttöönoton etenemisen vaiheet ja siinä käytettävät dokumentit. Erillinen käyttöönottosuunnitelma voidaan toteuttaa hyödyntäen opinnäytetyössä läpi käytyjä asioita.

Opinnäytetyö on toteutettu Savonia-ammattikorkeakoulun toimeksiantamana ja se on ollut osa projektiassistenttina tehtyä työtä tutkimuskeskushankkeen parissa. Työssä on kerrottu kahden vuoden aikana projektissa koettuja onnistuneita asioita ja esitetty myös parannusehdotuksia tulevien samankaltaisten projektien varalle.

This Bachelor’s degree thesis is about designing, tendering and commissioning of a bubbling fluidized bed (known as BFB) boiler for research and educational purposes. The BFB-boiler is located in the facilities of Savonia University of Applied Sciences in Varkaus Campus. The BFB-boiler is a burner where feeded fuel is burning in a bubbling sand bed. Chemical energy inside the fuel is transformed into heat energy in the burning process. Heat energy can be used later in energy production. There are several different parts and sub-systems in the whole BFB-boiler which, all combined, make a working system.

Aspirations, point of views and research ideas which came out in the meetings with the partners and companies were taken into consideration in the designing process of the boiler. These partners and companies will be future customers who will use the services provided by the research center when it is in commission.

In this work it is presented theories of common solutions used in bubbling fluidized bed boilers and then they are compared to BFB-boiler designed for the research center. The main focus in this work is on the mechanical designing principles of the boiler and presentation of sub-systems and details involved. Recovered fuel which is the main fuel for the boiler is covered more extensively than other fuel types in this work. The Presentation of calculations and sizing of the parts in the boiler structure and sub-systems are limited in this work.

In the tendering phase of the BFB-boiler the thesis describes the selection of tendering methods and practical issues. There is also a description of request for a quotation, the evaluation process of the arrived offers and grounds for making the procurement decision.

Designing the commissioning for the BFB-boiler includes the usual tests which are carried out for the equipment before the commissioning. Also in the work it is described the phases of commissioning and documents used in the procedure. Plans for commissioning the BFB-boiler can be produced by using the details in this thesis.

This thesis is initiated by Savonia University of Applied Sciences and it has been part of the work done as a project assistant in the research center project. In this work there is a description of successful results in the project and also proposals for improvements for similar upcoming projects.